JPH02236174A - 電流センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は非接触での電流の測定のために用いる電流セン
サに関し、特にその位相特性の補正を行うようにした電
流センサに関するものである。

［従来の技術］ 従来の電流センサは、たとえば第２図に示すように構成
されている．ここで、１は磁気回路を形成するためのコ
ア、Ｌ１はコア１を貫通する１次コイル、Ｌ２はコア１
に巻回された２次コイル，　ＨＥはコア１に取り付けた
ホール素子である。ホール素子ＨＨの出力ａｔを入力抵
抗Ｒ，およびＲ２を通して演算増幅器Ａ，に入力する．
増幅器＾１の出力ｅｏを２次コイルＬ２に印加すると共
に、この２次コイルＬ２に測定用抵抗Ｒ．を接続し、こ
の抵抗Ｒ．の両端の電圧の形で被測定電流、すなわち１
次コイルし，に流れる電流ｉ．を示す指標を得る。

第２図に示す従来例において、増幅器Ａ１の小信号周波
数特性Ｇ（ｊω）は、低，中周波数領域において１次遅
れ系として近似でき、 ａｏｃ　”差動増幅器八１のＤＣゲインω＝角周波数（
ｒａｄ／ｓｅｃ） Ｔ＝時定数 となる。この場合の小信号周波数特性の一例を第３図（
ａ）および（ｂ）に示す。

［発明が解決しようとするｖ１題］ 式（１）のような周波数特性を持つ演算増幅器を第２図
の増幅器＾１として用いた場合、電流センナとしての２
次電流Ｉ２の周波数特性は、第３図（ａ）に示すように
、ある特定の周波数ｆ０＝　１０ｋＨｚでゲインに大き
なへこみをもち、電流センサの測定精度を劣化させる。

この周波数ｆ．でへこみの生じる要因として、第３図（
ｂ）に示すように、演算増幅器ＡＩの入力ｅ１に対する
出力ｅ０の位相遅れがあることが考えられる。

そこで、本発明の目的は、前記従来例の欠点を除去し、
増幅器の人力＋１１１に対する出力ｅ０の位相遅れを改
善することによって、電流センサの２次電流の周波数特
性においてゲインのへこみを改善し、以て電流測定の精
度を改善するようにした電流センサを提供することにあ
る． ［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明は、被測定電
流の流れる導体とコアを介して結合された２次コイルを
有し、コアに取り付けたホール素子の出力電圧を演算増
幅器に印加して得た電流を２次コイルに流し、２次コイ
ルに接続した測定抵抗より電流に対応する電圧を取り出
して、被測定電流を求める電流センサにおいて、演算増
幅器の入力側と出力側との間に、演算増幅器の出力の入
力に対する位相遅れを補正する位相補正回路を配置した
ことを特徴とする。

［作　用］ 本発明では、電流センサにおける電流検出部の演算増幅
器に位相補正用の帰還回路を設けることによって、増幅
器の位相遅れを補償するようにしたので、電流センサの
２次電流の周波数特性におけるゲインのへこみを軽減す
ることができ、その結果、広い周波数範囲にわたって安
定して電流測定を行うことができ、かつ測定の精度を向
上させることができる。

［実施例］ 以下に、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る． 第１図は本発明電流センサの一実施例の構成を示し、こ
こで、第２図の従来例と同様の部分には同一記号を付す
ことにする．第１図において、抵抗Ｒ，とコンデンサＣ
ｔとを直列に接続した回路を演算増幅器＾嵩の一方の人
力端子（−）　と出力端子との間に接続する。この直列
回路は演算増幅器＾，の位相特性を改善するために加え
たものであり、抵抗Ｒ，．Ｒ．　，Ｒ，とコンデンサＣ
，とを含んだ増幅器＾１のゲイン周波数特性の一例は第
４図（ａ）に示すようになり、同様に位相特性は第４図
（ｂ）に示すようになる． 第１図の回路において、演算増幅器＾１の小信号周波数
特性を式（１）で表した場合に、電流センサの２次電流
Ｉ，の周波数特性においてゲインがへこみを持つ周波数
ｆ０近辺において、 （ｉｏｃβ〉〉１ β＜＜１ ただし、 の関係が成立するとき、増幅器＾，と抵抗Ｒ．，Ｒ２，
Ｒ，およびコンデンサＣｆで構成される回路の入力電圧
ｅｌと出力電圧ｅ０のｆ０付近における位相差θロは次
式で近似できる． θＤ＝−９０ｄｅｇ＋ｔａｎ−’　２πｆ．Ｃｆ（Ｒ．
◆Ｒｒ）｛ａｎ−’　２πｆｏｌｒ（Ｒ＋”Ｒｒ）Ｔ／
（ＧｏｃＣｒＲ１＋Ｔ）・−（２） このとき、 θ。＞−７５ｄｅｇ ・・・（３） を満足するように、つまり位相遅れが７５ｄｅｇ以下に
なるように、抵抗Ｒ．．ＲｆおよびコンデンサＣ，を選
定することによって、電流センサの２次電流Ｉ２の周波
数特性におけるゲインのへこみは軽減され、電流センサ
の電流測定精度が向上する．上述した本発明電流センサ
の具体例として、演算増幅器Ａｔ　：　Ｔ＝０．０００
５３，Ｇｏｃ−１．Ｏ　Ｘ　１０’ホール素子ＨＥ　：
　ＨＷ３０２Ｂ　（旭化成電子）２次コイルＬ２　：　
１０００ターン なる仕様の部品と素子を用いて第１図示の位相補正回路
を構成し、式（３）に基きＲｆ，Ｃｆ，Ｒ．の数値例を
、 Ｒｆ＝　ＩＭΩ Ｃ，＝　ＩＯＯＦＦ Ｒ，＝５１０　　Ω に定め、得られた電流センサにおける（２次電流）／（
１次電流）の周波数特性を測定した結果を第５図（ｂ）
に示す．この測定結果と対比して、従来例の回路構成に
よる電流センサにおける（２次電流）／（１次電流）の
周波数特性を測定した結果を第５図（ａ）に示す．第５
図（ａ）と（ｂ）　とを対比するとわかるように、本発
明によれば、広い周波数範囲にわたって安定に電流を測
定することができる． ［発明の効果］ 本発明によれば、電流センサの精度を下げる一因である
周波数特性のへこみを増幅部の位相特性を改善すること
によって軽減することができ、それによって広い周波数
範囲にわたって安定して電流を測定することができ、以
て電流測定の精度を向上させることができる利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は従来
例を示す回路図、 第３図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、従来例におけ
る増幅器のゲイン対周波数特性図および位相対周波数特
性図、 第４図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明実施例
における増幅部のゲイン対周波数特性図および位相対周
波数特性図、 第５図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、従来例および
本発明実施例における電流対周波数特性図である． １●・●コア、 Ｌ，・・・１次コイル、 Ｌ２・・・２次コイル、 ＨＥ・・・ホール素子、 ＾，・・・演算増幅器、 Ｒ，，Ｒ２，Ｒ，・・・抵抗、 Ｃ，・・・コンデンサ、 Ｒ１・・・測定用抵抗。 不尤明爽匙イダＩ］／）回訃図 第１図 Ｔ疋米イ列　／）回ｙ８−昭 第２図 伏米イＪ’！１　１：　’Ｒ−　Ｌ丁２噌暢昏Ａ１βヂ
イン村贋し皮ｆ丈セ一士１口第３図（０） オ（横５日月１：わ’ｔ７２　ｙ菅輻飾Ｏτ゜インず宇
用ｉヤ（ｔ子・ト友図第 図 ｆｆｉ＃＃ＩＪ　＋’：ｓ’＋７ａｎｑりＩ＃Ａ＋　ｔ
＞ｉｔ４１ノ１ｔ周＞ｌＢ評イ１式６ろ第３図（ｂ） １８炙５ａ月に％−１ｔ．ろｒ菅中Ｉ罫θイ文賽Ｂ丈ナ
ｈ弓シ次でｔ火）１ト＋支図第４図（ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）被測定電流の流れる導体とコアを介して結合された
   ２次コイルを有し、前記コアに取り付けたホール素子の
   出力電圧を演算増幅器に印加して得た電流を前記２次コ
   イルに流し、前記２次コイルに接続した測定抵抗より前
   記電流に対応する電圧を取り出して、前記被測定電流を
   求める電流センサにおいて、前記演算増幅器の入力側と
   出力側との間に、前記演算増幅器の出力の入力に対する
   位相遅れを補正する位相補正回路を配置したことを特徴
   とする電流センサ。