KR20140136917A - 전류 검출 장치 - Google Patents

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야스히로 다카하시
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후지 덴키 기기세이교 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 하나의 자기 코어에 의해 넓은 범위의 전류 검출이 가능하고, 또한, 과대 전류가 흘렀을 때에 그 과대 전류를 확실하게 검출 가능한 전류 검출 장치를 제공한다.
본 발명은, 측정 전류가 흐르는 도선을 둘러싸는 자기 코어(2)에 권취된 여자 코일(3)과, 설정한 임계값에 따라, 자기 코어(2)를 포화 상태 또는 그 근방의 상태로, 여자 코일(3)에 공급하는 여자 전류의 자성을 반전시키는 직사각형파 전압을 발생하는 발진 회로(4)를 구비한다. 또한, 본 발명은, 발진 회로(4)로부터 출력되는 직사각형파 전압의 듀티 변화에 기초하여 측정 전류를 검출하는 듀티 검출 회로(5)와, 발진 회로(4)로부터 출력되는 직사각형파 전압의 주파수에 기초하여 측정 전류의 과전류를 검출하는 주파수 검출 회로(7)와, 발진 회로(4)로부터 출력되는 직사각형파 전압의 파고값에 기초하여 측정 전류의 과전류를 검출하는 발진 진폭 검출 회로(6)를 구비한다.

Description

전류 검출 장치{CURRENT DETECTION DEVICE}
본 발명은, 누전 차단기, 누전 경보기 등에 적용할 수 있는 전류 검출 장치에 관한 것이다.
이러한 종류의 전류 검출 장치로서는, 여러 가지의 구성을 갖는 것이 제안되어, 실시되고 있으나, 구조적으로 간단하고 미소 전류의 검출이 가능한 것으로서 플럭스게이트형(fluxgate type)의 전류 센서가 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
이 특허문헌 1에 기재된 종래예의 전류 센서는, 도 10의 (a)에 도시하는 구성을 갖는다. 즉, 이 전류 센서는, 연질 자성체제(製)의 같은 형태, 같은 크기로 구성된 원환 형상을 이루는 코어(101 및 102)와, 각 코어(101 및 102)와 동일한 횟수 권취된 여자 코일(103)과, 각 코어(101 및 102)에 걸치도록 일괄해서 권취된 검출 코일(104)을 구비한다.
여자 코일(103)에는 도시하지 않은 교류 전원이, 또한 검출 코일(104)에는 도시하지 않은 검출 회로가 접속되어 있다. 그리고, 양 코어(101 및 102)의 중심에 전류를 측정하는 대상물인 피측정 도선(105)이 삽입 관통되어 있다.
여자 코일(103)은 이것에 통전(通電)했을 때 양 코어(101 및 102)에 발생하는 자장이 역상(逆相)이며 서로 상쇄되도록 코어(101 및 102)에 권취되어 있다.
그리고, 여자 코일(103)에 여자 전류(iex)를 통전했을 때, 각 코어(101 및 102)에 발생하는 자속 밀도(B)의 경시(經時) 변화는, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이 된다. 연질 자성체제의 코어(101 및 102)의 자기 특성은 자장의 크기(H)가 정해진 범위 내에서는 자장의 크기(H)와 자속 밀도(B)는 직선적인 관계에 있다. 그러나, 자장의 크기(H)가 정해진 값을 초과하면, 자속 밀도(B)가 변화하지 않는 자기 포화의 상태가 되는 관계에 있기 때문에, 여자 코일(103)에 여자 전류(iex)를 통전하면, 각 코어(101 및 102)에 발생하는 자속 밀도(B)는 실선으로 도시하는 바와 같이 상하 대칭의 사다리꼴 파형으로 변화하고, 또한 서로 180° 위상이 어긋난 상태가 된다.
이제, 피측정 도선(105)에 화살표로 나타내는 바와 같이 하향으로 직류 전류값(I)이 통전되고 있는 것으로 하면, 이 직류분에 상당하는 자속 밀도가 중첩되는 결과, 자속 밀도(B)는 도 10의 (b)에 파선으로 나타내는 바와 같이, 사다리꼴파 중, 상방의 사다리꼴파는 그 폭이 확대되고, 한편 하방의 사다리꼴파는 그 폭이 축소된 상태가 된다.
여기서, 양 코어(101 및 102)에 발생한 자속 밀도(B)의 변화를 정현파(기전력에 대응)로 표현하면 도 10의 (c)에 도시하는 바와 같이 된다. 이 도 10의 (c)에서는, 전술한 도 10의 (b)에서 실선으로 도시하는 사다리꼴파에 대응하여 실선으로 도시하는 바와 같이 180° 위상이 어긋난 주파수(f)의 정현파(기전력)가 나타나지만, 이들은 180° 어긋나 있기 때문에 서로 상쇄된다. 한편, 도 10의 (b)에서 파선으로 도시하는 사다리꼴파에 대응하여 도 10의 (c)에는 파선으로 도시하는 바와 같은 2배의 주파수(2f)의 2차 고조파가 나타난다. 이 2차 고조파는 위상이 180° 어긋나 있기 때문에, 서로 중첩되면 도 10의 (c)의 최하단에 나타내는 바와 같은 정현파 신호가 되고, 이것이 검출 코일(104)에 의해 검출된다.
이 검출 코일(104)에 의해 포착된 검출 신호는 피측정 도선(105)을 흐르는 직류의 전류값(I)에 대응하고 있으며, 이것을 처리함으로써 전류값(I)을 검출할 수 있다.
또한, 다른 종래예로서, 검지해야 할 전류를 흘리는 1차 권선과, 이 1차 권선으로부터 전기적으로 절연되며 자기 코어에 의해 1차 권선에 자기적으로 결합되어 있는 2차 권선을 구비하고 있는 1 이상의 제1 검지 변성기와, 포화를 검출하고 그에 따라 자화 전류의 방향을 반전시키는 수단을 포함하는 상기 자기 코어를 주기적으로 포화 상태로 구동하기 위해서 상기 2차 권선에 교대로 반대 방향의 자화 전류를 공급하는 수단과, 감지되는 전류에 실질적으로 비례하는 출력 신호를 출력하는 처리 수단을 구비하고 있는 검지 수단을 구비하는 전류 센서가 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조).
이 전류 센서는, 또한, 상기 제1 검지 변성기의 2차 권선에 접속되어 감지되는 전류에 의해 상기 2차 권선 중에 생성된 자화 전류의 저주파 또는 직류 성분을 분리하는 로우 패스 필터와, 감지되는 전류가 통과하는 1차 권선과, 2차 권선을 갖고, 그 2차 권선의 입력측은 상기 로우 패스 필터의 출력부에 결합되고, 그 출력측은 이 전류 센서의 출력 신호가 생성되는 저항에 의해 접지되어 있는 제2 검지 변성기를 구비한다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2000-162244호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 제2923307호 공보
그러나, 상기 특허문헌 1에 기재된 종래예에 있어서는, 2개의 코어(101 및 102)가 사용된다. 코어(101 및 102)의 자기 특성을 완전히 일치시키는 것은 실제로는 곤란하기 때문에, 이 자기 특성의 차이에 의해 여자 전류(iex)에 의한 전압이 완전히 상쇄되지 않고서 발생해 버린다. 이것이 2차 고조파 성분에 대응한 검출 전압의 S/N비를 악화시켜, 미소 전류의 검지가 어렵다고 하는 미해결의 과제가 있다.
또한, 검출 코일(104)로부터 출력되는 전류값(I)에 대응한 2차 고조파는, 전류값(I)이 지나치게 커지면, 도 10의 (b)에서 파선으로 도시하는 바와 같이 사다리꼴파의 형태가 일그러져 버리기 때문에, 전류(I)와 2차 고조파 성분의 관계가 비례 관계가 아니게 된다. 이에 따라, 전류값(I)의 검지 범위가 제한되어 버리기 때문에, 넓은 범위의 전류를 검출할 수 없다고 하는 미해결의 과제도 있다.
또한, 적어도 2개의 코어를 사용하기 때문에, 소형화나 저비용화를 실현하기 어렵다고 하는 미해결의 과제도 있다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 종래예에 있어서도, 제1 검지 변성기와 제2 검지 변성기를 설치할 필요가 있고, 하나의 자기 코어에 의해 넓은 범위의 전류를 검출할 수 없다고 하는 미해결의 과제가 있다.
또한, 피측정 전선에 과대한 직류 전류가 흐른 경우에, 이것을 검출할 수 없다고 하는 미해결의 과제도 있다.
그래서, 본 발명은, 전술한 과제에 주목하여, 하나의 자기 코어에 의해 넓은 범위의 전류 검출이 가능하고, 또한, 과대 전류가 흘렀을 때에 그 과대 전류를 확실하게 검출 가능한 전류 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 이하와 같은 구성으로 이루어진다.
본 발명의 일 양태에 따른 전류 검출 장치는, 측정 전류가 흐르는 도선을 둘러싸는 자기 코어에 권취된 여자 코일과, 설정한 임계값에 따라, 상기 자기 코어를 포화 상태 또는 그 근방의 상태로, 상기 여자 코일에 공급하는 여자 전류의 자성을 반전시키는 직사각형파 전압을 발생하는 발진 수단과, 상기 발진 수단으로부터 출력되는 상기 직사각형파 전압의 듀티 변화에 기초하여 상기 측정 전류를 검출하는 전류 검출 수단과, 상기 발진 수단으로부터 출력되는 상기 직사각형파 전압의 주파수에 기초하여 상기 측정 전류의 과전류를 검출하는 제1 과전류 검출 수단과, 상기 발진 수단으로부터 출력되는 상기 직사각형파 전압의 파고(波高)값에 기초하여 상기 측정 전류의 과전류를 검출하는 제2 과전류 검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전류 검출 수단은, 상기 직사각형파 전압의 듀티 변화를 검출하고, 그 검출 결과에 의해 상기 측정 전류의 제1 과전류를 검출할 수 있다. 상기 제1 과전류 검출 수단은, 상기 직사각형파 전압의 주파수의 변화를 검출하고, 그 검출 결과에 의해 상기 측정 전류의 제2 과전류를 검출할 수 있다. 상기 제2 과전류 검출 수단은, 상기 직사각형파 전압의 파고값의 변화를 검출하고, 그 검출 결과에 의해 상기 측정 전류의 제3 과전류를 검출할 수 있다.
또한, 상기 일 양태에 따른 전류 검출 장치는, 상기 전류 검출 수단이 상기 측정 전류의 제1 과전류를 검출하거나, 상기 제1 과전류 검출 수단이 상기 측정 전류의 제2 과전류를 검출하거나, 또는 상기 제2 과전류 검출 수단이 상기 측정 전류의 제3 과전류를 검출했을 때에, 상기 측정 전류가 과전류라고 하는 취지를 출력하는 출력 수단을 더 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 양태에 따른 전류 검출 장치는, 측정 전류가 흐르는 도선을 둘러싸는 자기 코어에 권취된 여자 코일과, 설정한 임계값에 따라, 상기 자기 코어를 포화 상태 또는 그 근방의 상태로, 상기 여자 코일에 공급하는 여자 전류의 자성을 반전시키는 직사각형파 전압을 발생하는 발진 수단과, 상기 발진 수단으로부터 출력되는 상기 직사각형파 전압의 듀티비를 검출하고, 그 검출 결과에 의해 상기 측정 전류가 제1 과전류인 것을 검출하는 전류 검출 수단과, 상기 발진 수단으로부터 출력되는 상기 직사각형파 전압의 주파수의 변화를 검출하고, 그 검출 결과에 의해 상기 측정 전류가 제2 과전류인 것을 검출하는 제1 과전류 검출 수단과, 상기 발진 수단으로부터 출력되는 상기 직사각형파 전압의 파고값의 변화를 검출하고, 그 검출 결과에 의해 상기 측정 전류가 제3 과전류인 것을 검출하는 제2 과전류 검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 전류 검출 수단은, 상기 발진 수단으로부터 출력되는 상기 직사각형파 전압의 듀티비를 검출하는 듀티비 검출 회로와, 듀티비 검출 회로가 검출한 듀티비를 미리 정한 기준값과 비교하고, 상기 듀티비가 상기 기준값 이하가 되었을 때에 상기 측정 전류가 제1 과전류인 것을 검출했다는 취지의 신호를 출력하는 제1 비교 회로를 구비할 수 있다.
상기 제1 과전류 검출 수단은, 상기 발진 수단으로부터 출력되는 상기 직사각형파 전압을 필터 처리하는 하이 패스 필터 회로와, 상기 하이 패스 필터 회로의 출력의 절대값을 검출하는 제1 절대값 검출 회로와, 상기 제1 절대값 검출 회로가 검출한 절대값을 미리 정한 제1 기준값과 비교하고, 상기 절대값이 상기 제1 기준값 이상이 되었을 때에 상기 측정 전류가 제2 과대 전류인 것을 검출했다는 취지의 신호를 출력하는 제2 비교 회로를 구비할 수 있다.
상기 제2 과전류 검출 수단은, 상기 발진 수단으로부터 출력되는 상기 직사각형파 전압의 절대값을 검출하는 제2 절대값 검출 회로와, 상기 제2 절대값 검출 회로가 검출한 절대값을 미리 정한 제2 기준값과 비교하고, 상기 절대값이 상기 제2 기준값 이하가 되었을 때에 상기 측정 전류가 제3 과대 전류인 것을 검출했다는 취지의 신호를 출력하는 제3 비교 회로를 구비할 수 있다.
상기 다른 양태에 따른 전류 검출 장치는, 상기 제1 비교 회로의 출력 신호, 상기 제2 비교 회로의 출력 신호, 및 상기 제3 비교 회로의 출력 신호를 입력하는 OR 회로를 더 구비할 수 있다. 상기 출력 신호의 각각은 하이 레벨의 신호일 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는, 전류 검출 수단이, 발진 수단으로부터 출력되는 직사각형파 전압의 듀티 변화에 기초하여 측정 전류를 검출하도록 하였다.
또한, 제1 과전류 검출 수단은, 발진 수단으로부터 출력되는 직사각형파 전압의 주파수에 기초하여 과전류를 검출하도록 하였다.
또한, 제2 과전류 검출 수단은, 발진 수단으로부터 출력되는 직사각형파 전압의 파고값에 기초하여 측정 전류의 과전류를 검출하도록 하였다.
이 때문에, 본 발명에 따르면, 도선에 과전류가 흐른 경우에, 발진 수단의 정지의 유무에 관계없이 그 과전류를 검출할 수 있다. 또한, 이 본 발명에 따르면, 과전류가 흐른 경우에, 넓은 검출 범위에 있어서 정밀도 좋게 과전류의 검출을 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 전류 검출 장치의 실시형태의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 각부의 구성을 구체화한 도면이다.
도 3은 발진 회로의 구체적인 구성을 도시하는 회로도이다.
도 4는 자기 코어의 B-H 특성 곡선을 설명하는 도면이다.
도 5는 측정 전류(I)=0일 때의 자기 코어와 발진 회로의 관계를 설명하는 도면이다.
도 6은 측정 전류(I)가 0∼I1의 범위에 있을 때의 자기 코어와 발진 회로의 관계를 설명하는 도면이다.
도 7은 측정 전류(I)가 I1∼I2의 범위에 있을 때의 자기 코어와 발진 회로의 관계를 설명하는 도면이다.
도 8은 측정 전류(I)가 I3 이상일 때의 자기 코어와 발진 회로의 관계를 설명하는 도면이다.
도 9는 실시형태의 각부의 파형예를 도시하는 파형도이다.
도 10은 종래 장치를 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.
〔실시형태의 구성〕
도 1은, 본 발명의 전류 검출 장치의 실시형태의 구성을 도시하는 도면이다. 도 2는, 도 1의 각부의 구성을 구체화한 도면이다. 도 3은, 발진 회로의 구체적인 구성을 도시하는 회로도이다.
이 실시형태에 따른 전류 검출 장치는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 도선(1a, 1b)에 흐르는 전류(Ia, Ib)의 차인 측정 전류(I)를 검출하는 것이고, 도선(1a, 1b)의 주위에 링 형상의 자기 코어(2)가 배치되어 있다. 즉, 자기 코어(2) 내에 도선(1a, 1b)이 삽입 관통되어 있다.
도선(1a, 1b)은, 예컨대 누전 검지 등의 대상물에 설치되며, 예컨대 10 A∼800 A의 왕복의 전류(I)가 흐르는 도선으로서, 건전(健全) 상태에서는 도선(1a, 1b)에 흐르는 전류의 합은 영(제로)이지만, 누전이나 접지 등으로 도선(1a, 1b)에 흐르는 전류의 합이 영이 되지 않으면, 도선(1a, 1b)에는 검출 대상으로 하는 예컨대 15 ㎃∼500 ㎃ 정도의 미소한 차이 전류가 흐른다.
그리고, 이 실시형태에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 여자 코일(3)과, 발진 회로(4)와, 듀티 검출 회로(5)와, 발진 진폭 검출 회로(6)와, 주파수 검출 회로(7)와, 2개의 OR 회로(9a, 9b)를 구비한다. 여기서, 발진 진폭 검출 회로(6)와 주파수 검출 회로(7)는, 과전류 검출 회로(8)를 구성한다.
한편, 발진 회로(4), 듀티 검출 회로(5)의 각각은, 본 발명의 발진 수단, 전류 검출 수단에 상당한다. 또한, 주파수 검출 회로(7), 발진 진폭 검출 회로(6)의 각각은, 본 발명의 제1 과전류 검출 수단, 제2 과전류 검출 수단에 상당한다.
자기 코어(2)에는, 여자 코일(3)이 정해진 권수로 권취되어 있고, 이 여자 코일(3)에 발진 회로(4)로부터 여자 전류가 공급된다.
발진 회로(4)는, 후술하는 바와 같이, 설정한 임계값에 따라, 자기 코어(2)를 포화 상태 또는 그 근방의 상태로, 여자 코일(3)에 공급하는 여자 전류의 자성을 반전시키는 직사각형파 전압을 발생한다.
이 때문에, 발진 회로(4)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 컴퍼레이터(comparator)로서 동작하는 연산 증폭기(11)를 구비한다. 이 연산 증폭기(11)의 출력측과 반전 입력측 사이에 여자 코일(3)이 접속되어 있다. 또한, 연산 증폭기(11)의 반전 입력측은 저항(12)을 통해 그라운드에 접속되고, 연산 증폭기(11)의 비반전 입력측은, 연산 증폭기(11)의 출력측 및 그라운드 사이에 직렬로 접속된 분압 저항(13 및 14) 사이에 접속되어 있다. 그리고, 연산 증폭기(11)의 출력측이 출력 단자(15)에 접속되어 있다.
듀티 검출 회로(5)는, 후술하는 바와 같이, 발진 회로(4)의 출력 전압(Va)을 기초로 출력 전압(Va)의 듀티비를 검출하고, 이 검출 결과에 기초하여 측정 전류(I)를 검출한다. 또한, 듀티 검출 회로(5)는, 검출한 듀티비에 기초하여 측정 전류(I)가 제1 과전류인지의 여부를 검출하고, 제1 과전류를 검출했을 때에 그 취지를 나타내는 하이 레벨의 신호를 OR 회로(9b)에 출력한다.
주파수 검출 회로(7)는, 후술하는 바와 같이, 발진 회로(4)의 출력 전압(Va)의 주파수에 기초하여 측정 전류(I)가 제2 과전류인지의 여부를 검출하고, 제2 과전류를 검출했을 때에 그 취지를 나타내는 하이 레벨의 신호를 OR 회로(9a)에 출력한다.
발진 진폭 검출 회로(6)는, 후술하는 바와 같이, 발진 회로(4)로부터 출력되는 출력 전압(Va)의 파고값에 기초하여 측정 전류(I)가 제3 과전류인지의 여부를 검출하고, 제3 과전류를 검출했을 때에, 그 취지를 나타내는 하이 레벨의 신호를 OR 회로(9a)에 출력한다.
OR 회로(9a)는, 주파수 검출 회로(7)의 출력 신호와 발진 진폭 회로(6)의 출력 신호의 논리합 처리를 하고, 이 처리 결과를 OR 회로(9b)에 출력한다. 또한, OR 회로(9b)는, 듀티 검출 회로(5)의 출력 신호와 OR 회로(9a)의 출력 신호와의 논리합 처리를 한다.
다음으로, 도 1에 도시하는 듀티 검출 회로(5), 발진 진폭 검출 회로(6), 및 주파수 검출 회로(7)의 각각의 구체적인 구성에 대해서, 도 2를 참조하여 설명한다.
듀티 검출 회로(5)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 듀티비 검출 회로(51)와, 비교 회로(52)를 구비한다.
듀티비 검출 회로(51)는, 발진 회로(4)로부터 출력되는 출력 전압(Va)의 듀티비를 검출한다. 비교 회로(52)는, 듀티비 검출 회로(51)가 검출한 듀티비를 미리 정한 기준값과 비교하고, 그 듀티비가 기준값 이하가 되었을 때에 과대 전류를 검출했다는 취지를 나타내는 하이 레벨의 신호를 출력한다.
주파수 검출 회로(7)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 하이 패스 필터 회로(71)와, 절대값 검출 회로(72)와, 비교 회로(컴퍼레이터)(73)를 구비한다.
하이 패스 필터 회로(71)는, 발진 회로(4)로부터 출력되는 출력 전압(Va)을 필터 처리하여 출력한다. 절대값 검출 회로(72)는, 하이 패스 필터 회로(71)의 출력 전압의 절대값을 검출한다. 비교 회로(73)는, 절대값 검출 회로(72)가 검출한 절대값을 미리 정해져 있는 기준 전압(V1)과 비교하고, 그 절대값이 기준 전압(V1) 이상이 되었을 때에 과대 전류를 검출했다는 취지를 나타내는 신호로서 하이 레벨의 신호를 출력한다.
발진 진폭 검출 회로(6)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 절대값 검출 회로(61)와, 비교 회로(컴퍼레이터)(62)를 구비한다.
절대값 검출 회로(61)는, 발진 회로(4)로부터 출력되는 출력 전압(Va)의 절대값(파고값)을 검출한다. 비교 회로(62)는, 절대값 검출 회로(61)가 검출한 절대값을 미리 정해져 있는 기준 전압(V2)과 비교하고, 그 절대값이 기준 전압(V2) 이하가 되었을 때에 과대 전류를 검출했다는 취지를 나타내는 신호로서 하이 레벨의 신호를 출력한다.
〔실시형태의 동작〕
다음으로, 실시형태의 동작예에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
(발진 회로의 동작)
먼저, 발진 회로(4)의 동작에 대해서, 도 3을 참조하여 설명한다.
이 발진 회로(4)에서는, 분압 저항(13 및 14)의 접속점(E)의 임계값 전압(Vth)이 연산 증폭기(11)의 비반전 입력측에 공급되어 있고, 이 임계값 전압(Vth)과 여자 코일(3) 및 저항(12)과의 접속점(D)의 전압(Vd)이 비교되고, 그 비교 출력이 직사각형파의 출력 전압(Va)으로서 출력측으로부터 출력된다[예컨대, 도 9의 (b)∼(d) 참조].
이제, 연산 증폭기(11)의 출력측의 출력 전압(Va)이 하이 레벨이 되면, 이것이 여자 코일(3)에 인가된다. 이 때문에, 여자 코일(3)을 출력 전압(Va)과 저항(12)의 저항값(R12)에 따른 여자 전류(IL)로 여자한다. 이때, 여자 전류(IL)는, 도 9의 (a)에 도시하는 바와 같이, 여자 코일(3)의 인덕턴스(L)와 저항(12)의 저항값(R12)으로 결정되는 시정수로 상승한다.
이때, 연산 증폭기(11)의 비반전 입력측에는, 저항(13) 및 저항(14)의 접속점(4)이 접속되어 있기 때문에, 저항(13)과 저항(14)으로 분압된 전압이 임계값 전압(Vth)으로서 입력되어 있다. 한편, 연산 증폭기(11)의 반전 입력측의 여자 코일(3) 및 저항(12)의 접속점(D)의 전압(Vd)은, 여자 코일(3)의 여자 전류(IL)의 증가에 따라 증가한다. 그리고, 그 전압(Vd)=R12×IL이 임계값 전압(Vth)을 상회하면, 연산 증폭기(11)의 출력 전압(Va)이 로우 레벨로 반전된다.
이에 따라 여자 코일(3)에 흐르는 여자 전류(IL)의 극성이 반전되어, 여자 전류(IL)의 여자 코일(3)의 인덕턴스(L)와 저항(R12)의 저항값(R12)으로 결정되는 시정수로 감소한다.
이때, 임계값 전압(Vth)은, 출력 전압(Va)이 로우 레벨로 되어 있기 때문에, 임계값 전압(Vth)도 낮은 전압이 된다. 그리고, 접속점(D)의 전압(Vd)이 여자 코일(3)의 여자 전류(IL)의 감소에 따라 감소하여, 임계값 전압(Vth)을 하회하면, 연산 증폭기(11)의 출력 전압(Va)은 도 9의 (b)∼(d)에 도시하는 바와 같이 하이 레벨로 반전된다.
도 9의 (a)에서는, 하이 레벨로부터 로우 레벨로의 임계값 여자 코일 전류를 IL2, 로우 레벨로부터 하이 레벨로의 임계값 여자 코일 전류를 IL1로 하고 있다.
이러한 동작에 의해, 발진 회로(4)의 출력 전압(Va)은, 도 9의 (b)∼(d)에 도시하는 바와 같이, 하이 레벨과 로우 레벨을 교대로 반복하는 직사각형파 전압이 되고, 발진 회로(4)는 비안정 멀티바이브레이터로서 동작한다. 그리고, 여자 코일(3)의 여자 전류는, 도 9의 (a)에 도시하는 바와 같이, 증가와 감소를 교대로 반복하는 톱니형파 전류가 된다.
그런데, 자기 코어(2)의 코어 재질은 고투자율(μ)을 갖는 연자성 재료가 사용된다. 이러한 코어를 사용한 환형 링 자기 코어에 권취된 여자 코일에 전류가 흐르면, 이 전류에 의해 코어에 자계(H)가 발생하고 코어 내부에 자속 밀도(B)의 자속이 발생한다. 코어의 자계(H)와 자속 밀도의 특성(B-H 특성)은, 도 4에 도시하는 바와 같이 자계(H)가 증가하면 자속 밀도(B)가 급격히 상승한다. 그리고, 자계(H)가 어느 값 이상이 되면 자속 밀도(B)의 상승은 완만해지고, 그 후는 자속 밀도가 포화되는 포화 영역[포화 자속 밀도(Bs)]이 된다.
(자기 코어와 발진 회로의 관계)
다음으로, 자기 코어(2)와 발진 회로(4)의 관계에 대해서 설명한다.
여기서, 자기 코어(2)의 B-H 특성은, 실제로는 도 4의 실선으로 나타내는 바와 같이 히스테리시스를 갖는다. 그러나, 설명을 알기 쉽게 하기 위해서, 자기 코어(2)의 B-H 특성은, 도 4의 파선으로 나타내는 히스테리시스의 중심값의 특성을 갖는 것으로 한다.
이제, 발진 회로(4)로부터의 직사각형파 전압이, 자기 코어(2)에 권취된 여자 코일(3)에 인가되는 것으로 한다. 이때, 자기 코어(2)의 환형 링 내에 흐르는 측정 전류(I)=0인 경우는, 자기 코어(2)의 내부의 자계(H) 및 자속 밀도(B)는, 도 5의 (a)의 B-H 특성의 굵은 선의 부분이 동작 영역이 된다. 즉, 자기 코어(2)의 내부의 자계(H) 및 자속 밀도(B)는, 플러스측 및 마이너스측이 대칭인 상태에서의 사용이 된다.
또한, 자기 코어(2)의 평균 자로(磁路) 길이를 lm, 여자 코일(3)의 자기 코어(2)에의 권수를 N이라고 하면, N×IL=H×lm의 관계가 있기 때문에, 자계(H)는 여자 전류(IL)에 비례하고, 투자율(μ)은 B-H 특성의 기울기(μ=dB/dH)이기 때문에, 여자 전류(IL)와 투자율(μ)의 관계는 도 5의 (b)로 나타낼 수 있다.
또한, 여자 코일(3)의 인덕턴스(L)는, 다음의 식으로 나타낼 수 있다.
[식 1]
Figure pct00001
여기서, φ는 자기 코어(2) 내의 자속, S는 자기 코어(2)의 단면적이다.
상기 식에 따르면, 여자 코일(3)의 인덕턴스(L)는 투자율(μ)에 비례하기 때문에, 도 5의 (b)는 여자 전류(IL)와 인덕턴스(L)의 관계를 나타내는 특성 곡선이라고 볼 수도 있다. 측정 전류(I)=0인 경우에는, 도 5의 (b)의 동작 범위는 실선의 굵은 선 부분이기 때문에, 여자 코일(3)의 인덕턴스(L)는, 거의 일정값(L0)이 된다.
따라서, 자기 코어(2)의 환형 링 내에 흐르는 측정 전류(I)=0인 경우에는, 발진 회로(4)의 여자 코일(3)의 여자 전류(IL)의 증가시, 감소시에 관계없이, 여자 코일(3)의 인덕턴스(L)는 동일값(L0)이 된다. 이 때문에, 여자 전류(IL)의 증가시 및 감소시의 시정수가 동일값이 되고, 발진 회로(4)의 출력 전압(직사각형파 전압)(Va)의 하이 레벨과 로우 레벨은 1:1의 듀티비가 된다.
이 때문에, 측정 전류(I)=0일 때에는, 여자 코일(3)의 여자 전류(IL)는 도 9의 (a)의 실선과 같이 되고, 발진 회로(4)의 출력 전압은 도 9의 (b)의 실선과 같이 된다.
다음으로, 자기 코어(2)의 환형 링 내에 측정 전류(I)로서 전류(I1)가 흘렀다고 가정한다.
이 전류(I1)는, 도선(1a)을 흐르는 전류(Ia)와, 도선(1b)에 흐르는 전류(Ib)의 차의 전류이며, 누전이나 접지에 대응하는 전류이다. 전류(I1)가 흐르면, 전류(I1)에 의한 자계(H1)가 자기 코어(2) 내에 발생한다. 이 자계(H1)에 의해, 자기 코어(2)의 B-H 특성 곡선은, 도 6의 (a)와 같이, 측정 전류(I)=0일 때의 자계(H)에 대하여 자계(H1)의 분만큼 시프트한 특성 곡선이 된다.
이러한 특성의 자기 코어(2)에 권취되는 여자 코일(3)에, 발진 회로(4)로부터의 직사각형파 전압이 인가되면, 자기 코어(2)의 동작 영역은 도 6의 (a)의 실선의 굵은 선 부분이 된다. 이 때문에, 도 6의 (b)의 실선의 굵은 선 부분이 동작 영역에서의 여자 코일(3)의 인덕턴스(L)가 된다. 그리고, 여자 코일(3)의 인덕턴스(L)는, 여자 전류(IL)가 마이너스인 경우는 측정 전류(I)=0인 경우의 인덕턴스(L)와 거의 동일값(L0)이지만, 여자 전류(IL)가 플러스인 경우는 L0보다 작은 값이 된다.
그 때문에, 여자 전류(IL)가 증대하는 경우는, 발진 회로(4)의 저항(12)에 의한 저항값(R12)과 여자 코일(3)의 인덕턴스(L)에 의한 시정수가, 측정 전류(I)=0인 경우보다 작아지기 때문에, 여자 전류(IL)의 상승이 빨라진다. 한편, 여자 전류(IL)가 감소하는 경우는, 측정 전류(I)=0인 경우와 거의 동일한 시정수로, 여자 전류(IL)가 하강한다. 이 때문에, 여자 코일(3)의 여자 전류(IL)는 도 9의 (a)의 점선과 같이 되고, 발진 회로(4)의 출력 전압은 도 9의 (c)의 점선과 같이 된다.
따라서, 발진 회로(4)의 출력 전압(Va)의 오프 레벨의 기간(TL1)은, 측정 전류(I)=0인 경우의 오프 레벨의 기간(TL0)과 거의 동일하지만, 그 온 레벨의 기간(TH1)은, 측정 전류(I)=0인 경우의 온 레벨의 기간(TH0)보다 작아진다. 이 때문에, 발진 회로(4)의 출력 전압(Va)은, 온 레벨과 오프 레벨의 듀티가 변화한다.
이 결과, 측정 전류(I)가 0으로부터 I1의 범위에서는, 발진 회로(4)의 직사각형파 전압인 출력 전압(Va)의 듀티비가, 측정 전류(I)[전류(Ia)와 전류(Ib)의 차의 전류값]에 따라 변화한다.
다음으로, 측정 전류(I)가 I1보다 더 큰 I2가 되면, 전류(I2)에 의한 자계(H2)가 자기 코어(2) 내에 발생한다. 이 자계(H2)에 의해, 자기 코어(2)의 B-H 특성 곡선은, 도 7의 (a)와 같이, 측정 전류(I)=0일 때의 자계(H)에 대하여 자계(H2)의 분만큼 시프트한 특성 곡선이 된다.
이러한 특성의 자기 코어(2)에 권취되는 여자 코일(3)에, 발진 회로(4)로부터의 직사각형파 전압이 인가되면, 자기 코어(2)의 동작 영역은 도 7의 (a)의 실선의 굵은 선 부분이 된다. 이 때문에, 도 7의 (b)의 실선의 굵은 선 부분이 동작 영역에서의 여자 코일(3)의 인덕턴스(L)가 된다. 그리고, 여자 코일(3)의 인덕턴스(L)는, 여자 전류(IL)가 플러스와 마이너스의 어떠한 경우라도, 측정 전류(I)=0인 경우의 인덕턴스(L0)보다 작은 값이 된다.
그 때문에, 여자 전류(IL)는, 상승 및 하강의 어떠한 경우에도, 측정 전류(I)=0인 경우에 비해서 빨라진다. 이 때문에, 여자 코일(3)의 여자 전류(IL)는 도 9의 (a)의 일점쇄선과 같이 되고, 발진 회로(4)의 출력 전압(Va)은 도 9의 (d)의 일점쇄선과 같이 된다.
이와 같이, 측정 전류(I)가 I1보다 더 큰 I2인 경우에는, 발진 회로(4)의 출력 전압(Va)의 온 레벨 기간(TH2)과 오프 레벨 기간(TL2)의 양방이 측정 전류(I)=0인 경우의 온 레벨 기간(TH0)과 오프 레벨 기간(TL0)보다 짧아진다. 이 때문에, 온 레벨 기간과 오프 레벨 기간의 듀티비가 측정 전류(I)에 따라 비례하지 않게 되고, 듀티비만의 검출로는 측정 전류(I)를 검출할 수 없게 된다.
측정 전류(I)가 이러한 검출 영역이 되면, 발진 회로(4)의 직사각형파로 이루어지는 출력 전압(Va)의 발진 주파수(f)는, 다음식으로부터 구할 수 있으며, 측정 전류(I)=0인 경우의 발진 주파수(f)에 비해서 높아진다.
f=1/(TH2+TL2)
이와 같이, 발진 회로(4)의 출력 전압(Va)의 주파수가 급격히 높아지기 때문에, 발진 회로(4)를 구성하는 연산 증폭기의 특성[슬루 레이트(slew rate) 등]에 의해 출력 전압(Va)의 파고값이 감소하기 시작한다.
그 후, 측정 전류(I)가 I2보다 더 큰 I3이 되면, 자기 코어(2)는 도 8에 도시하는 바와 같이 완전 포화 영역이 되고, 여자 코일(3)의 인덕턴스(L)는 거의 영이 되며, 발진 회로(4)는 발진이 불가능해져 발진을 정지한다.
이상 서술한 자기 코어(2)의 환형 링 내에 발생하는 측정 전류(I)와, 발진 회로(4)의 출력 전압(Va)의 상태의 관계를 정리하면, 이하와 같이 된다.
(1) 측정 전류(I)=0일 때
이때에는, 발진 회로(4)의 출력 전압(직사각형파 전압)(Va)은, 도 9의 (b)의 실선과 같이, 하이 레벨과 로우 레벨은 1:1의 듀티비가 된다.
(2) 측정 전류(I)가 0으로부터 I1의 범위일 때
이때에는, 발진 회로(4)의 출력 전압(Va)은, 도 9의 (c)의 점선과 같이 되고, 그 듀티비가 측정 전류(I)[전류(Ia)와 전류(Ib)의 차의 전류값]에 따라 변화한다. 따라서, 이 범위에서는, 발진 회로(4)의 출력 전압(Va)의 듀티비를 검출함으로써, 측정 전류(I)를 검출할 수 있다.
(3) 측정 전류(I)가 I1로부터 I2의 범위일 때
이때에는, 발진 회로(4)의 출력 전압(Va)은, 도 9의 (d)의 일점쇄선과 같이 되고, 그 발진 주파수가 측정 전류(I)=0인 경우에 비해서 높아진다. 또한, 발진 회로(4)의 출력 전압(Va)의 파고값(진폭)이 감소하게 된다. 따라서, 이 범위에서는, 발진 회로(4)의 출력 전압(Va)의 주파수 또는 진폭을 검출함으로써, 측정 전류(I)를 검출할 수 있다.
(4) 측정 전류(I)가 I3 이상일 때에는, 발진 회로(4)는 발진 동작을 정지한다.
이와 같이, 측정 전류(I)와 발진 회로(4)의 출력 전압(Va)에는 상기 (1)∼(4)의 관계가 있다.
그래서, 이 실시형태에서는, (2)(3)의 관계를 이용하여 측정 전류(I)가 과대 전류인지의 여부를 검출하도록 하고, 이 때문에, 발진 회로(4)의 후단에 듀티 검출 회로(5), 주파수 검출 회로(7), 및 발진 진폭 검출 회로(6)를 각각 설치하고 있다(도 1, 도 3 참조).
(듀티 검출 회로 등의 동작)
다음으로, 듀티 검출 회로(5), 주파수 검출 회로(7), 및 발진 진폭 검출 회로(6)의 각각의 동작에 대해서, 도 1을 참조하여 설명한다.
먼저, 측정 전류(I)가 0으로부터 I1의 범위일 때에는, 듀티 검출 회로(5)의 동작이 유효하다.
즉, 듀티 검출 회로(5)는, 발진 회로(4)의 출력 전압(Va)의 하이 레벨 기간 및 로우 레벨 기간을 각각 측정하고, 이 측정 결과에 기초하여 출력 전압(Va)의 듀티비를 검출하며, 이 검출 결과에 기초하여 측정 전류(I)를 검출한다. 또한, 듀티 검출 회로(5)는, 검출한 듀티비에 기초하여 측정 전류(I)가 제1 과전류인지의 여부를 검출하고, 제1 과전류를 검출했을 때에 그 취지를 나타내는 하이 레벨의 신호를 OR 회로(9b)에 출력한다.
다음으로, 측정 전류(I)가 I1로부터 I2의 범위일 때에는, 주파수 검출 회로(7)와 발진 진폭 검출 회로(6)의 동작이 유효하다.
즉, 주파수 검출 회로(7)는, 발진 회로(4)로부터 출력되는 출력 전압(Va)의 주파수에 기초하여 측정 전류(I)가 제2 과전류인지의 여부를 검출하고, 제2 과전류를 검출했을 때에 그 취지를 나타내는 하이 레벨의 신호를 OR 회로(9a)에 출력한다.
또한, 발진 진폭 검출 회로(6)는, 발진 회로(4)로부터 출력되는 출력 전압(Va)의 파고값을 기초로 측정 전류(I)가 제3 과전류인지의 여부를 검출하고, 제3 과전류를 검출했을 때에 그 취지를 나타내는 하이 레벨의 신호를 OR 회로(9a)에 출력한다.
OR 회로(9a)는, 주파수 검출 회로(7)의 출력 신호와 발진 진폭 회로(6)의 출력 신호의 논리합 처리를 하고, 이 처리 결과를 OR 회로(9b)에 출력한다. 또한, OR 회로(9b)는, 듀티 검출 회로(5)의 출력 신호와 OR 회로(9a)의 출력 신호와의 논리합 처리를 한다.
이 때문에, OR 회로(9b)는, 듀티 검출 회로(5), 주파수 검출 회로(7), 및 발진 진폭 검출 회로(6) 중 어느 하나로부터 하이 레벨의 신호가 입력되면, 과전류를 검출했다는 취지의 하이 레벨의 신호를 출력한다.
더 구체적으로는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 듀티비 검출 회로(51)는, 발진 회로(4)로부터 출력되는 출력 전압(Va)의 하이 레벨 기간 및 로우 레벨 기간을 각각 측정하고, 이 측정 결과를 기초로 듀티비를 검출한다. 비교 회로(52)는, 듀티비 검출 회로(51)가 검출한 듀티비를 미리 정해져 있는 기준값과 비교하고, 그 듀티비가 기준값 이하가 되었을 때에, 측정 전류(I)가 제1 과전류라고 하는 취지를 나타내는 하이 레벨의 신호를 OR 회로(9b)에 출력한다.
하이 패스 필터 회로(71)는, 발진 회로(4)로부터 출력되는 출력 전압(Va)을 필터 처리한다. 여기서, 발진 회로(4)의 출력 전압(Va)의 주파수가 높아지면, 그에 따라 하이 패스 필터 회로(71)의 출력 전압이 증가한다.
절대값 검출 회로(72)는, 하이 패스 필터 회로(71)의 출력 전압의 절대값을 검출한다. 비교 회로(73)는, 절대값 검출 회로(72)가 검출한 절대값을, 제2 과전류에 대응하여 미리 정해져 있는 기준 전압(V1)과 비교하고, 그 절대값이 기준 전압(V1) 이상이 되었을 때에 측정 전류(I)가 제2 과전류라고 하는 취지를 나타내는 하이 레벨의 신호를 OR 회로(9a)에 출력한다.
또한, 절대값 검출 회로(61)는, 발진 회로(4)로부터 출력되는 직사각형파 전압의 절대값을 검출한다. 비교 회로(62)는, 절대값 검출 회로(61)가 검출한 절대값을, 제3 과전류에 대응하여 미리 정해져 있는 기준 전압(V2)과 비교하고, 그 절대값이 기준 전압(V2) 이하가 되었을 때에 측정 전류(I)가 제3 과전류라고 하는 취지를 나타내는 하이 레벨의 신호를 OR 회로(9a)에 출력한다.
OR 회로(9a)는, 비교 회로(73)의 출력 신호와 비교 회로(62)의 출력 신호의 논리합 처리를 하고, 이 처리 결과를 OR 회로(9b)에 출력한다. 이 때문에, OR 회로(9b)는, 비교 회로(52), 비교 회로(62), 비교 회로(73) 중 어느 하나로부터 하이 레벨의 신호가 입력되면, 측정 전류(I)가 과전류라고 하는 취지를 나타내는 정식 신호로서 하이 레벨의 신호를 출력한다.
〔실시형태의 효과〕
이상과 같이, 이 실시형태에서는, 측정 전류(I)가 0으로부터 I1의 범위일 때는, 듀티 검출 회로(5)가, 발진 회로(4)의 출력 전압(Va)의 듀티비를 검출하고, 이 검출에 기초하여 제1 과전류를 검출을 하도록 하였다.
또한, 이 실시형태에서는, 측정 전류(I)가 I1로부터 I2의 범위일 때에는, 주파수 검출 회로(7)가, 발진 회로(4)의 출력 전압(Va)의 발진 주파수의 변화에 기초하여 제2 과전류를 검출하는 것에 더하여, 발진 진폭 검출 회로(6)가, 그 출력 전압(Va)의 진폭의 변화에 기초하여 제3 과전류를 검출을 하도록 하였다.
또한, 이 실시형태에서는, 듀티 검출 회로(5), 주파수 검출 회로(7), 및 발진 진폭 검출 회로(6) 중 어느 하나로부터 과전류라고 하는 취지를 나타내는 하이 레벨의 신호가 출력되면, 그것을 출력하도록 하였다.
이 때문에, 이 실시형태에 따르면, 도선(1a, 1b) 중 적어도 한쪽에 과전류가 흐른 경우에, 발진 회로(4)의 발진 정지의 유무에 관계없이 그 과전류를 검출할 수 있다. 또한, 이 실시형태에 따르면, 과전류가 흐른 경우에, 넓은 검출 범위에 있어서 정밀도 좋게 과전류의 검출을 행할 수 있다.
또한, 이 실시형태에 따르면, 종래예와 같이 2개의 자기 코어를 사용하는 경우와 같이 코어 재료 특성의 차이에 의한 S/N비의 저하가 발생하는 일은 없으며, 미소 전류를 고정밀도로 검출할 수 있다.
또한, 상기 종래예와 같이 자기 센서 등을 사용하지 않고서 전류의 검출이 가능하기 때문에, 견고하고, 주위 환경 조건에 의해 영향을 받는 일이 적은 전류 검출 장치를 제공할 수 있다.
〔실시형태의 변형예〕
(1) 상기 실시형태에서는, 2개의 도선(1a, 1b)을 이용하고, 이들에 흐르는 전류의 차의 전류를 검출하는 경우에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 1개의 도선에 흐르는 미소 전류를 검출하는 경우에도 적용할 수 있다.
(2) 상기 실시형태에서는, 2개의 OR 회로(9a, 9b)를 사용하도록 하였으나, 이것을 하나의 OR 회로로 치환할 수 있다. 이 경우에는, 듀티 검출 회로(5), 발진 진폭 검출 회로(6), 및 주파수 검출 회로(7)의 각 출력 신호가, 하나의 OR 회로에 입력되어 처리된다.
(3) 상기 실시형태에 있어서, 듀티 검출 회로(5), 발진 진폭 검출 회로(6), 및 주파수 검출 회로(7)의 각각의 출력 신호를 사용하고, 그 신호마다 예컨대 램프를 점등하도록 하면, 과전류의 검출 상태를 눈으로 인식할 수 있어 편리하다.
1a, 1b: 도선 2: 자기 코어
3: 여자 코일 4: 발진 회로
5: 듀티 검출 회로 6: 발진 진폭 검출 회로
7: 주파수 검출 회로 9a, 9b: OR 회로
51: 듀티비 검출 회로 52: 비교 회로
61: 절대값 검출 회로 62: 비교 회로(컴퍼레이터)
71: 하이 패스 필터 회로 72: 절대값 검출 회로
73: 비교 회로(컴퍼레이터)

Claims (8)

  1. 측정 전류가 흐르는 도선을 둘러싸는 자기 코어에 권취된 여자 코일과,
    설정한 임계값에 따라, 상기 자기 코어를 포화 상태 또는 그 근방의 상태로, 상기 여자 코일에 공급하는 여자 전류의 자성을 반전시키는 직사각형파 전압을 발생하는 발진 수단과,
    상기 발진 수단으로부터 출력되는 상기 직사각형파 전압의 듀티 변화에 기초하여 상기 측정 전류를 검출하는 전류 검출 수단과,
    상기 발진 수단으로부터 출력되는 상기 직사각형파 전압의 주파수에 기초하여 상기 측정 전류의 과전류를 검출하는 제1 과전류 검출 수단과,
    상기 발진 수단으로부터 출력되는 상기 직사각형파 전압의 파고(波高)값에 기초하여 상기 측정 전류의 과전류를 검출하는 제2 과전류 검출 수단
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 전류 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전류 검출 수단은, 상기 직사각형파 전압의 듀티 변화를 검출하고, 그 검출 결과에 의해 상기 측정 전류의 제1 과전류를 검출하며,
    상기 제1 과전류 검출 수단은, 상기 직사각형파 전압의 주파수의 변화를 검출하고, 그 검출 결과에 의해 상기 측정 전류의 제2 과전류를 검출하며,
    상기 제2 과전류 검출 수단은, 상기 직사각형파 전압의 파고값의 변화를 검출하고, 그 검출 결과에 의해 상기 측정 전류의 제3 과전류를 검출하는 것을 특징으로 하는 전류 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전류 검출 수단이 상기 측정 전류의 제1 과전류를 검출하거나, 상기 제1 과전류 검출 수단이 상기 측정 전류의 제2 과전류를 검출하거나, 또는 상기 제2 과전류 검출 수단이 상기 측정 전류의 제3 과전류를 검출했을 때에, 상기 측정 전류가 과전류라고 하는 취지를 출력하는 출력 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전류 검출 장치.
  4. 측정 전류가 흐르는 도선을 둘러싸는 자기 코어에 권취된 여자 코일과,
    설정한 임계값에 따라, 상기 자기 코어를 포화 상태 또는 그 근방의 상태로, 상기 여자 코일에 공급하는 여자 전류의 자성을 반전시키는 직사각형파 전압을 발생하는 발진 수단과,
    상기 발진 수단으로부터 출력되는 상기 직사각형파 전압의 듀티비를 검출하고, 그 검출 결과에 의해 상기 측정 전류가 제1 과전류인 것을 검출하는 전류 검출 수단과,
    상기 발진 수단으로부터 출력되는 상기 직사각형파 전압의 주파수의 변화를 검출하고, 그 검출 결과에 의해 상기 측정 전류가 제2 과전류인 것을 검출하는 제1 과전류 검출 수단과,
    상기 발진 수단으로부터 출력되는 상기 직사각형파 전압의 파고값의 변화를 검출하고, 그 검출 결과에 의해 상기 측정 전류가 제3 과전류인 것을 검출하는 제2 과전류 검출 수단
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 전류 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전류 검출 수단은,
    상기 발진 수단으로부터 출력되는 상기 직사각형파 전압의 듀티비를 검출하는 듀티비 검출 회로와,
    듀티비 검출 회로가 검출한 듀티비를 미리 정한 기준값과 비교하고, 상기 듀티비가 상기 기준값 이하가 되었을 때에 상기 측정 전류가 제1 과전류인 것을 검출했다는 취지의 신호를 출력하는 제1 비교 회로
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 전류 검출 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제1 과전류 검출 수단은,
    상기 발진 수단으로부터 출력되는 상기 직사각형파 전압을 필터 처리하는 하이 패스 필터 회로와,
    상기 하이 패스 필터 회로의 출력의 절대값을 검출하는 제1 절대값 검출 회로와,
    상기 제1 절대값 검출 회로가 검출한 절대값을 미리 정한 제1 기준값과 비교하고, 상기 절대값이 상기 제1 기준값 이상이 되었을 때에 상기 측정 전류가 제2 과대 전류인 것을 검출했다는 취지의 신호를 출력하는 제2 비교 회로
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 전류 검출 장치.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 과전류 검출 수단은,
    상기 발진 수단으로부터 출력되는 상기 직사각형파 전압의 절대값을 검출하는 제2 절대값 검출 회로와,
    상기 제2 절대값 검출 회로가 검출한 절대값을 미리 정한 제2 기준값과 비교하고, 상기 절대값이 상기 제2 기준값 이하가 되었을 때에 상기 측정 전류가 제3 과대 전류인 것을 검출했다는 취지의 신호를 출력하는 제3 비교 회로
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 전류 검출 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 비교 회로의 출력 신호, 상기 제2 비교 회로의 출력 신호, 및 상기 제3 비교 회로의 출력 신호를 입력하는 OR 회로를 더 구비하고,
    상기 출력 신호의 각각은 하이 레벨의 신호인 것을 특징으로 하는 전류 검출 장치.
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