JP2019035634A - Current sensor with overcurrent detection function - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電流センサに関し、特に被測定電流線に過電流が流れたことを検出可能な過電流検出機能付き電流センサに関する。 The present invention relates to a current sensor, and more particularly to a current sensor with an overcurrent detection function capable of detecting that an overcurrent has flowed through a current line to be measured.
特許文献1には、磁気平衡式電流センサであって、検出抵抗と、その両端間の電圧を測定する差動増幅器を用いる電流センサが記載されている。磁気平衡式電流センサは、ホール素子などの磁電変換素子を備える磁気検出回路における測定精度が良好な磁界領域を用いて電流の測定を行うため高い測定精度を実現できる。しかしながら、特許文献1の図1に示されるように、複雑な回路を用いてフィードバックコイルを動作させるため、被測定電流線に流れる電流(1次電流)の急激な変化に追従することは容易でない。1次電流の急激な変化の具体例として、回生ブレーキの急激な動作に起因して生じる過電流が挙げられる。このような過電流に対する電流センサの応答遅れは、電流センサの破損をもたらしたり、電流センサからの出力信号により動作する機器の動作不良をもたらしたりする場合がある。 Patent Document 1 describes a current sensor that is a magnetic balance type current sensor and uses a detection resistor and a differential amplifier that measures a voltage between both ends thereof. Since the magnetic balance type current sensor measures a current using a magnetic field region having good measurement accuracy in a magnetic detection circuit including a magnetoelectric conversion element such as a Hall element, high measurement accuracy can be realized. However, as shown in FIG. 1 of Patent Document 1, since the feedback coil is operated using a complicated circuit, it is not easy to follow a rapid change in the current (primary current) flowing through the current line to be measured. . As a specific example of the sudden change in the primary current, there is an overcurrent caused by a sudden operation of the regenerative brake. Such a delay in response of the current sensor to the overcurrent may cause damage to the current sensor or malfunction of a device that operates according to an output signal from the current sensor.
被測定電流線に過電流が流れたことをいち早く検知することを目的として、特許文献2にはセンサ部の出力端子からA/D変換器を通さずに過電流を判定する電流センサが記載されている。 Patent Document 2 describes a current sensor that determines an overcurrent without passing through an A / D converter from the output terminal of the sensor unit for the purpose of quickly detecting that an overcurrent has flowed through the current line to be measured. ing.
しかしながら、特許文献2に記載されるような電流センサであっても、過電流の程度が大きい、すなわち、被測定電流線に流れる電流量が極度に急激に変わった場合には、過電流の判定が遅れる場合があった。 However, even with the current sensor as described in Patent Document 2, when the degree of overcurrent is large, that is, when the amount of current flowing through the current line to be measured changes extremely rapidly, the determination of overcurrent is made. May have been delayed.
本発明は、かかる現状を鑑み、被測定電流線に過電流が流れたことを速やかに検知することが可能な過電流検出機能付き電流センサを提供することを目的とする。 In view of the present situation, an object of the present invention is to provide a current sensor with an overcurrent detection function that can quickly detect that an overcurrent has flowed through a current line to be measured.
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、被測定電流線を流れる電流が発生する誘導磁界を検出する磁気検出回路と、前記磁気検出回路の出力に基づいて動作する平衡制御用増幅器と、前記平衡制御用増幅器の出力に基づいて、前記誘導磁界を打ち消す磁界を発生させるフィードバックコイルと、前記フィードバックコイルに流れる電流に応じた信号を出力する電流検出部と、前記フィードバックコイルに生じる電圧に基づき、過電流を判定する判定回路部と、を備えたことを特徴とする過電流検出機能付き電流センサである。 In order to solve the above problems, an aspect of the present invention provides a magnetic detection circuit that detects an induced magnetic field generated by a current flowing through a current line to be measured, and a balance control amplifier that operates based on an output of the magnetic detection circuit. A feedback coil that generates a magnetic field that cancels the induced magnetic field based on the output of the balance control amplifier, a current detector that outputs a signal corresponding to the current flowing in the feedback coil, and a voltage generated in the feedback coil. An overcurrent detection function-equipped current sensor comprising: a determination circuit unit that determines overcurrent based on the current detection circuit.
被測定電流線に電流が流れると、その電流の誘導磁界は、磁気検出回路が備える磁気検出素子に印加されて、磁気検出回路から磁界強度に応じた信号が出力される。その出力された信号を入力とする平衡制御用増幅器からの出力に基づき、フィードバックコイルから上記の誘導磁界を打ち消す磁界が発生する。ここで、被測定電流線に過電流が流れると、その誘導磁界を打ち消すための磁界強度が高くなるため、平衡制御用増幅器からフィードバックコイルに大電流が流れてしまう。この問題を解決するために本発明者らは、1次電流(被測定電流線を流れる電流)の誘導磁界は磁気検出素子にも印加されるが、同時に、フィードバックコイルにも印加されることに着目した。フィードバックコイルに1次電流の誘導磁界が印加されると、印加された誘導磁界の変化に基づく起電力が、フィードバックコイルの両端に発生する。このため、フィードバックコイルの両端に発生する電圧は、電流センサの出力よりも早く1次電流の変化に対応する。つまり、電流センサの出力が、追従できないほど急激に電流が増加した場合でも、フィードバックコイルの両端の電圧を調べることで、素早く過電流を検出することができる。このように、上記の本発明に係る過電流検出機能付き電流センサは、フィードバックコイルに生じる電圧に基いて過電流を判定する判定回路部を備えることにより、過電流を速やかに検出することができる。 When a current flows through the current line to be measured, an induced magnetic field of the current is applied to a magnetic detection element included in the magnetic detection circuit, and a signal corresponding to the magnetic field strength is output from the magnetic detection circuit. A magnetic field that cancels the induction magnetic field is generated from the feedback coil based on the output from the balance control amplifier that receives the output signal. Here, when an overcurrent flows through the current line to be measured, the magnetic field strength for canceling the induced magnetic field increases, and thus a large current flows from the balance control amplifier to the feedback coil. In order to solve this problem, the present inventors have applied the induced magnetic field of the primary current (current flowing through the current line to be measured) to the magnetic detection element, but also to the feedback coil. Pay attention. When an induced magnetic field of a primary current is applied to the feedback coil, an electromotive force based on a change in the applied induced magnetic field is generated at both ends of the feedback coil. For this reason, the voltage generated at both ends of the feedback coil corresponds to the change in the primary current earlier than the output of the current sensor. That is, even when the current increases so rapidly that the output of the current sensor cannot follow, an overcurrent can be detected quickly by examining the voltage across the feedback coil. As described above, the current sensor with an overcurrent detection function according to the present invention includes the determination circuit unit that determines the overcurrent based on the voltage generated in the feedback coil, so that the overcurrent can be detected quickly. .
上記の過電流検出機能付き電流センサにおいて、前記判定回路部により制御されて、前記平衡制御用増幅器から前記フィードバックコイルに電流が流れることを停止する平衡制御停止部を備えてもよい。上記の判定回路部により被測定電流線に過電流が流れたことを判定した場合には、平衡制御用増幅器からフィードバックコイルに電流が流れることを停止することにより、電流センサの破損を保護することが可能となる。 The current sensor with an overcurrent detection function may include a balance control stop unit that is controlled by the determination circuit unit and stops the flow of current from the balance control amplifier to the feedback coil. If it is determined by the determination circuit section that an overcurrent has flowed through the current line to be measured, the current sensor is protected from damage by stopping the current from flowing from the balance control amplifier to the feedback coil. Is possible.
上記の過電流検出機能付き電流センサにおいて、前記判定回路部と接続され、過電流を示す信号を外部に出力する過電流出力端子を備えてもよい。上記の判定回路部により被測定電流線に過電流が流れたことを判定した場合には、この過電流出力端子からの出力信号を用いて、電流センサに接続される回路に電流センサから異常信号が流れ込むことを保護することが可能となる。 The current sensor with an overcurrent detection function may include an overcurrent output terminal that is connected to the determination circuit unit and outputs a signal indicating an overcurrent to the outside. When it is determined by the determination circuit section that an overcurrent has flowed through the current line to be measured, an output signal from the overcurrent output terminal is used to send an abnormal signal from the current sensor to the circuit connected to the current sensor. It becomes possible to protect the flowing in.
上記の過電流検出機能付き電流センサにおいて、前記判定回路部は、前記フィードバックコイルの両端の電位差を出力するフィードバックコイル用差動増幅器と、前記フィードバックコイル用差動増幅器から出力された前記電位差と予め設定された基準電位差を示す信号とを比較する第1のコンパレータと、前記第1のコンパレータの出力を元に過電流を判定する判定回路とを備えていてもよい。誘導磁界の変化に基づく起電力をフィードバックコイルの両端の電位差として測定することにより、過電流の発生をより安定的に検出することができる。 In the current sensor with an overcurrent detection function, the determination circuit unit includes a feedback coil differential amplifier that outputs a potential difference between both ends of the feedback coil, and a potential difference output in advance from the feedback coil differential amplifier. You may provide the 1st comparator which compares the signal which shows the set reference potential difference, and the determination circuit which determines an overcurrent based on the output of the said 1st comparator. By measuring the electromotive force based on the change of the induced magnetic field as a potential difference between both ends of the feedback coil, it is possible to detect the occurrence of overcurrent more stably.
上記の過電流検出機能付き電流センサにおいて、前記第1のコンパレータが検出する過電流と、逆方向の過電流を検出する第2のコンパレータを有していてもよい。このように第2のコンパレータを有していることにより、過電流の発生をより安定的に検知することができたり、被測定電流線に流れる過電流の向きに関する情報を得ることができたりする。 The current sensor with an overcurrent detection function may include an overcurrent detected by the first comparator and a second comparator that detects an overcurrent in the reverse direction. By having the second comparator in this way, it is possible to more stably detect the occurrence of overcurrent or to obtain information on the direction of overcurrent flowing through the current line to be measured. .
上記の過電流検出機能付き電流センサにおいて、前記判定回路部は、前記フィードバックコイルの一端の電位と予め設定された第1の基準電位とを比較する第1のコンパレータと、前記第1のコンパレータの出力を元に過電流を判定する判定回路とを備えていてもよい。かかる構成により過電流を安定的に検出することができる。この場合において、前記判定回路部は、前記フィードバックコイルの他端の電位と、予め設定された第2の基準電位とを比較する第2のコンパレータをさらに有し、前記判定回路では、前記第1のコンパレータからの出力または前記第2のコンパレータからの出力を元に過電流を判定してもよい。このようにすることにより、過電流の発生をより安定的に検知することができたり、被測定電流線に流れる過電流の向きに関する情報を得ることができたりする。 In the current sensor with an overcurrent detection function, the determination circuit unit includes: a first comparator that compares a potential at one end of the feedback coil with a first reference potential that is set in advance; And a determination circuit that determines overcurrent based on the output. With this configuration, it is possible to stably detect overcurrent. In this case, the determination circuit unit further includes a second comparator that compares a potential at the other end of the feedback coil with a preset second reference potential, and the determination circuit includes the first comparator. The overcurrent may be determined based on the output from the comparator or the output from the second comparator. By doing in this way, generation | occurrence | production of overcurrent can be detected more stably, or the information regarding the direction of the overcurrent which flows into a to-be-measured current line can be obtained.
本発明によれば、被測定電流線に過電流が流れたことを速やかに検知することが可能な過電流検出機能付き電流センサが提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the current sensor with an overcurrent detection function which can detect rapidly that overcurrent flowed into the to-be-measured current line is provided.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same members are denoted by the same reference numerals, and the description of the members once described is omitted as appropriate.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る過電流検出機能付き電流センサを示す図である。図1に示されるように、過電流検出機能付き電流センサ100は、図示しない被測定電流線を流れる電流の誘導磁界を検出する磁気検出回路10と、磁気検出回路10の出力に基づいて動作する平衡制御用増幅器20と、平衡制御用増幅器20の出力に基づいて、誘導磁界を打ち消す磁界を発生させるフィードバックコイル30と、フィードバックコイル30に流れる電流に応じた信号を出力する電流検出部40と、を備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a current sensor with an overcurrent detection function according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the current sensor 100 with an overcurrent detection function operates based on a magnetic detection circuit 10 that detects an induced magnetic field of a current flowing through a current line to be measured (not shown), and an output of the magnetic detection circuit 10. A balance control amplifier 20, a feedback coil 30 that generates a magnetic field that cancels the induced magnetic field based on the output of the balance control amplifier 20, a current detection unit 40 that outputs a signal corresponding to the current flowing through the feedback coil 30, Is provided.
磁気検出回路10は、例えば、磁気抵抗効果素子やホール素子などの磁気検出素子を複数備えるフルブリッジ回路から構成され、磁気検出回路10からは、2つのハーフブリッジ回路の中点電位がそれぞれ出力される。 The magnetic detection circuit 10 is composed of, for example, a full bridge circuit including a plurality of magnetic detection elements such as a magnetoresistive effect element and a Hall element, and the midpoint potentials of the two half bridge circuits are output from the magnetic detection circuit 10. The
平衡制御用増幅器20は、磁気検出回路10から出力された2つの中点電位を入力とする。平衡制御用増幅器20の具体例は、差動アンプであり、入力した2つの中点電位の差分に基づいて、出力電流が設定される。図1に示される平衡制御用増幅器20は2つの出力を有し、それぞれがフィードバックコイル30に電気的に接続されて、フィードバックコイル30に2方向の電流を流すことが可能である。具体的には、平衡制御用増幅器20の一方の出力から配線E1を経由してフィードバックコイル30の一端に向かう電流と、平衡制御用増幅器20の他方の出力から配線E2を経由してフィードバックコイル30の他端に向かう電流とを生じさせることができる。なお、被測定電流線を流れる電流が一方向(即ち直流)の場合、平衡制御用増幅器20を出力が1つの差動増幅器に代えてもよい。この場合には、フィードバックコイル30の一端に平衡制御用増幅器20の出力が電気的に接続され、フィードバックコイル30の他端はグランドに電気的に接続される。 The balance control amplifier 20 receives two midpoint potentials output from the magnetic detection circuit 10 as inputs. A specific example of the balance control amplifier 20 is a differential amplifier, and an output current is set based on a difference between two input midpoint potentials. The balance control amplifier 20 shown in FIG. 1 has two outputs, each of which is electrically connected to the feedback coil 30, and can pass a current in two directions through the feedback coil 30. Specifically, the current from one output of the balance control amplifier 20 to one end of the feedback coil 30 via the wiring E1 and the feedback coil 30 from the other output of the balance control amplifier 20 via the wiring E2 Current toward the other end. When the current flowing through the current line to be measured is unidirectional (ie, direct current), the balance control amplifier 20 may be replaced with a differential amplifier with one output. In this case, the output of the balance control amplifier 20 is electrically connected to one end of the feedback coil 30, and the other end of the feedback coil 30 is electrically connected to the ground.
フィードバックコイル30は、磁気検出回路10の磁気検出素子の近傍に配置されており、被測定電流により発生する誘導磁界を相殺するキャンセル磁界を発生する。平衡制御用増幅器20に入力する2つの中点電位が等しくなる(すなわち、2つの中点電位の差分が0Vになる)ように、平衡制御用増幅器20からの出力電流は制御される。このときにフィードバックコイル30に流れる電流は電流検出部40により測定される。過電流検出機能付き電流センサ100では、電流検出部40は、平衡制御用増幅器20の出力とフィードバックコイル30の他端とを接続する配線E2の経路内に位置し、シャント抵抗Rsおよびその両端に接続されるI/Vアンプ41からなる。電流検出部40において測定された電流に関する電位信号は、I/Vアンプ41の出力に接続された電流センサ出力端子60から、過電流検出機能付き電流センサ100の出力信号の一つとして出力される。 The feedback coil 30 is disposed in the vicinity of the magnetic detection element of the magnetic detection circuit 10 and generates a cancel magnetic field that cancels the induced magnetic field generated by the current to be measured. The output current from the balance control amplifier 20 is controlled so that the two midpoint potentials input to the balance control amplifier 20 are equal (that is, the difference between the two midpoint potentials is 0V). At this time, the current flowing through the feedback coil 30 is measured by the current detector 40. In the current sensor 100 with the overcurrent detection function, the current detection unit 40 is located in the path of the wiring E2 that connects the output of the balance control amplifier 20 and the other end of the feedback coil 30, and is connected to the shunt resistor Rs and both ends thereof. The I / V amplifier 41 is connected. A potential signal related to the current measured in the current detection unit 40 is output from the current sensor output terminal 60 connected to the output of the I / V amplifier 41 as one of the output signals of the current sensor 100 with an overcurrent detection function. .
以上の構成は、従来技術に係る電流センサと共通する構成である。本発明の第1実施形態に係る過電流検出機能付き電流センサ100は、フィードバックコイル30に生じる電圧に基づいて被測定電流線に過電流が流れたか否かを判定する判定回路部50を有する。判定回路部50には、フィードバックコイル30の両端の電位が入力し、被測定電流線に過電流が流れたと判定した場合には、OFF信号を出力する。 The above configuration is common to the current sensor according to the related art. The current sensor 100 with an overcurrent detection function according to the first embodiment of the present invention includes a determination circuit unit 50 that determines whether or not an overcurrent has flowed through the current line to be measured based on a voltage generated in the feedback coil 30. When the potential at both ends of the feedback coil 30 is input to the determination circuit unit 50 and it is determined that an overcurrent flows through the current line to be measured, an OFF signal is output.
OFF信号は、平衡制御用増幅器20の出力とフィードバックコイル30の一端とを接続する配線E1の途中に設けられたスイッチ70に入力する。スイッチ70は、配線E1を断線させることにより、平衡制御用増幅器20からフィードバックコイル30に電流が流れることを停止する。すなわち、スイッチ70は、OFF信号により動作する平衡制御停止部の具体的な一例である。平衡制御停止部は、平衡制御用増幅器20の動作を停止させることによって、平衡制御用増幅器20からフィードバックコイル30に電流が流れることを停止させてもよい。 The OFF signal is input to a switch 70 provided in the middle of the wiring E1 that connects the output of the balance control amplifier 20 and one end of the feedback coil 30. The switch 70 stops the current from the balance control amplifier 20 to the feedback coil 30 by disconnecting the wiring E1. That is, the switch 70 is a specific example of a balanced control stop unit that operates in response to an OFF signal. The balance control stop unit may stop the current from flowing from the balance control amplifier 20 to the feedback coil 30 by stopping the operation of the balance control amplifier 20.
平衡制御停止部が動作することによってフィードバックコイル30に電流が流れることが停止した場合には、電流センサ出力端子60からの出力信号がLOW(0V)またはHIGH(5V等の動作電圧)となるように設定しておくことにより、電流センサ出力端子60からの出力信号によって過電流を検出することができる。このようにすることにより、被測定電流線に過電流が流れたときに、その過電流に応じてフィードバックコイル30に流れる電流の絶対値が大きくなって、その結果、電流センサ出力端子60からの出力信号が現実にLOW(0V)またはHIGH(5V等の動作電圧)となるまでに要する時間よりも短い時間で、過電流に基づく電気信号を電流センサ出力端子60から出力することができる。この電気信号を入力として被測定電流に流れる電流量を低減させる回路を有していれば、被測定電流線を備える機器が、被測定電流に過電流が流れたことに起因して正常動作できなくなる不具合が生じにくくなる。 When the current stops flowing through the feedback coil 30 due to the operation of the balance control stop unit, the output signal from the current sensor output terminal 60 becomes LOW (0 V) or HIGH (operating voltage such as 5 V). By setting to, an overcurrent can be detected from the output signal from the current sensor output terminal 60. By doing so, when an overcurrent flows through the current line to be measured, the absolute value of the current flowing through the feedback coil 30 increases in accordance with the overcurrent, and as a result, the current sensor output terminal 60 An electric signal based on the overcurrent can be output from the current sensor output terminal 60 in a time shorter than the time required for the output signal to actually become LOW (0 V) or HIGH (an operating voltage such as 5 V). If you have a circuit that reduces the amount of current that flows through the current to be measured using this electrical signal as an input, the device with the current wire to be measured can operate normally due to the overcurrent flowing through the current to be measured. Problems that disappear are less likely to occur.
また、平衡制御停止部が動作することによって、過電流に基づき発生した大電流がフィードバックコイル30に流れることを防ぐことができる。この大電流はフィードバックコイル30を焼損させるおそれがあるが、判定回路部50からのOFF信号によって平衡制御停止部が動作する構成を備える過電流検出機能付き電流センサ100は、被測定電流線に過電流が流れても破壊されにくく、従来技術に係る電流センサよりも動作安定性に優れる。 Further, by operating the balance control stop unit, it is possible to prevent a large current generated based on the overcurrent from flowing to the feedback coil 30. Although this large current may cause the feedback coil 30 to burn out, the current sensor 100 with an overcurrent detection function having a configuration in which the balance control stop unit is operated by an OFF signal from the determination circuit unit 50 causes an excessive current to be measured. Even if an electric current flows, it is hard to be destroyed and it is excellent in operational stability than the current sensor according to the prior art.
判定回路部50から出力したOFF信号は、過電流出力端子80から、過電流検出機能付き電流センサ100の出力信号の他の一つとして出力される。この過電流出力端子80からの出力信号も、上記のように、現実に過電流に対応してフィードバックコイル30を流れる電流量が大きくなって電流センサ出力端子60から過電流が流れたことに基づく電気信号が出力するよりも短時間で、被測定電流線に過電流が流れたことを示す電気信号を過電流検出機能付き電流センサ100から出力することができる。この電気信号を入力として被測定電流に流れる電流量を低減させる回路を有していれば、被測定電流線を備える機器が、被測定電流に過電流が流れたことに起因して正常動作できなくなる不具合が生じにくくなる。 The OFF signal output from the determination circuit unit 50 is output from the overcurrent output terminal 80 as another one of the output signals of the current sensor 100 with an overcurrent detection function. The output signal from the overcurrent output terminal 80 is also based on the fact that the amount of current flowing through the feedback coil 30 actually increases in response to the overcurrent and the overcurrent flows from the current sensor output terminal 60 as described above. An electric signal indicating that an overcurrent has flowed through the current line to be measured can be output from the current sensor 100 with an overcurrent detection function in a shorter time than the output of the electric signal. If you have a circuit that reduces the amount of current that flows through the current to be measured using this electrical signal as an input, the device with the current wire to be measured can operate normally due to the overcurrent flowing through the current to be measured. Problems that disappear are less likely to occur.
第1実施形態に係る過電流検出機能付き電流センサ100の判定回路部50は、第1のコンパレータ51、第2のコンパレータ52、および判定回路53を有する。 The determination circuit unit 50 of the current sensor 100 with an overcurrent detection function according to the first embodiment includes a first comparator 51, a second comparator 52, and a determination circuit 53.
第1のコンパレータ51は、フィードバックコイル30の一端の電位Vc1と、予め設定された第1の基準電位Vs1とを入力して、これらの値を比較し、比較結果を含む第1の判定信号Sj1を出力する。第1の基準電位Vs1は、第1の内部メモリ51Mに格納されている。判定回路53は、第1の判定信号Sj1を入力とし、第1の判定信号Sj1が、電位Vc1が第1の基準電位Vs1以上であることを示す信号であること条件として、OFF信号を出力する。 The first comparator 51 inputs a potential Vc1 at one end of the feedback coil 30 and a first reference potential Vs1 set in advance, compares these values, and a first determination signal Sj1 including a comparison result. Is output. The first reference potential Vs1 is stored in the first internal memory 51M. The determination circuit 53 receives the first determination signal Sj1 and outputs an OFF signal on condition that the first determination signal Sj1 is a signal indicating that the potential Vc1 is equal to or higher than the first reference potential Vs1. .
第2のコンパレータ52は、フィードバックコイル30の他端の電位Vc2と、予め設定された第2の基準電位Vs2とを入力して、これらの値を比較し、比較結果を含む第2の判定信号Sj2を出力する。第2の基準電位Vs2は、第2の内部メモリ52Mに格納されている。判定回路53は、第2の判定信号Sj2を入力とし、第2の判定信号Sj2が、電位Vc2が第2の基準電位Vs2以上であることを示す信号であることを条件として、OFF信号を出力する。なお、第2の基準電位Vs2は、シャント抵抗Rsがフィードバックコイル30の他端側に接続されているため、第1の基準電位Vs1と異なる値となる。 The second comparator 52 inputs the potential Vc2 at the other end of the feedback coil 30 and a preset second reference potential Vs2, compares these values, and a second determination signal including the comparison result. Sj2 is output. The second reference potential Vs2 is stored in the second internal memory 52M. The determination circuit 53 receives the second determination signal Sj2 and outputs an OFF signal on condition that the second determination signal Sj2 is a signal indicating that the potential Vc2 is equal to or higher than the second reference potential Vs2. To do. The second reference potential Vs2 is different from the first reference potential Vs1 because the shunt resistor Rs is connected to the other end side of the feedback coil 30.
このように、判定回路53は、電位Vc1が第1の基準電位Vs1以上であることおよび電位Vc2が第2の基準電位Vs2以上であることの少なくとも一方を満たすときにOFF信号を出力する。 As described above, the determination circuit 53 outputs an OFF signal when the potential Vc1 satisfies at least one of the first reference potential Vs1 and the potential Vc2 being the second reference potential Vs2.
以上説明した第1実施形態に係る過電流検出機能付き電流センサ100の判定回路部50は、第1のコンパレータ51および第2のコンパレータ52を有しているが、いずれか一方のみを有していてもよい。この場合には、判定回路部50に入力する電位は、フィードバックコイル30の一端および他端の一方の電位のみでよい。 The determination circuit unit 50 of the current sensor 100 with an overcurrent detection function according to the first embodiment described above includes the first comparator 51 and the second comparator 52, but only one of them. May be. In this case, the potential input to the determination circuit unit 50 may be only one potential of one end and the other end of the feedback coil 30.
(第2実施形態)
図2は、本発明の第2実施形態に係る過電流検出機能付き電流センサを示す図である。電流センサとしての基本構成、およびフィードバックコイル30の両端の電位を入力としてOFF信号を出力可能である判定回路部50を備える点において、第2実施形態に係る過電流検出機能付き電流センサ200は第1実施形態に係る過電流検出機能付き電流センサ100と共通する。第2実施形態に係る過電流検出機能付き電流センサ200の第1実施形態に係る過電流検出機能付き電流センサ100との対比での相違点は、判定回路部50の内部構成である。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a diagram showing a current sensor with an overcurrent detection function according to the second embodiment of the present invention. The current sensor 200 with an overcurrent detection function according to the second embodiment is the first configuration in that the basic configuration as a current sensor and the determination circuit unit 50 capable of outputting an OFF signal with the potentials at both ends of the feedback coil 30 as inputs are provided. It is common with the current sensor 100 with an overcurrent detection function according to one embodiment. The difference between the current sensor 200 with an overcurrent detection function according to the second embodiment and the current sensor 100 with an overcurrent detection function according to the first embodiment is the internal configuration of the determination circuit unit 50.
第2実施形態に係る過電流検出機能付き電流センサ200の判定回路部50は、フィードバックコイル30の両端の電位を入力とするフィードバックコイル用差動増幅器54を有する。フィードバックコイル用差動増幅器54は差動アンプからなり、これらの入力の差分値(電位差)ΔV0を出力する。この差分値(電位差)ΔV0は、第1のコンパレータ51および第2のコンパレータ52のそれぞれに入力する。 The determination circuit unit 50 of the current sensor 200 with an overcurrent detection function according to the second embodiment includes a feedback coil differential amplifier 54 that receives the potentials at both ends of the feedback coil 30 as inputs. The feedback coil differential amplifier 54 comprises a differential amplifier and outputs a difference value (potential difference) ΔV0 between these inputs. This difference value (potential difference) ΔV 0 is input to each of the first comparator 51 and the second comparator 52.
第1のコンパレータ51には第1の内部メモリ51Mに格納される第1の基準電位差Vd1も入力し、差分値(電位差)ΔV0と第1の基準電位差Vd1とを比較して、比較結果を含む第1の判定信号Sd1を出力する。判定回路53は、第1の判定信号Sd1を入力とし、第1の判定信号Sd1が、第1の基準電位差Vd1が差分値(電位差)ΔV0以上であることを示す信号であること条件として、OFF信号を出力する。 The first comparator 51 also receives the first reference potential difference Vd1 stored in the first internal memory 51M, compares the difference value (potential difference) ΔV0 with the first reference potential difference Vd1, and includes a comparison result. The first determination signal Sd1 is output. The determination circuit 53 receives the first determination signal Sd1, and the first determination signal Sd1 is OFF as a condition that the first reference potential difference Vd1 is a signal indicating that the first reference potential difference Vd1 is greater than or equal to a difference value (potential difference) ΔV0. Output a signal.
第2のコンパレータ52には第2の内部メモリ52Mに格納される第2の基準電位差Vd2も入力し、差分値(電位差)ΔV0と第2の基準電位差Vd2とを比較して、比較結果を含む第2の判定信号Sd2を出力する。判定回路53は、第2の判定信号Sd2を入力とし、第2の判定信号Sd2が、第2の基準電位差Vd2が差分値(電位差)ΔV0以下であることを示す信号であること条件として、OFF信号を出力する。 The second reference potential difference Vd2 stored in the second internal memory 52M is also input to the second comparator 52, the difference value (potential difference) ΔV0 is compared with the second reference potential difference Vd2, and the comparison result is included. The second determination signal Sd2 is output. The determination circuit 53 receives the second determination signal Sd2, and the second determination signal Sd2 is OFF as a condition that the second reference potential difference Vd2 is a signal indicating that the second reference potential difference Vd2 is equal to or less than a difference value (potential difference) ΔV0. Output a signal.
このような構成を有することにより、差分値(電位差)ΔV0が正の値であってその絶対値が過大である場合には、第1のコンパレータ51からの第1の判定信号Sd1に基づき、判定回路53からOFF信号が出力される。一方、差分値(電位差)ΔV0が負の値であってその絶対値が過大である場合には、第2のコンパレータ52からの第2の判定信号Sd2に基づき、判定回路53からOFF信号が出力される。OFF信号が出力された場合には、判定回路53が第1の判定信号Sd1に基づいて出力したか、それとも第2の判定信号Sd2に基づいて出力したかを確認することにより、過電流が被測定電流線を流れた向きを判定することが可能である。すなわち、第1の判定信号Sd1に基づいて出力した場合に所定の一方向に過電流が流れたと判定し、第2の判定信号Sd2に基づいて出力した場合にはその方向と逆方向に過電流が流れたと判定すればよい。 By having such a configuration, when the difference value (potential difference) ΔV0 is a positive value and the absolute value thereof is excessive, the determination is made based on the first determination signal Sd1 from the first comparator 51. An OFF signal is output from the circuit 53. On the other hand, when the difference value (potential difference) ΔV0 is a negative value and its absolute value is excessive, an OFF signal is output from the determination circuit 53 based on the second determination signal Sd2 from the second comparator 52. Is done. When the OFF signal is output, it is confirmed whether the determination circuit 53 outputs based on the first determination signal Sd1 or based on the second determination signal Sd2, so that the overcurrent is covered. It is possible to determine the direction of flowing through the measurement current line. That is, when output based on the first determination signal Sd1, it is determined that an overcurrent has flowed in a predetermined direction, and when output based on the second determination signal Sd2, an overcurrent is generated in a direction opposite to that direction. What is necessary is just to determine that has flowed.
図3は、本発明の第2実施形態の変形例に係る過電流検出機能付き電流センサを示す図である。かかる過電流検出機能付き電流センサ300における第2実施形態に係る過電流検出機能付き電流センサ200に対する相違点は、過電流検出機能付き電流センサ200が単出力型の差動アンプからなるフィードバックコイル用差動増幅器54を有するのに対し、過電流検出機能付き電流センサ300が2出力型の差動アンプからなるフィードバックコイル用差動増幅器55を有し、それぞれの出力が異なるコンパレータに入力することである。具体的には、フィードバックコイル用差動増幅器55は、フィードバックコイル30の一方の端部の電位Vc1の他方の端部の電位Vc2に対する差分値(電位差)ΔV1(=Vc1−Vc2)を出力するとともに、フィードバックコイル30の他方の端部の電位Vc2の一方の端部の電位Vc1に対する差分値(電位差)ΔV2(=Vc2−Vc1)を出力する。 FIG. 3 is a diagram showing a current sensor with an overcurrent detection function according to a modification of the second embodiment of the present invention. The difference between the current sensor 300 with an overcurrent detection function and the current sensor 200 with an overcurrent detection function according to the second embodiment is that the current sensor 200 with an overcurrent detection function is for a feedback coil including a single output type differential amplifier. In contrast to having the differential amplifier 54, the current sensor 300 with an overcurrent detection function has a feedback coil differential amplifier 55 composed of a two-output type differential amplifier, and each output is input to a different comparator. is there. Specifically, the feedback coil differential amplifier 55 outputs a difference value (potential difference) ΔV1 (= Vc1−Vc2) of the potential Vc1 at one end of the feedback coil 30 with respect to the potential Vc2 at the other end. The difference value (potential difference) ΔV2 (= Vc2−Vc1) of the potential Vc2 at the other end of the feedback coil 30 with respect to the potential Vc1 at one end is output.
差分値(電位差)ΔV1は第1のコンパレータ51に入力し、第1のコンパレータ51は、差分値(電位差)ΔV1と第1の内部メモリ51Mに格納される第1の基準電位差Vd1とを比較して、比較結果を含む第1の判定信号Sd1を出力する。判定回路53は、第1の判定信号Sd1を入力とし、第1の判定信号Sd1が、差分値(電位差)ΔV1が第1の基準電位差Vd1以上であることを示す信号であること条件として、OFF信号を出力する。 The difference value (potential difference) ΔV1 is input to the first comparator 51, and the first comparator 51 compares the difference value (potential difference) ΔV1 with the first reference potential difference Vd1 stored in the first internal memory 51M. Then, the first determination signal Sd1 including the comparison result is output. The determination circuit 53 receives the first determination signal Sd1, and the first determination signal Sd1 is OFF as a condition that the difference value (potential difference) ΔV1 is a signal indicating that the difference is greater than or equal to the first reference potential difference Vd1. Output a signal.
差分値(電位差)ΔV2は第2のコンパレータ52に入力し、第2のコンパレータ52は、差分値(電位差)ΔV2と第2の内部メモリ52Mに格納される第2の基準電位差Vd2とを比較して、比較結果を含む第2の判定信号Sd2を出力する。判定回路53は、第2の判定信号Sd2を入力とし、第2の判定信号Sd2が、差分値(電位差)ΔV2が第2の基準電位差Vd2以上であることを示す信号であること条件として、OFF信号を出力する。 The difference value (potential difference) ΔV2 is input to the second comparator 52, and the second comparator 52 compares the difference value (potential difference) ΔV2 with the second reference potential difference Vd2 stored in the second internal memory 52M. The second determination signal Sd2 including the comparison result is output. The determination circuit 53 receives the second determination signal Sd2, and the second determination signal Sd2 is OFF as a condition that the difference value (potential difference) ΔV2 is a signal indicating that the difference is equal to or greater than the second reference potential difference Vd2. Output a signal.
このような構成を有することにより、過電流が被測定電流線を流れた向きにかかわらず、過電流が流れた場合に判定回路53からOFF信号が出力される。この際、判定回路53が、第1の判定信号Sd1に基づいて出力したか第2の判定信号Sd2に基づいて出力したかを確認することにより、過電流が被測定電流線を流れた向きを判定することが可能である。 With such a configuration, an OFF signal is output from the determination circuit 53 when an overcurrent flows regardless of the direction in which the overcurrent flows through the current line to be measured. At this time, by checking whether the determination circuit 53 outputs based on the first determination signal Sd1 or based on the second determination signal Sd2, the direction in which the overcurrent flows through the current line to be measured is determined. It is possible to determine.
なお、上記に本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に包含される。 Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to these examples. For example, those in which the person skilled in the art appropriately added, deleted, and changed the design of each of the above-described embodiments, and combinations of the features of each embodiment as appropriate, also have the gist of the present invention. As long as they are within the scope of the present invention.
100,200,300 :過電流検出機能付き電流センサ
10 :磁気検出回路
20 :平衡制御用増幅器
30 :フィードバックコイル
40 :電流検出部
41 :I/Vアンプ
Rs :シャント抵抗
50 :判定回路部
51 :第1のコンパレータ
51M :第1の内部メモリ
52 :第2のコンパレータ
52M :第2の内部メモリ
53 :判定回路
54 :フィードバックコイル用差動増幅器
55 :フィードバックコイル用差動増幅器
60 :電流センサ出力端子
70 :スイッチ
80 :過電流出力端子
E1 :配線
E2 :配線
Vc1 :フィードバックコイルの一端の電位
Vc2 :フィードバックコイルの他端の電位
Vs1 :第1の基準電位
Vs2 :第2の基準電位
Vd1 :第1の基準電位差
Vd2 :第2の基準電位差
Sd1 :第1の判定信号
Sd2 :第2の判定信号
Sj1 :第1の判定信号
Sj2 :第2の判定信号
100, 200, 300: Current sensor with overcurrent detection function 10: Magnetic detection circuit 20: Balance control amplifier 30: Feedback coil 40: Current detection unit 41: I / V amplifier Rs: Shunt resistor 50: Determination circuit unit 51: First comparator 51M: first internal memory 52: second comparator 52M: second internal memory 53: determination circuit 54: feedback coil differential amplifier 55: feedback coil differential amplifier 60: current sensor output terminal 70: switch 80: overcurrent output terminal E1: wiring E2: wiring Vc1: potential Vc2 at one end of the feedback coil: potential Vs1 at the other end of the feedback coil: first reference potential Vs2: second reference potential Vd1: first Reference potential difference Vd2: second reference potential difference Sd1: first determination signal Sd : Second determination signal Sj1: first determination signal Sj2: second determination signal
Claims (7)
前記磁気検出回路の出力に基づいて動作する平衡制御用増幅器と、
前記平衡制御用増幅器の出力に基づいて、前記誘導磁界を打ち消す磁界を発生させるフィードバックコイルと、
前記フィードバックコイルに流れる電流に応じた信号を出力する電流検出部と、
前記フィードバックコイルに生じる電圧に基づき、過電流を判定する判定回路部と、
を備えたことを特徴とする過電流検出機能付き電流センサ。 A magnetic detection circuit for detecting an induced magnetic field generated by a current flowing through the current line to be measured;
A balance control amplifier that operates based on the output of the magnetic detection circuit;
A feedback coil that generates a magnetic field that cancels the induced magnetic field based on the output of the balance control amplifier;
A current detector that outputs a signal corresponding to the current flowing through the feedback coil;
A determination circuit unit for determining an overcurrent based on a voltage generated in the feedback coil;
A current sensor with an overcurrent detection function.
前記判定回路では、前記第1のコンパレータからの出力または前記第2のコンパレータからの出力を元に過電流を判定する、請求項6に記載の過電流検出機能付き電流センサ。 The determination circuit unit further includes a second comparator that compares a potential at the other end of the feedback coil with a second reference potential set in advance.
The current sensor with an overcurrent detection function according to claim 6, wherein the determination circuit determines an overcurrent based on an output from the first comparator or an output from the second comparator.
Priority Applications (1)
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| JP2017156327A JP2019035634A (en) | 2017-08-14 | 2017-08-14 | Current sensor with overcurrent detection function |
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