JP2011102738A

JP2011102738A - 電流検出回路

Info

Publication number: JP2011102738A
Application number: JP2009257328A
Authority: JP
Inventors: Yasunari Hakoda; 康徳箱田
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2011-05-26

Abstract

【課題】カレントトランスを備えた電流検出回路において、電流検出信号の位相を進めること。
【解決手段】電流検出回路１は、カレントトランスＣＴと、ダイオードＤ１、Ｄ２と、抵抗Ｒａ、Ｒｒと、インダクタＬ１と、検出部１１と、を備える。ダイオードＤ１と抵抗Ｒａとは、直列に接続され、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２の他端から一端に電流が流れるように、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２と直列に接続される。ダイオードＤ２と抵抗Ｒｒとは、直列に接続され、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２の一端から他端に電流が流れるように、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２と並列に接続される。インダクタＬ１は、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２と並列に接続される。検出部１１は、抵抗Ｒａと並列に接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電流検出回路に関する。

従来より、被検出部に流れる電流を検出する手段として、カレントトランスを備えた電流検出回路がある（例えば、特許文献１参照）。

［電流検出回路１００の構成］
図６は、従来例に係る電流検出回路１００の回路図である。電流検出回路１００は、カレントトランスＣＴと、ダイオードＤ１、Ｄ２と、抵抗Ｒａ、Ｒｒと、検出部１１と、を備える。

カレントトランスＣＴの１次巻線ＣＴ１の一端には、入力端子ＩＮ１が接続され、カレントトランスＣＴの１次巻線ＣＴ１の他端には、入力端子ＩＮ２が接続される。このカレントトランスＣＴの１次巻線ＣＴ１は、被検出部と直列に接続される。

カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２の一端には、ダイオードＤ１のアノードと、ダイオードＤ２のカソードと、が接続される。ダイオードＤ１のカソードには、抵抗Ｒａを介して、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２の他端と、基準電位源ＧＮＤと、が接続される。ダイオードＤ２のアノードには、抵抗Ｒｒを介して、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２の他端と、基準電位源ＧＮＤと、が接続される。検出部１１は、抵抗Ｒａと並列に接続される。

［電流検出回路１００の動作］
以上の構成を備える電流検出回路１００では、カレントトランスＣＴの１次巻線ＣＴ１に電流が流れると、カレントトランスＣＴの１次巻線ＣＴ１と２次巻線ＣＴ２との巻数比に応じた電流が、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２に流れる。

具体的には、カレントトランスＣＴの１次巻線ＣＴ１の一端から他端に電流が流れると、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２には、他端から一端に向かって電流を流そうとする電力が生じる。すると、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２の他端から一端、ダイオードＤ１、抵抗Ｒａの順に、電流が流れることとなる。

上述のように抵抗Ｒａに電流が流れると、抵抗Ｒａの両端には電位差が生じる。電流検出回路１００は、まず、検出部１１により、抵抗Ｒａの両端の電位差を測定し、測定した電位差と、抵抗Ｒａの抵抗値と、に基づいて、抵抗Ｒａに流れる電流を検出する。ここで、抵抗Ｒａに流れる電流は、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２に流れる電流に等しいので、抵抗Ｒａに流れる電流を検出することで、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２に流れる電流を検出することとなる。

次に、検出部１１により、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２に流れる電流と、カレントトランスＣＴの１次巻線ＣＴ１と２次巻線ＣＴ２との巻数比と、に基づいて、カレントトランスＣＴの１次巻線ＣＴ１に流れる電流を算出して、カレントトランスＣＴの１次巻線ＣＴ１に流れる電流、すなわちカレントトランスＣＴの１次巻線ＣＴ１が直列に接続された被検出部に流れる電流を検出する。そして、被検出部に流れる電流の検出結果を電流検出信号として出力する。

一方、カレントトランスＣＴの１次巻線ＣＴ１の他端から一端に電流が流れると、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２には、一端から他端に向かって電流を流そうとする電力が生じる。すると、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２の一端から他端、抵抗Ｒｒ、ダイオードＤ２の順に、電流が流れることとなる。これによれば、カレントトランスＣＴがリセットされる。

特開２００８−１１３５０９号公報

上述のような電流検出回路の検出結果は、例えばスイッチング電源では、スイッチ素子をオンオフさせるタイミングを設定するために用いられる。ところが、電流検出回路で検出されてから、この検出結果に基づいて駆動対象を駆動させるまでの間に、時間が掛かってしまい、駆動対象を駆動させる実際のタイミングが理想的なタイミングから遅れてしまう場合があった。

上述の課題を鑑み、本発明は、カレントトランスを備えた電流検出回路において、電流検出信号の位相を進めることを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
（１）本発明は、カレントトランスを備える電流検出回路であって、前記カレントトランスの１次巻線または２次巻線のうち少なくともいずれかと並列に接続されたインダクタと、前記カレントトランスの２次側に流れる電流を検出する電流検出手段と、を備えることを特徴とする電流検出回路を提案している。

この発明によれば、カレントトランスを備える電流検出回路において、インダクタおよび電流検出手段を設けた。そして、インダクタを、カレントトランスの１次巻線または２次巻線のうち少なくともいずれかと並列に接続することとした。これによれば、カレントトランスの１次巻線および２次巻線のいずれにもインダクタが接続されていない場合と比べて、カレントトランスの２次側に流れる電流の位相が進むこととなる。このため、電流検出手段によりカレントトランスの２次側に流れる電流を検出すると、カレントトランスの１次巻線および２次巻線のいずれにもインダクタが接続されていない場合と比べて、電流検出信号の位相が進むこととなる。以上によれば、カレントトランスを備えた電流検出回路において、電流検出信号の位相を、インダクタをカレントトランスの１次巻線または２次巻線のうち少なくともいずれかと並列に接続するという簡易な構成で進めることができる。

（２）本発明は、カレントトランスを備える電流検出回路であって、前記カレントトランスの２次側に流れる電流を検出する電流検出手段を備え、前記カレントトランスのコアには、ギャップが設けられることを特徴とする電流検出回路を提案している。

この発明によれば、カレントトランスを備える電流検出回路に、カレントトランスの２次側に流れる電流を検出する電流検出手段を設け、カレントトランスのコアには、ギャップを設けた。これによれば、カレントトランスのコアにギャップを設けなかった場合と比べて、カレントトランスの２次側に流れる電流の位相が進むこととなる。このため、電流検出手段によりカレントトランスの２次側に流れる電流を検出すると、カレントトランスのコアにギャップを設けなかった場合と比べて、電流検出信号の位相が進むこととなる。以上によれば、カレントトランスを備えた電流検出回路において、電流検出信号の位相を、カレントトランスのコアにギャップを設けるという簡易な構成で進めることができる。

本発明によれば、カレントトランスを備えた電流検出回路において、電流検出信号の位相を簡易な構成で進めることができる。

本発明の第１実施形態に係る電流検出回路の回路図である。前記電流検出回路に流れる電流の波形を示す図である。本発明の第２実施形態に係る電流検出回路の回路図である。前記電流検出回路に流れる電流の波形を示す図である。本発明の変形例に係る電流検出回路の回路図である。従来例に係る電流検出回路の回路図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素などとの置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

＜第１実施形態＞
［電流検出回路１の構成］
図１は、本発明の第１実施形態に係る電流検出回路１の回路図である。電流検出回路１は、図６に示した従来例に係る電流検出回路１００とは、インダクタＬ１を備える点が異なる。なお、電流検出回路１において、電流検出回路１００と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

インダクタＬ１は、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２と並列に接続される。

［電流検出回路１の動作］
図２は、電流検出回路１に流れる電流の波形を示す図である。Ｉ_ＣＴ２は、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２に流れる電流を示し、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２の他端から一端に流れる場合に正の値をとるものとする。Ｉ_Ｒａ０は、図６に示した従来例に係る電流検出回路１００において抵抗Ｒａに流れる電流を示し、Ｉ_Ｒａ１は、電流検出回路１において抵抗Ｒａに流れる電流を示す。なお、抵抗Ｒａの両端うち、ダイオードＤ１のカソードと接続される端部を一端とし、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２の他端に接続される端部を他端とすると、電流Ｉ_Ｒａ０および電流Ｉ_Ｒａ１は、抵抗Ｒａの一端から他端に流れる場合に正の値をとるものとする。

図２に示すように、電流検出回路１において抵抗Ｒａに流れる電流Ｉ_Ｒａ１の位相は、電流検出回路１００において抵抗Ｒａに流れる電流Ｉ_Ｒａ０の位相より、進んでいる。

以上の電流検出回路１によれば、以下の効果を奏することができる。

カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２と並列にインダクタＬ１が接続されており、インダクタＬ１が接続されていない場合と比べて、カレントトランスＣＴの２次側に流れる電流の位相、すなわち抵抗Ｒａに流れる電流の位相が進んでいる。電流検出回路１は、電流検出手段としての検出部１１により、位相の進んだ抵抗Ｒａに流れる電流Ｉ_Ｒａ１を検出する。このため、電流検出信号の位相を、インダクタＬ１をカレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２と並列に接続するという簡易な構成で進めることができる。

＜第２実施形態＞
［電流検出回路１Ａの構成］
図３は、本発明の第２実施形態に係る電流検出回路１Ａの回路図である。電流検出回路１Ａは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る電流検出回路１と比べて、インダクタＬ１の代わりにインダクタＬ２が設けられる点と、カレントトランスＣＴの２次側の構成と、が異なる。なお、電流検出回路１Ａにおいて、電流検出回路１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

インダクタＬ２は、カレントトランスＣＴの１次巻線ＣＴ１と並列に接続される。

カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２の一端には、ダイオードＤ３のアノードと、ダイオードＤ４のカソードと、が接続される。ダイオードＤ３のカソードには、抵抗Ｒｂを介して、基準電位源ＧＮＤが接続される。ダイオードＤ４のアノードには、基準電位源ＧＮＤが接続される。抵抗Ｒｂには、検出部１１Ａが並列に接続される。

カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２の他端には、ダイオードＤ５のアノードと、ダイオードＤ６のカソードと、が接続される。ダイオードＤ５のカソードには、抵抗Ｒｃを介して、基準電位源ＧＮＤが接続される。ダイオードＤ６のアノードには、基準電位源ＧＮＤが接続される。抵抗Ｒｃには、検出部１１Ｂが並列に接続される。

［電流検出回路１Ａの動作］
カレントトランスＣＴの１次巻線ＣＴ１の一端から他端に電流が流れると、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２には、他端から一端に向かって電流を流そうとする電力が生じる。すると、ダイオードＤ６、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２の他端から一端、ダイオードＤ３、抵抗Ｒｂの順に、電流が流れることとなる。電流検出回路１Ａは、検出部１１Ａにより、抵抗Ｒｂに流れる電流を検出する。

また、カレントトランスＣＴの１次巻線ＣＴ１の他端から一端に電流が流れると、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２には、一端から他端に向かって電流を流そうとする電力が生じる。すると、ダイオードＤ４、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２の一端から他端、ダイオードＤ５、抵抗Ｒｃの順に、電流が流れることとなる。電流検出回路１Ａは、検出部１１Ｂにより、抵抗Ｒｃに流れる電流を検出する。

図４は、電流検出回路１Ａに流れる電流の波形を示す図である。Ｉ_ＩＮ１は、入力端子ＩＮ１に流れる電流を示し、カレントトランスＣＴの１次巻線ＣＴ１の一端から他端に流れる場合に正の値をとるものとする。Ｉ_Ｒｂ１１は、電流検出回路１Ａにおいて抵抗Ｒｂに流れる電流を示し、Ｉ_Ｒｃ１１は、電流検出回路１Ａにおいて抵抗Ｒｃに流れる電流を示す。電流検出回路１ＡからインダクタＬ２を取り除いたものを電流検出回路２００とすると、Ｉ_Ｒｂ１０は、電流検出回路２００において抵抗Ｒｂに流れる電流を示し、Ｉ_Ｒｃ１０は、電流検出回路２００において抵抗Ｒｃに流れる電流を示す。なお、抵抗Ｒｂの両端うち、ダイオードＤ３のカソードと接続される端部を一端とし、基準電位源ＧＮＤと接続される端部を他端とすると、電流Ｉ_Ｒｂ１０および電流Ｉ_Ｒｂ１１は、抵抗Ｒｂの一端から他端に流れる場合に正の値をとるものとする。また、抵抗Ｒｃの両端うち、ダイオードＤ５のカソードと接続される端部を一端とし、基準電位源ＧＮＤと接続される端部を他端とすると、電流Ｉ_Ｒｃ１０および電流Ｉ_Ｒｃ１１は、抵抗Ｒｃの一端から他端に流れる場合に正の値をとるものとする。

図４に示すように、電流検出回路１Ａにおいて抵抗Ｒｂに流れる電流Ｉ_Ｒｂ１１の位相は、電流検出回路２００において抵抗Ｒｂに流れる電流Ｉ_Ｒｂ１０の位相より、進んでいる。また、電流検出回路１Ａにおいて抵抗Ｒｃに流れる電流Ｉ_Ｒｃ１１の位相は、電流検出回路２００において抵抗Ｒｃに流れる電流Ｉ_Ｒｃ１０の位相より、進んでいる。

以上の電流検出回路１Ａによれば、以下の効果を奏することができる。

カレントトランスＣＴの１次巻線ＣＴ１と並列にインダクタＬ２が接続されており、インダクタＬ２が接続されていない場合と比べて、カレントトランスＣＴの２次側に流れる電流の位相、すなわち、抵抗Ｒｂに流れる電流の位相と、抵抗Ｒｃに流れる電流の位相と、が進んでいる。電流検出回路１Ａは、電流検出手段としての検出部１１Ａにより、位相の進んだ抵抗Ｒｂに流れる電流Ｉ_Ｒｂ１１を検出するとともに、電流検出手段としての検出部１１Ｂにより、位相の進んだ抵抗Ｒｃに流れる電流Ｉ_Ｒｃ１１を検出する。このため、電流検出信号の位相を、インダクタＬ２をカレントトランスＣＴの１次巻線ＣＴ１と並列に接続するという簡易な構成で進めることができる。

また、抵抗Ｒｂに流れる電流Ｉ_Ｒｂ１１は、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２の他端から一端に流れる電流に等しく、抵抗Ｒｃに流れる電流Ｉ_Ｒｃ１１は、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２の一端から他端に流れる電流に等しい。このため、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２の他端から一端に流れる電流と、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２の一端から他端に流れる電流と、をそれぞれ個別に検出できる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

例えば、上述の第１実施形態では、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２と並列にインダクタＬ１を接続したが、これに限らず、例えば、図５に示す電流検出回路１Ｂのように、カレントトランスＣＴの１次巻線ＣＴ１と並列にインダクタＬ３を接続してもよい。また、例えば、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２と並列にインダクタＬ１を接続するとともに、カレントトランスＣＴの１次巻線ＣＴ１と並列にインダクタＬ３を接続してもよい。

また、例えば、上述の第２実施形態では、カレントトランスＣＴの１次巻線ＣＴ１と並列にインダクタＬ２を接続したが、これに限らず、例えば、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２と並列にインダクタを接続してもよい。また、例えば、カレントトランスＣＴの１次巻線ＣＴ１と並列にインダクタＬ２を接続するとともに、カレントトランスＣＴの２次巻線ＣＴ２と並列にインダクタを接続してもよい。

また、例えば、カレントトランスＣＴのコアに、ギャップを設けてもよい。

１、１Ａ、１Ｂ、１００、２００；電流検出回路
１１、１１Ａ、１１Ｂ；検出部
ＣＴ；カレントトランス
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６；ダイオード
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３；インダクタ
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｒ；抵抗

Claims

カレントトランスを備える電流検出回路であって、
前記カレントトランスの１次巻線または２次巻線のうち少なくともいずれかと並列に接続されたインダクタと、
前記カレントトランスの２次側に流れる電流を検出する電流検出手段と、
を備えることを特徴とする電流検出回路。
カレントトランスを備える電流検出回路であって、
前記カレントトランスの２次側に流れる電流を検出する電流検出手段を備え、
前記カレントトランスのコアには、ギャップが設けられることを特徴とする電流検出回路。