JPH07287035A - 電流検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電源回路の過電流保護回路などに用いられる電
流検出回路の改善に関する。 【構成】直流電源１１に並列に接続され、電流検出部１
３に定電圧Ｖｚを供給する定電圧素子１２と、検出電流
Ｉｓの大小に応じて検出信号ＫＳを出力する電流検出部
１３を有し、該電流検出部１３は、検出電流Ｉｓによる
電圧降下を生じさせる検出抵抗Ｒｓと、前記検出抵抗Ｒ
ｓと直列に接続され、前記検出抵抗Ｒｓとともに比較器
１３Ａの非反転入力部の電位を設定する電位設定抵抗Ｒ
１１，Ｒ１２と、比較器１３Ａの反転入力部の電位を設
定する電位設定抵抗Ｒ１３，Ｒ１４と、前記非反転入力
部の電位と前記反転入力部の電位との比較結果に基づい
て検出信号ＫＳを外部に出力する比較器１３Ａとからな
ること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電流検出回路に関し、更
に詳しく言えば、電源回路の過電流保護回路などに用い
られる電流検出回路の改善を目的とする。

【０００２】

【従来の技術】以下で、従来例に係る電流検出回路につ
いて図３を参照しながら説明する。従来例に係る電流検
出回路は、検出電流の大小に応じて検出信号（ＫＳ）を
出力する回路であって、より詳しくは、検出電流がある
一定値以下の場合はハイレベルの検出信号（ＫＳ）を出
力し、一定値を超えるとローレベルの検出信号（ＫＳ）
を出力する回路である。

【０００３】その構成は、図３に示すようにコンパレー
タ（ＩＣ１），直流電源（ＶD ），抵抗（Ｒ１〜Ｒ
４）、検出抵抗（Ｒｓ）からなる。上記回路による電流
検出は次のようになされる。すなわち、まず図３の検出
端子（ＰＴ）から検出対象の検出電流（Ｉｏ）が流れ込
む。すると、コンパレータ（ＩＣ１）の反転入力部の電
位（Ｖ１）は、直流電源（ＶD ）の発する定電圧（Ｖ
ｏ）が、抵抗（Ｒ１，Ｒ２）のブリーダー比で分割され
た Ｖ１＝〔Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）〕Ｖｏ なる電位になる。

【０００４】一方、直流電源（ＶD ）の発する定電圧
（Ｖｏ）が検出抵抗（Ｒｓ）を流れる検出電流（Ｉｏ）
によって電圧降下（ＲｓＩｏ）され、さらに、抵抗（Ｒ
３，Ｒ４）のブリーダー比で分割された電圧が、コンパ
レータ（ＩＣ１）の非反転入力部の電位（Ｖ２）とな
り、その値は、 Ｖ２＝〔Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）〕（Ｖｏ−ＩｏＲｓ） なる値になる。

【０００５】この電位（Ｖ２）が電位（Ｖ１）を超える
までは、コンパレータ（ＩＣ１）の出力はハイレベル
（以下“Ｈ”と称する）であるが、 Ｖ２＝Ｖ１ を超えたときに、ローレベル（以下“Ｌ”と称する）の
検出信号（ＫＳ）がコンパレータ（ＩＣ１）から検出端
子（ＯＵＴ）を介して出力されることになる。

【０００６】Ｖ２＝Ｖ１の条件を満たす電流値である、
“Ｌ”の検出信号（ＫＳ）を出力する際の閾値となって
いる電流値〔以下検出電流値（Ｉｋ）と称する〕は、 Ｖ２＝Ｖ１ より、 Ｉｋ＝〔（Ｒ３＋Ｒ４）／ＲｓＲ４〕×〔Ｒ４／（Ｒ３
＋Ｒ４）−Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）〕Ｖｏ となり、直流電源（ＶD ）の発する定電圧（Ｖｏ）に依
存している。

【０００７】以上のようにして、上記回路は、検出電流
（Ｉｏ）が検出電流値（Ｉｋ）以下のときには検出信号
（ＫＳ）が“Ｈ”になり、検出電流（Ｉｏ）が検出電流
値（Ｉｋ）以上のときには検出信号（ＫＳ）が“Ｌ”に
なるように動作する。これにより、上記の電流検出回路
を用いることにより、例えば保護したい回路に検出電流
値（Ｉｋ）以上の過電流が流れたようなときには、
“Ｌ”の検出信号（ＫＳ）の出力により、保護対象の回
路動作を停止するような過電流保護回路を構成すること
ができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電流検出回路によれば、検出電流値（Ｉｋ）が直流
電源（ＶD ）の生成する定電圧（Ｖｏ）に依存している
ので、電源系を例えば５Ｖ系から１２Ｖ系に変え、それ
に対応して直流電源（ＶD ）が生成する定電圧（Ｖｏ）
を変化させると、定電圧（Ｖｏ）に依存する検出電流値
（Ｉｋ）も変化してしまう。

【０００９】このため、各電源系に対応してコンパレー
タ（ＩＣ１）の入力電位を決定する抵抗の値をその都度
調整する必要があり、１つの回路を各種の電源系に用い
ることが出来ないので、汎用性に欠けるという問題が生
じていた。また、定電圧（Ｖｏ）が高い場合には、コン
パレータ（ＩＣ１）の電源電圧（ＶＤＤ）以下に電圧を
分割する必要がある。例えば、コンパレータの入力の上
限が１０Ｖと決まっているときに、５０Ｖの電圧に対応
する大電流を検出するには、コンパレータの入力電位の
上限の１０Ｖ以下になるように分割しなければならない
が、その分割比が大きいため、誤差が混入する余地が大
きく、検出電流値（Ｉｋ）の精度が低下してしまうとい
った問題も生じる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑み成されたもので、図１に示すように、直流電源
（１１）に並列に接続され、電流検出部（１３）に定電
圧（Ｖｚ）を供給する定電圧素子（１２）と、検出電流
（Ｉｓ）の大小に応じて検出信号（ＫＳ）を出力する電
流検出部（１３）を有し、該電流検出部（１３）は、検
出電流（Ｉｓ）による電圧降下を生じさせる検出抵抗
（Ｒｓ）と、前記検出抵抗（Ｒｓ）と直列に接続され、
前記検出抵抗（Ｒｓ）とともに比較器（１３Ａ）の非反
転入力部の電位を設定する電位設定抵抗（Ｒ１１，Ｒ１
２）と、比較器（１３Ａ）の反転入力部の電位を設定す
る電位設定抵抗（Ｒ１３，Ｒ１４）と、前記非反転入力
部の電位と前記反転入力部の電位との比較結果に基づい
て検出信号（ＫＳ）を外部に出力する比較器（１３Ａ）
とからなることによって、直流電源の電圧の変動に検出
電流値が左右されずに、検出電流値の精度を落とすこと
なく、汎用性が高い電流生成回路の提供を可能たらしめ
るものである。

【００１１】

【作 用】本発明に係る電流検出回路によれば、図１に
示すように、検出電流（Ｉｓ）による電圧降下（ＩｓＲ
ｓ）によって電流を検出する検出抵抗（Ｒｓ）と、検出
抵抗（Ｒｓ）と直列に接続され、検出抵抗（Ｒｓ）とと
もに比較器（１３Ａ）の非反転入力部の電位を設定する
電位設定抵抗（Ｒ１１，Ｒ１２）と、比較器（１３Ａ）
の反転入力部の電位を設定する電位設定抵抗（Ｒ１３，
Ｒ１４）と、非反転入力部の電位が反転入力部の電位を
超えたときに検出信号（ＫＳ）を外部に出力する比較器
（１３Ａ）とからなり、検出電流（Ｉｓ）の大小に応じ
て検出信号（ＫＳ）を出力する電流検出部（１３）と、
直流電源（１１）に並列に接続され、電流検出部（１
３）に定電圧（Ｖｚ）を供給する定電圧素子（１２）と
を有する。

【００１２】このため、例えば５Ｖ系、１２Ｖ系という
ように電源電圧が製品の規格によって変わり、直流電源
（１１）の生成する定電圧が変わっても、電流検出部
（１３）には常に一定の定電圧（Ｖｚ）が定電圧素子
（１２）から供給されるようにできるので、検出電流値
（Ｉｋ）が電源電圧の変化によって変わることを抑止す
ることが可能になる。

【００１３】これにより、電源系によって検出電流値
（Ｉｋ）が変動しないので、電源系を変えるたびにコン
パレータの入力側の抵抗値を調整しなくともよく、１つ
の回路を各種の電源系に用いることができるので、当該
回路の汎用性が向上する。また、電源電圧が高くなるこ
とにより、当該回路に定電圧を供給する直流電源（１
１）の定電圧（Ｖｏ）が高い場合にも、その分定電圧素
子（１２）で生成する定電圧（Ｖｚ）を小さくすれば、
抵抗による分割比をそれほど大きくしなくてもよいの
で、抵抗による分割比が大きくなることによる検出電流
値（Ｉｋ）の精度の低下を極力抑止できる。

【００１４】

【実施例】以下に本発明の実施例に係る電流検出回路に
ついて図２を参照しながら説明する。本発明の実施例に
係る電流検出回路は、検出電流の大小に応じて検出信号
（ＫＳ）を出力する回路であって、より詳しくは、検出
電流がある一定値以下の場合はハイレベル（以下“Ｈ”
と称する）の検出信号（ＫＳ）を出力し、一定値を超え
るとローレベル（以下“Ｌ”と称する）の検出信号（Ｋ
Ｓ）を出力する回路である。

【００１５】この回路は、例えば、電源回路の過電流保
護回路として用いことができ、その場合には、検出信号
（ＫＳ）が“Ｌ”のときに、電源回路の動作が停止する
ように回路を構成すればよい。本発明の実施例に係る電
流検出回路は、図２に示すように、直流電源（１１）
と、ツェナーダイオード（ＺＤ）と、電流検出部（１
３）と、レベルシフト回路（１４）とを有する。

【００１６】ツェナーダイオード（ＺＤ）は定電圧素子
（１２）の一例であり、直流電圧（Ｖｏ）を生成する直
流電源（１１）に並列に接続され、ツェナー電圧（Ｖ
ｚ）を常時電流検出部（１３）に供給するものである。
電流検出部（１３）は、検出端子（ＰＴ）とコンパレー
タ（１３Ａ）と、検出抵抗（Ｒｓ）と抵抗（Ｒ１１〜Ｒ
１４）とからなり、検出端子（ＰＴ）から検出抵抗（Ｒ
ｓ）に流れこむ電流〔以下これを検出電流（ＩＳ）と称
する〕による電圧降下を利用して、ある一定量の閾値
〔以下これを検出電流値（Ｉｋ）と称する〕以上の電流
が流れると、“Ｌ”の検出信号（ＫＳ）を外部に出力す
る回路である。

【００１７】抵抗（Ｒ１１，Ｒ１２）はコンパレータ
（１３Ａ）の反転入力部の電位を決定するものである。
抵抗（Ｒ１３，Ｒ１４）は検出抵抗（Ｒｓ）とともにコ
ンパレータ（１３Ａ）の非反転入力部の電位を決定する
ものである。コンパレータ（１３Ａ）は、抵抗（Ｒ１
１，Ｒ１２）によって定まる反転入力部の電位を、抵抗
（Ｒ１３，Ｒ１４），検出抵抗（Ｒｓ）によって定まる
非反転入力部の電位が超えたときには、ハイレベルの信
号を出力するものである。

【００１８】レベルシフト回路（１４）は、トランジス
タ（ＴＲ１１，ＴＲ１２）及び抵抗（Ｒ１６〜Ｒ１９）
からなり、高めに出力されたコンパレータ（１３Ａ）の
出力を、およそ接地電位のレベルまで低下させるもので
あって、他の回路の電圧レベルとの整合性をとるための
回路である。また、ツェナーダイオード（ＺＤ）に直列
に接続されている抵抗（Ｒ１５）はツェナーダイオード
（ＺＤ）を過電流から保護する過電流防止の抵抗であ
る。

【００１９】以下で上記回路の動作について説明する。
まず、直流電源（１１）によって生成される直流電圧
（Ｖｏ）に基づいて、ツェナーダイオード（ＺＤ）によ
って一定のツェナー電圧（ＶＺ）が生成され、電流検出
部（１３）に供給される。一方、検出端子（ＰＴ）から
は検出電流（Ｉｓ）が流れ込み、検出抵抗（Ｒｓ）を流
れる。

【００２０】すると、図２のコンパレータ（１３Ａ）の
反転入力部の電位（Ｖ１１）は、ツェナーダイオード
（ＺＤ）によって生成されるツェナー電圧（ＶＺ）が、
抵抗（Ｒ１１，Ｒ１２）のブリーダー比で分割された Ｖ１１＝〔Ｒ１２／（Ｒ１１＋Ｒ１２）〕ＶＺ なる電位になる。

【００２１】一方、コンパレータ（１３Ａ）の非反転入
力部の電位（Ｖ１２）は、ツェナー電圧（ＶＺ）が検出
抵抗（Ｒｓ）を流れる検出電流（Ｉｓ）によって電圧降
下（ＲｓＩｓ）したのちに、抵抗（Ｒ１３，Ｒ１４）の
ブリーダー比で分割された値であって、 Ｖ１２＝〔Ｒ１４／（Ｒ１３＋Ｒ１４）〕（ＶＺ−Ｉｓ
Ｒｓ） なる値の電位になる。

【００２２】この電位（Ｖ１２）が電位（Ｖ１１）を超
えるまでは、コンパレータ（１３Ａ）の出力はハイレベ
ル（以下“Ｈ”と称する）であるが、 Ｖ１２＝Ｖ１１ となったときに、ローレベル（以下“Ｌ”と称する）の
検出信号（ＫＳ）がコンパレータ（１３Ａ）から出力さ
れる。

【００２３】上記回路によれば、Ｖ１２＝Ｖ１１なる条
件を満たすときの検出電流（Ｉｓ）の値であって、
“Ｌ”の検出信号（ＫＳ）を出力する際の閾値となって
いる電流値〔以下検出電流値（Ｉｋ）と称する〕は、 Ｖ１２＝Ｖ１１ より、 Ｉｋ＝〔（Ｒ１３＋Ｒ１４）／ＲｓＲ１４〕×〔Ｒ１４
／（Ｒ１３＋Ｒ１４）−Ｒ１２／（Ｒ１１＋Ｒ１２）〕
ＶＺ となり、ツェナー電圧（ＶＺ）に依存してはいるが、直
流電源（１１）の生成する直流電圧（Ｖｏ）には依存し
ていない。

【００２４】上記のような検出電流値（Ｉｋ）以下の検
出電流（Ｉｓ）が検出抵抗（Ｒｓ）を流れている間はコ
ンパレータ（１３Ａ）から出力される検出信号（ＫＳ）
は“Ｈ”であるが、検出電流（Ｉｓ）が検出電流値（Ｉ
ｋ）を超えると、検出信号（ＫＳ）は“Ｌ”になる。そ
の後、コンパレータ（１３Ａ）から出力される検出信号
（ＫＳ）が、レベルシフト回路（１４）によって接地電
位（ＧＮＤ）近くまで低下され、出力端子（ＯＵＴ）か
ら出力される。

【００２５】以上のようにして、上記回路は、検出電流
（Ｉｓ）が検出電流値（Ｉｋ）以下のときには検出信号
（ＫＳ）が“Ｈ”になり、検出電流（Ｉｓ）が検出電流
値（Ｉｋ）以上のときには検出信号（ＫＳ）が“Ｌ”に
なるように動作する。上記の本実施例に係る電流検出回
路によれば、電流検出部（１３）の動作に必要な定電圧
を、ツェナーダイオード（ＺＤ）によって生成されるツ
ェナー電圧（ＶＺ）としている。

【００２６】このため、例えば５Ｖ系から１２Ｖ系にと
いうように電源電圧が製品の規格によって変わっても、
電流検出部（１３）には常に一定のツェナー電圧（Ｖ
Ｚ）がツェナーダイオード（ＺＤ）から供給されるの
で、検出電流値（Ｉｋ）が電源電圧の変化によって変動
することを抑止することが可能になる。これにより、検
出電流値（Ｉｋ）が電源系によって変化しないので、電
源系を変えるたびにコンパレータ（１３Ａ）の入力側の
抵抗値を調整しなくともよく、１つの回路を各種の電源
系に用いることができるので、汎用性が向上する。

【００２７】また、電源電圧が高くなることにより、直
流電源（１１）の電圧（Ｖｏ）が高い場合にも、その分
ツェナーダイオード（ＺＤ）で生成する定電圧（Ｖｚ）
を小さくすれば、抵抗による分割比を大きく取らなくて
もよいので、検出電流値（Ｉｋ）の精度が低下すること
を極力抑止できる。なお、本実施例によれば、コンパレ
ータ（１３Ａ）の出力にレベルシフト回路（１４）を接
続して、出力電圧のレベルを接地電位（ＧＮＤ）程度ま
で低下させているが、本発明はこれに限らず、出力レベ
ルが高いままでもよい回路が出力側に接続されていれ
ば、レベルシフト回路（１４）は不要になる。

【００２８】また、定電圧素子（１２）の一例として、
ツェナーダイオード（ＺＤ）を用いているが、本発明は
これに限らず、例えば逆接続されたダイオードなどでも
同様の効果を奏する。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る電流検
出回路によれば、電流検出部（１３）と、直流電源（１
１）に並列に接続され、電流検出部（１３）に定電圧
（Ｖｚ）を供給する定電圧素子（１２）とを有するの
で、検出電流値（Ｉｋ）が電源電圧の変化によって変わ
ることを抑止することが可能になる。

【００３０】これにより、汎用性が向上され、また、電
源電圧が高くなることにより、直流電源（１１）の電圧
（Ｖｏ）が高い場合にも、検出電流値（Ｉｋ）の精度が
落ちることを極力抑止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電流検出回路の原理図である。

【図２】本発明の実施例に係る電流検出回路の回路図で
ある。

【図３】従来例に係る電流検出回路を説明する構成図で
ある。

【符号の説明】

（１１） 直流電源 （１２） 定電圧素子 （１３） 電流検出部 （１３Ａ） コンパレータ（比較器） （１４） レベルシフト回路（出力調整手段） （Ｖｚ） 定電圧 （Ｒｓ） 検出抵抗 （ＫＳ） 検出信号 （Ｉｓ） 検出電流 （ＰＴ） 検出端子 （ＺＤ） ツェナーダイオード

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源（１１）に並列に接続され、電
   流検出部（１３）に定電圧（Ｖｚ）を供給する定電圧素
   子（１２）と、 検出電流（Ｉｓ）の大小に応じて検出信号（ＫＳ）を出
   力する電流検出部（１３）を有し、 該電流検出部（１３）は、検出電流（Ｉｓ）による電圧
   降下を生じさせる検出抵抗（Ｒｓ）と、 前記検出抵抗（Ｒｓ）と直列に接続され、前記検出抵抗
   （Ｒｓ）とともに比較器（１３Ａ）の非反転入力部の電
   位を設定する電位設定抵抗（Ｒ１１，Ｒ１２）と、 比較器（１３Ａ）の反転入力部の電位を設定する電位設
   定抵抗（Ｒ１３，Ｒ１４）と、 前記非反転入力部の電位と前記反転入力部の電位との比
   較結果に基づいて検出信号（ＫＳ）を外部に出力する比
   較器（１３Ａ）とからなることを特徴とする電流検出回
   路。
2. 【請求項２】 直流電源（１１）に並列に接続され、電
   流検出部（１３）に定電圧（Ｖｚ）を供給する定電圧素
   子（１２）と、 検出電流（Ｉｓ）の大小に応じて検出信号（ＫＳ）を出
   力する電流検出部（１３）を有し、 該電流検出部（１３）は、検出電流（Ｉｓ）による電圧
   降下を生じさせる検出電流（Ｉｓ）を検出する検出抵抗
   （Ｒｓ）と、 前記検出抵抗（Ｒｓ）と直列に接続され、前記検出抵抗
   （Ｒｓ）とともに比較器（１３Ａ）の非反転入力部の電
   位を設定する電位設定抵抗（Ｒ１１，Ｒ１２）と、 比較器（１３Ａ）の反転入力部の電位を設定する電位設
   定抵抗（Ｒ１３，Ｒ１４）と、 前記非反転入力部の電位と前記反転入力部の電位との比
   較結果に基づいて検出信号（ＫＳ）を外部に出力する比
   較器（１３Ａ）とからなり、 前記定電圧素子（１２）はツェナーダイオード（ＺＤ）
   からなることを特徴とする電流検出回路。
3. 【請求項３】 直流電源（１１）に並列に接続され、電
   流検出部（１３）に定電圧（Ｖｚ）を供給する定電圧素
   子（１２）と、 検出電流（Ｉｓ）の大小に応じて検出信号（ＫＳ）を出
   力する電流検出部（１３）と、 前記電流検出部（１３）から出力される前記検出信号
   （ＫＳ）の出力レベルを調整する出力調整手段（１４）
   を有し、 該電流検出部（１３）は、検出電流（Ｉｓ）による電圧
   降下を生じさせる検出抵抗（Ｒｓ）と、 前記検出抵抗（Ｒｓ）と直列に接続され、前記検出抵抗
   （Ｒｓ）とともに比較器（１３Ａ）の非反転入力部の電
   位を設定する電位設定抵抗（Ｒ１１，Ｒ１２）と、 比較器（１３Ａ）の反転入力部の電位を設定する電位設
   定抵抗（Ｒ１３，Ｒ１４）と、 前記非反転入力部の電位と前記反転入力部の電位との比
   較結果に基づいて検出信号（ＫＳ）を外部に出力する比
   較器（１３Ａ）とからなり、 前記定電圧素子（１２）はツェナーダイオード（ＺＤ）
   からなることを特徴とする電流検出回路。