JPH08136590A - 電流検出回路及び電流監視装置 - Google Patents

電流検出回路及び電流監視装置

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JPH08136590A
JPH08136590A JP6272530A JP27253094A JPH08136590A JP H08136590 A JPH08136590 A JP H08136590A JP 6272530 A JP6272530 A JP 6272530A JP 27253094 A JP27253094 A JP 27253094A JP H08136590 A JPH08136590 A JP H08136590A
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resistor
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collector
transistors
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Takeshi Sakanoue
剛 坂ノ上
Yoshihiro Nagaya
好宏 永冶
Takashi Matsumoto
敬史 松本
Yoshiaki Sano
芳昭 佐野
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】電流検出用抵抗に流れる双方向の電流を検出す
ることのできる電流検出回路を提供する。 【構成】第1の変換回路部1は、電流に応じて電流検出
用抵抗Rs で発生した電圧降下に基づく電位差を入力
し、その電位差に応じた差となる電流に変換し出力す
る。第2の変換回路部2は、第1の変換回路部1から出
力される電流を入力し、その電流の差に応じた電位差を
生成する。そして、第2の変換回路図2は、入力した基
準電圧VR に対して生成した電位差を加算し、その加算
した電圧を出力電圧Vo として出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電流検出回路及び電流
監視装置に係り、詳しくはバッテリの放電電流及び充電
電流の監視に好適な電流検出回路及び電流監視装置に関
するものである。
【0002】近年、ノートブック型パソコン等の可搬性
の高い電子機器が普及している。これらの電子機器に
は、充電可能なバッテリが搭載され、該バッテリを駆動
電源として使用している。従って、バッテリの電力残量
及び充電量等は、正確に把握する必要があり、これら電
力残量及び充電量を把握する上で正確な電流検出回路が
望まれている。しかも、可搬性の高い電子機器は、小型
化及び軽量化が求められ、該電子機器に使用される電流
検出回路においても、小型化及び軽量化に寄与する回路
が求められている。
【0003】
【従来の技術】従来ノートブック型パソコン等の可搬性
の高い電子機器には、充電可能なバッテリが搭載されて
いる。このバッテリを充電する際、充電回路からの充電
電流を検出してバッテリの最適な充電量となるように充
電制御していた。
【0004】図11は、従来の電流検出回路の回路図で
ある。充電回路からバッテリに充電電流IL が供給され
る電源線L1には、電流検出用抵抗Rs が接続されてい
る。抵抗Rs の外部電源側の電源線L1と低電位Vss
(=0ボルト)の電源線との間には、抵抗R11,R12か
らなる分圧回路が設けられている。
【0005】オペアンプOP11は、その非反転入力端子
が前記分圧回路の抵抗R11,R12の接続点に接続されて
いるとともに、反転入力端子が抵抗R13を介して電流検
出用抵抗Rs のバッテリ側の電源線L1に接続されてい
る。又、オペアンプOP11の出力端子と反転入力端子と
の間には、帰還抵抗R14が接続されている。
【0006】次に、オペアンプOP11の出力電圧Vo を
求める。充電回路からバッテリに印加する電圧をVccと
し、分圧回路からオペアンプOP11の非反転入力端子に
入力される電圧をV1、非反転入力端子に入力される電
圧をV2とすると、電圧V1は、
【0007】
【数1】
【0008】となり、電圧V2は、
【0009】
【数2】
【0010】となる。そして、オペアンプOP11に帰還
がかかっていることから、V1=V2となるので、
【0011】
【数3】
【0012】となる。ここで、
【0013】
【数4】
【0014】とすると、式(3)(4)から、
【0015】
【数5】
【0016】となる。従って、式(5)から明らかなよ
うに、オペアンプOP11は、充電電流IL に比例した出
力電圧Vo を出力する。
【0017】そして、この出力電圧Vo は、A/D変換
器により一定のサンプリング周波数でアナログ・デジタ
ル変換(A/D変換)されてマイクロコンピュータに出
力される。マイクロコンピュータは、A/D変換器の出
力信号を積算してバッテリに充電される充電量を演算す
る。その演算した充電量に基づいてマイクロコンピュー
タは、充電の継続又は停止を制御するとともに、バッテ
リの電力残量を表示する。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記電流検
出回路は、バッテリを充電する充電電流IL を検出する
ことはできるが、充電電流IL と反対の方向に流れるバ
ッテリからの放電電流を検出することができなかった。
つまり、オペアンプOP11の電源端子は、電圧Vccの電
源線と電圧Vssの電源線に接続され、プラスの電圧Vcc
を動作電圧として動作するため、充電電流IL と反対の
方向に流れる放電電流に基づく電流検出用抵抗Rs の電
圧降下を検出することができなかった。
【0019】従って、バッテリの放電電流を検出する場
合には、別の電流検出回路を設けなければならず、A/
D変換回路等の周辺回路も別個に必要となる。この結
果、回路規模が大型化するという問題があった。
【0020】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、電流検出用抵抗に流れ
る双方向の電流を検出することのできる電流検出回路を
提供することにある。また、そのような電流検出回路を
用いた電流監視装置を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】図1は、本発明の原理説
明図である。即ち、第1の変換回路部1は、電流検出用
抵抗に流れる双方向の電流に基づいて、その電流検出用
抵抗の両端に発生する電位差を入力し、その電位差を電
流差に変換して出力する。第2の変換回路部2は、第1
の変換回路部1の出力信号と基準電圧VR とを入力し、
前記出力信号に応じた電圧を前記基準電圧VR に対し、
前記双方向の電流の方向に基づいて加減算した電圧Vo
を出力する。
【0022】請求項2に記載の発明は、電流検出用抵抗
Rs に流れる電流IL に応じた出力電圧Vo を出力する
電流検出回路において、前記電流検出用抵抗Rs の両端
に、ベースが互いに接続されるとともに定電流駆動され
るマルチコレクタトランジスタである第1及び第2のP
NPトランジスタQ1,Q2のエミッタを第1,第2の
抵抗R1,R2を介して接続し、両PNPトランジスタ
Q1,Q2の1つのコレクタをそれぞれベースに接続
し、第1及び第2のPNPトランジスタQ1,Q2の他
のコレクタを第3の抵抗R3を介して互いに接続し、前
記第3の抵抗R3の両端を第3,第4のPNPトランジ
スタQ3,Q4のエミッタにそれぞれ接続し、第3のP
NPトランジスタのコレクタQ3と前記第2のPNPト
ランジスタQ2の残りのコレクタは第1のカレントミラ
ー回路を構成する一対のNPNトランジスタQ5,Q6
のコレクタにそれぞれ接続し、前記第1のPNPトラン
ジスタQ1の残りのコレクタと前記第4のPNPトラン
ジスタQ4のコレクタは第2のカレントミラー回路を構
成する一対のNPNトランジスタQ7,Q8のコレクタ
にそれぞれ接続し、前記第3,第4のPNPトランジス
タQ3,Q4のコレクタはオペアンプOP1の入力端子
に接続し、前記第3のPNPトランジスタQ3のベース
に第4の抵抗R5を介して基準電源の電圧を入力し、前
記第4のPNPトランジスタQ4のベースに直接基準電
源の電圧を入力し、前記オペアンプOP1の出力端子は
第5の抵抗R4を介して前記第4のPNPトランジスタ
Q4のベースに接続し、そのオペアンプOP1から出力
電圧Vo を出力することを要旨とする。
【0023】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載
の電流検出回路において、前記第1,第2のPNPトラ
ンジスタQ1,Q2の残りのコレクタにはマルチコレク
タトランジスタである第5,第6のPNPトランジスタ
Q9,Q10のエミッタをそれぞれ接続し、第5,第6
のPNPトランジスタQ9,Q10のベースを第3の抵
抗R3の両端に接続し、両PNPトランジスタQ9,Q
10の1つのコレクタを互いに他のトランジスタの残り
のコレクタに接続するとともに、前記第1,第2のカレ
ントミラー回路を構成するNPNトランジスタQ5〜Q
7にそれぞれ接続したことを要旨とする。
【0024】請求項4に記載の発明は、電流検出用抵抗
Rs に流れる電流IL に応じた出力電圧Vo を出力する
電流検出回路において、前記電流検出用抵抗Rs の両端
にベースが互いに接続されるとともに定電流駆動される
マルチコレクタトランジスタである第1及び第2のPN
PトランジスタQ1,Q2のエミッタを第1及び第2の
抵抗R1,R2を介して接続し、両PNPトランジスタ
Q1,Q2の1つのコレクタをそれぞれベースに接続
し、第1及び第2のPNPトランジスタQ1,Q2の他
のコレクタを第3の抵抗R3を介して互いに接続し、前
記第3の抵抗R3の両端を第3,第4のPNPトランジ
スタQ3,Q4のエミッタにそれぞれ接続し、第3のP
NPトランジスタQ3のコレクタと前記第2のPNPト
ランジスタQ2の残りのコレクタは第1のカレントミラ
ー回路を構成する一対のNPNトランジスタQ5,Q6
のコレクタにそれぞれ接続し、前記第1のPNPトラン
ジスタQ1の残りのコレクタと前記第4のPNPトラン
ジスタのコレクタQ4は第2のカレントミラー回路を構
成する一対のNPNトランジスタQ7,Q8のコレクタ
にそれぞれ接続し、前記第3,第4のPNPトランジス
タQ3,Q4のコレクタはコンパレータCP1の入力端
子に接続し、前記第3のPNPトランジスタQ3のベー
スに基準電源の電圧VR を入力し、前記第4のPNPト
ランジスタQ4のベースに外部端子41を介して所定の
周波数の鋸歯状波の信号S1を入力し、前記コンパレー
タCP1から出力電圧Vout を出力することを要旨とす
る。
【0025】請求項5に記載の発明は、バッテリ10
と、充電回路及び負荷回路との間に介在された電流検出
用抵抗Rs と、電流検出用抵抗Rs の両端に接続され、
該電流検出用抵抗Rs に流れる電流に応じたパルス幅の
信号を出力する電流検出回路40と、電流検出回路40
から信号Vout を入力し、その信号Vout に基づいてバ
ッテリ10の充電量を積算し、その積算した充電量に基
づいて充電回路を制御し、電流検出回路40からの信号
Vout に基づいてバッテリ10の放電量を積算し、その
積算した放電量に基づいて該バッテリ10の残量表示を
行なう制御マイコン44とから構成されたことを要旨と
する。
【0026】
【作用】従って、請求項1に記載の発明によれば、電流
検出用抵抗Rs に流れる双方向の電流に基づいて、その
電流検出用抵抗Rs の両端に発生する電位差が電流差に
変換され出力信号として出力される。そして、その出力
信号は、第2の変換回路部2により基準電圧VR に対し
て双方向の電流の方向に基づいて加減算され、その加減
算された電圧が出力される。
【0027】また、請求項2に記載の発明によれば、第
1,第2のPNPトランジスタQ1,Q2のエミッタに
は電流IL により電流検出用抵抗Rs に発生する電圧降
下に応じた差の電流が流れる。そして、第3の抵抗R3
の両端には、その電流差に比例した電圧が発生する。そ
して、オペアンプOP1 は、その第3の抵抗R3の発生
した電圧を基準電圧VR とに基づいて出力信号Vo を出
力する。
【0028】請求項3に記載の発明によれば、第1,第
2のカレントミラー回路には、電流検出用抵抗Rs に発
生する電圧降下に応じた差の電流がPNPトランジスタ
Q1,Q2,Q9,Q10を介して流れる。そして、第
3の抵抗R3の両端には、その電流差に比例した電圧が
発生する。そして、オペアンプOP1 は、その第3の抵
抗R3の発生した電圧を基準電圧VR とに基づいた出力
電圧Vo を出力する。
【0029】請求項4に記載の発明によれば、第1,第
2のPNPトランジスタQ1,Q2のエミッタには電流
IL により電流検出用抵抗Rs に発生する電圧降下に応
じた差の電流が流れる。そして、第3の抵抗R3の両端
には、その電流差に比例した電圧が発生する。そして、
コンパレータCP1 は、その第3の抵抗R3の発生した
電圧及び基準電圧VR と、鋸歯状波の信号S1の電圧と
を比較し、その比較結果に基づいたパルス幅となる出力
信号Vout を出力する。
【0030】請求項5に記載の発明によれば、バッテリ
10と、充電回路及び負荷回路との間に介在された電流
検出用抵抗Rs には、バッテリ10への充電電流IL 又
はバッテリ10からの放電電流−IL が流れる。電流検
出回路40は電流検出用抵抗Rs の両端に接続され、そ
の電流検出用抵抗Rs に流れる電流に応じたパルス幅の
信号を出力する。制御マイコン44は、電流検出回路4
0から信号Vout を入力し、その信号Vout に基づいて
バッテリ10の充電量を積算し、その積算した充電量に
基づいて充電回路を制御する。また、制御マイコン44
は、電流検出回路40からの信号Vout に基づいてバッ
テリ10の放電量を積算し、その積算した放電量に基づ
いて該バッテリ10の残量表示を行なう。
【0031】
【実施例】
(第一実施例)以下、本発明を具体化した第一実施例を
図2〜図4に従って説明する。
【0032】図2は、バッテリの電流監視装置のブロッ
ク回路図である。図3は、電流監視装置を構成する電流
検出回路の回路図である。図2において、バッテリ10
は、ノートブック型パソコン等の可搬性の高い電子機器
に搭載された充電可能なバッテリであって、電子機器内
に設けられた各回路装置に電源線L1を介して負荷電流
を供給する。前記バッテリ10は、電源線L1を介して
充電回路に接続され、その充電回路は電子機器外から供
給される外部電源に基づいてバッテリ10に充電電流I
L を供給する。
【0033】前記電源線L1には、電流検出用抵抗Rs
が介在され、その抵抗Rs の両端が電流検出回路11に
接続される。即ち、前記電流検出回路11には、充電回
路からバッテリ10に向かって流れる充電電流IL と、
バッテリ10から負荷回路に向かって流れる放電電流−
IL とにより前記抵抗Rs で発生する電圧降下に基づく
電位差が入力される。そして、電流検出回路11は、バ
ッテリ10の充電電流IL 又は放電電流−IL の電流値
に基づく出力電圧Vo をA/D変換器12へ出力する。
【0034】A/D変換器12は、電流検出回路11の
出力電圧Vo を所定のサンプリング周波数でA/D変換
して制御マイコン13へ出力する。制御マイコン13
は、入力されたデジタル信号を積算して、バッテリ10
の充電動作時には充電回路からバッテリ10に流れる充
電電流量を積算する。そして、積算された充電量に基づ
いて、制御マイコン13は充電の継続又は停止を制御す
る。
【0035】また、バッテリ10から負荷回路に電流が
供給されるときには、制御マイコン13は、入力された
デジタル信号を積算してバッテリ10から流れる放電電
流量を積算する。そして、積算された放電量に基づい
て、制御マイコン13はバッテリ10の残量表示を行な
う。
【0036】前記電流検出回路11の具体的構成を図3
に従って説明する。前記電流検出用抵抗Rs の一端は抵
抗R1を介してPNPトランジスタQ1のエミッタに接
続され、他端は抵抗R2を介してPNPトランジスタQ
2のエミッタに接続されている。PNPトランジスタQ
1,Q2のベースは、定電流源Iaを介して低電位側電
源Vssに接続されている。PNPトランジスタQ1,Q
2は、それぞれ第1〜第3のコレクタを備えたマルチコ
レクタ・トランジスタであって、第1のコレクタはそれ
ぞれベースに接続されている。PNPトランジスタQ
1,Q2は、電気的特性が一致するように同じサイズで
形成される。また、PNPトランジスタQ1,Q2の各
コレクタは、同一のコレクタ電流が流れるように設定さ
れる。
【0037】前記抵抗R1,R2、PNPトランジスタ
Q1,Q2により第1の変換回路部1が構成される。P
NPトランジスタQ1の第2のコレクタは、PNPトラ
ンジスタQ3のエミッタに接続され、PNPトランジス
タQ2の第2のコレクタは、PNPトランジスタQ4の
エミッタに接続されている。また、PNPトランジスタ
Q3,Q4のエミッタは、抵抗R3を介して接続され
る。PNPトランジスタQ3のコレクタは、第1のカレ
ントミラー回路21に接続され、PNPトランジスタQ
4のコレクタは、第2のカレントミラー回路22に接続
されている。また、PNPトランジスタQ3のコレクタ
は、オペアンプOP1 の非反転入力端子に接続され、P
NPトランジスタQ4のコレクタは、オペアンプOP1
の反転入力端子に接続されている。PNPトランジスタ
Q4のベースには、基準電源から基準電圧VR が供給さ
れている。
【0038】第1のカレントミラー回路21は、一対の
NPNトランジスタQ5,Q6により構成されている。
NPNトランジスタQ5のコレクタは、前記PNPトラ
ンジスタQ3のコレクタに接続され、NPNトランジス
タQ6のコレクタは、前記PNPトランジスタQ2の第
3のコレクタに接続されている。
【0039】第2のカレントミラー回路22は、一対の
NPNトランジスタQ7,Q8により構成されている。
NPNトランジスタQ7のコレクタは前記PNPトラン
ジスタQ1の第3のコレクタに接続され、NPNトラン
ジスタQ8のコレクタは前記PNPトランジスタQ4の
コレクタに接続されている。
【0040】前記オペアンプOP1 の出力端子には、抵
抗R4,R5を介して前記基準電源が接続され、抵抗R
4,R5の接続点が前記PNPトランジスタQ3のベー
スに接続される。そして、オペアンプOP1 の出力端子
から出力電圧Vo が出力される。
【0041】前記抵抗R3〜R5、PNPトランジスタ
Q3,Q4、NPNトランジスタQ5〜Q8及びオペア
ンプOP1 により第2の変換回路部2が構成される。次
に、このように構成された電流検出回路の動作を説明す
る。
【0042】バッテリ10に対して充電を行なう場合、
電流検出用抵抗Rs に充電電流ILが流れ、その充電電
流IL に応じて抵抗Rs に電圧降下が生じる。すると、
抵抗R1を介してPNPトランジスタQ1のエミッタに
流れる電流I1と、抵抗R2を介してPNPトランジス
タQ2のエミッタに流れる電流I2には、抵抗Rs に生
じた電圧降下に比例して差が生じる。このとき、抵抗R
s と抵抗R1との間のノードN1と、PNPトランジス
タQ1のベースとの間の電圧VN1は、
【0043】
【数6】
【0044】となる。尚、式(6)の第2項はPNPト
ランジスタQ1のベース・エミッタ間電圧であって、q
は電荷量、Kはボルツマン定数、Tは絶対温度、AはP
NPトランジスタQ1のエミッタサイズ、Is はPNP
トランジスタQ1の飽和電流である。
【0045】また、ノードN1とPNPトランジスタQ
2のベースとの間の電圧VN2は、PNPトランジスタQ
1,Q2が同じ大きさに形成され、電気的特性が同じで
あることから、
【0046】
【数7】
【0047】となる。ここで、R1=R2とする。ま
た、PNPトランジスタQ1,Q2のベースは互いに接
続されていることから、VN1=VN2となるので、式
(6)(7)より、電流検出用抵抗Rs における電圧降
下は、
【0048】
【数8】
【0049】となる。次に、PNPトランジスタQ1,
Q2のエミッタ電流I1,I2は、トランジスタQ1,
Q2の各コレクタが同じ比率に形成されているので、そ
れぞれ3等分されて各コレクタに流れる。そして、トラ
ンジスタQ1,Q2の第2のコレクタ間は抵抗R3を介
して接続されていることから、抵抗R3には、電流I
1,I2の差に応じた電流が流れることになり、抵抗R
3の両端には、電流検出用抵抗Rs における電圧降下に
比例した電圧が発生する。
【0050】ところで、PNPトランジスタQ2の第3
のコレクタは第1のカレントミラー回路21を構成する
NPNトランジスタQ6のコレクタに接続され、I2/
3のコレクタ電流が流れる。従って、トランジスタQ
5,Q3には、I2/3のコレクタ電流が流れる。
【0051】また、PNPトランジスタQ1の第3のコ
レクタは第2のカレントミラー回路22を構成するNP
NトランジスタQ7のコレクタに接続され、I1/3の
コレクタ電流が流れる。従って、トランジスタQ8,Q
4には、I1/3のコレクタ電流が流れる。
【0052】ここで、PNPトランジスタQ3と抵抗R
3との間のノードN2と、基準電源VR と抵抗R4との
間のノードN3との間の電圧を計算する。先ず、ノード
N2と、PNPトランジスタQ3のエミッタ・ベース、
抵抗R5を介したノードN3との間の電圧VM1は、抵抗
R5の両端の電圧をΔVo とすると、
【0053】
【数9】
【0054】となる。また、ノードN2と、抵抗R3、
PNPトランジスタQ4のエミッタ・ベースを介したノ
ードN3との間の電圧VM2は、
【0055】
【数10】
【0056】となる。ここで、VM1=VM2となることか
ら、式(9)(10)より、電圧ΔVo は、
【0057】
【数11】
【0058】となる。ここで、3R1=3R2=R3と
すると、式(8)(11)から、電圧ΔVo は、
【0059】
【数12】
【0060】となる。即ち、抵抗R5の両端の電圧ΔV
o は、電流検出用抵抗Rs により降下する電圧と等しく
なる。そして、電圧ΔVo が抵抗R5 の両端の電圧であ
って、抵抗R4と基準電源VR とから、出力電圧Vo
は、
【0061】
【数13】
【0062】となる。従って、式(12)(13)か
ら、出力電圧Vo は、
【0063】
【数14】
【0064】となる。この充電電流IL に対する出力電
圧Vo は、図4のように示される。即ち、電流検出回路
11は、基準電圧VR に対して充電電流IL に比例した
電圧を加算した出力電圧Vo を出力する。
【0065】尚、充電電流IL がマイナスの領域は、バ
ッテリ10から電子機器の負荷回路へ供給される負荷電
流である。そして、基準電源の基準電圧VR を適宜設定
することにより、電流検出回路11は、放電電流−IL
に対しても、プラスの出力電圧Vo を出力する。
【0066】このように、本実施例によれば、電流検出
回路11は、バッテリ10に流れる充電電流IL と、バ
ッテリ10から流れる放電電流−IL との双方向の電流
を検出することができ、その電流に応じた出力電圧Vo
を出力することができる。また、従来のように、充電電
流IL と放電電流−IL とに対して2つの電流検出回路
を設ける必要がなく、また、A/D変換回路等の周辺回
路も1つ設けるだけでよいので、回路構成を簡単にする
ことができる。
【0067】(第二実施例)次に、本発明を具体化した
第二実施例を図5及び図6に従って説明する。尚、第一
実施例と同様な構成部分については、同じ符号を付しそ
の説明を省略する。
【0068】図5に示すように、電流検出回路30に
は、PNPトランジスタQ9,Q10が設けられてい
る。PNPトランジスタQ9,Q10は、それぞれ2個
のコレクタを備えたマルチコレクタ・トランジスタであ
る。PNPトランジスタQ9,Q10は、同一サイズに
形成され、電気的特性が同じとなっている。また、PN
PトランジスタQ9,Q10の各コレクタは、同一のコ
レクタ電流が流れるように設定される。
【0069】PNPトランジスタQ9のベースはPNP
トランジスタQ1の第2のコレクタに接続され、エミッ
タはPNPトランジスタQ1の第3のコレクタに接続さ
れている。PNPトランジスタQ9の第1のコレクタは
第1のカレントミラー回路21を構成するNPNトラン
ジスタQ6のコレクタに接続され、第2のコレクタは第
2のカレントミラー回路22を構成するNPNトランジ
スタQ7のコレクタに接続されている。
【0070】PNPトランジスタQ10のベースはPN
PトランジスタQ2の第2のコレクタに接続され、エミ
ッタはPNPトランジスタQ2の第3のコレクタに接続
されている。PNPトランジスタQ10の第1のコレク
タは第1のカレントミラー回路22を構成するNPNト
ランジスタQ7のコレクタに接続され、第2のコレクタ
は第1のカレントミラー回路21を構成するNPNトラ
ンジスタQ6のコレクタに接続されている。
【0071】次に、このように構成された電流検出回路
の動作を説明する。充電電流IL により電流検出用抵抗
Rs に発生する電圧降下は、第一実施例と構成が同じで
あるので、式(8)のようになる。
【0072】PNPトランジスタQ9,Q10のエミッ
タは、それぞれPNPトランジスタQ1,Q2の第3の
コレクタに接続され、それぞれ電流I1/3,I2/3
が流れる。また、PNPトランジスタQ9,Q10の各
コレクタは、同じ比率で形成されているので、PNPト
ランジスタQ9,Q10の各コレクタに流れる電流は、
それぞれI1/6,I2/6となる。
【0073】従って、ノードN2と、PNPトランジス
タQ3のエミッタ・ベース、抵抗R5を介したノードN
3との間の電圧VM1は、
【0074】
【数15】
【0075】となる。また、ノードN2と、抵抗R3、
PNPトランジスタQ4のエミッタ・ベースを介したノ
ードN3との間の電圧VM2は、
【0076】
【数16】
【0077】となる。ここで、VM1=VM2となることか
ら、式(15)(16)より、電圧ΔVo は、
【0078】
【数17】
【0079】となる。ここで、6R1 =6R2 =R3
すると、第一実施例の式(8)と式(17)とから、
【0080】
【数18】
【0081】となる。即ち、第一実施例と同様に、抵抗
R5の両端の電圧ΔVo は、電流検出用抵抗Rs により
降下する電圧と等しくなる。従って、出力電圧Vo は、
第一実施例の式(14)のように表すことができるの
で、第一実施例と同様に、双方向の電流を検出すること
ができる。
【0082】ここで、各PNPトランジスタQ1,Q
2,Q9,Q10におけるベース接地電流増幅率をα
(hfb)、エミッタ接地の電流増幅率をβ(=−hfe
とすると、オペアンプOP1 の非反転入力端子に流れる
電流I11は、
【0083】
【数19】
【0084】となる。また、オペアンプOP1 の反転入
力端子に流れる電流I21は、
【0085】
【数20】
【0086】となる。I11=I21となるので、式(1
9)(20)より、抵抗R3に流れる電流ΔIは、
【0087】
【数21】
【0088】となる。従って、電流I1,I2の差と、
その差に応じて抵抗R3に流れる電流ΔIは、
【0089】
【数22】
【0090】となる。ところで、同様に第一実施例の電
流検出回路11について、同様にPNPトランジスタQ
1,Q2の電流増幅率αについて求めると、第一実施例
のオペアンプOP1 の非反転入力端子に流れる電流I11
は、
【0091】
【数23】
【0092】となる。また、第一実施例のオペアンプO
P1 の反転入力端子に流れる電流I21は、
【0093】
【数24】
【0094】となる。同様に、I11=I21となるので、
式(23)(24)より、抵抗R3に流れる電流ΔI
は、
【0095】
【数25】
【0096】となる。従って、第一実施例の電流検出回
路11の場合、電流I1,I2の差と、その差に応じて
抵抗R3に流れる電流ΔIは、
【0097】
【数26】
【0098】となる。ここで、電流増幅率α,βは、
【0099】
【数27】
【0100】であるから、第一実施例の電流検出回路1
1と、本実施例の電流検出回路30とにおける電流I
1,I2と抵抗R3に流れる電流ΔIを電流増幅率β=
100,50,20,10について求めると、式(2
2)(26)から、図6のようになる。
【0101】図6から明らかなように、第一実施例の検
出回路11に比べて第二実施例の電流検出回路30の方
が更に増幅率の影響が少ないことが判る。このように、
本実施例によれば、第一実施例と同様に、電流検出回路
30は、バッテリ10に流れる充電電流IL と、バッテ
リ10から流れる放電電流−ILとの双方向の電流を検
出することができ、その電流に応じた出力電圧Vo を出
力することができる。
【0102】また、第一実施例に比べて、電流増幅率の
影響を更に少なくすることができ、精度の高い検出を行
なうことができる。 (第三実施例)次に、本発明を具体化した第三実施例を
図7〜図10に従って説明する。
【0103】尚、第一実施例と同様な構成部分について
は、同じ符号を付しその説明を省略する。図7に示すよ
うに、電流検出回路40のPNPトランジスタQ3は、
そのベースが基準電源に接続され、電圧VR が供給され
ている。一方、PNPトランジスタQ4のベースは、外
部端子41に接続されている。外部端子41には、抵抗
42とコンデンサ43とからなるフィルタを介して図示
しない発振器に接続され、その発振器から、所定の周波
数の鋸歯状波の信号S1が入力されている。
【0104】PNPトランジスタQ3のコレクタはコン
パレータCP1 の非反転入力端子に接続され、PNPト
ランジスタQ4のコレクタはコンパレータCP1 の反転
入力端子に接続されている。そして、コンパレータCP
1 は、その出力端子から出力信号Vout を出力してい
る。
【0105】次に、上記のように構成された電流検出回
路の動作を説明する。抵抗R3には、その両端に、第一
実施例と同様に、電流検出用抵抗Rs に発生した電圧降
下に比例した電圧を発生させることができる。その抵抗
R3の両端の電圧をΔVout とすると、コンパレータC
P1 の入力端子には、基準電源の電圧VR と抵抗R3の
電圧ΔVout とを加算した電圧と、信号S1とが入力さ
れる。従って、コンパレータCP1 は、入力された電圧
を比較し、その比較結果に基づいた出力信号Vout を出
力する。
【0106】即ち、図8に示すように、基準電源の電圧
VR と抵抗R3の電圧ΔVout とを加算した電圧に比べ
て信号S1の電圧の方が高い場合、コンパレータCP1
は、Hレベルの出力信号Vout を出力する。逆に、基準
電源の電圧VR と抵抗R3の電圧ΔVout とを加算した
電圧に比べて信号S1の電圧の方が低い場合、コンパレ
ータCP1 は、Lレベルの出力信号Vout を出力する。
【0107】信号S1は、所定の周波数の鋸歯状波であ
ることから、出力信号Vout は、信号S1の電圧が基準
電源の電圧VR と抵抗R3の電圧ΔVout とを加算した
電圧より高い間Hレベルとなるパルス信号として出力さ
れる。
【0108】そして、出力信号Vout がHレベルとなる
期間は、抵抗R3の電圧ΔVout により決定される。即
ち、電圧ΔVout が大きいほど、出力信号Vout がHレ
ベルとなる期間は短くなる。そして、電圧ΔVout は、
抵抗Rs における電圧降下に比例していることから、出
力信号Vout がHレベルとなる期間は抵抗Rs に流れる
充電電流IL に比例し、その充電電流IL が多いほど、
Hレベルとなる期間が短くなる。
【0109】一方、抵抗Rs に充電電流IL とは逆方向
の放電電流−IL が流れる場合、抵抗R3には、その放
電電流−IL に比例した電圧−ΔVout が発生する。コ
ンパレータCP1 は、この電圧−ΔVout と基準電源の
電圧VR とを加算した電圧と、信号S1の電圧とを比較
した出力信号Vout を出力する。従って、出力信号Vou
t は、充電電流IL の場合とは逆に、放電電流−IL が
多いほどLレベルの期間が短くなる。
【0110】そして、抵抗Rs に電流が流れない場合、
コンパレータCP1 は、基準電源の電圧VR と信号S1
の電圧とを比較し、Hレベルの期間とLレベルの期間と
が等しい、即ち、デューティが50%の出力信号Vout
を出力する。そして、充電電流IL 及び放電電流−IL
に対する出力信号Vout のデューティは、図10に示す
ようになる。
【0111】図9に示すように、制御マイコン44に
は、この出力信号Vout が入力される。そして、制御マ
イコン44は、出力信号Vout のデューティを計測する
ことにより、抵抗Rs に流れる充電電流IL 及び放電電
流−IL を積算することができる。この出力信号Vout
のデューティは、例えば、出力信号Vout の立ち上がり
から立ち下がりまでの時間を基準クロック信号により測
定し、その時間と信号S1の周波数とにより計測するこ
とができる。
【0112】このように、本実施例の電流検出回路40
によれば、電流検出用抵抗Rs に流れる充電電流IL 及
び放電電流−IL に応じたデューティのパルスとなる出
力信号Vout を出力することができる。
【0113】また、制御マイコン44は、直接出力信号
Vout を入力し、その出力信号Vout のデューティに基
づいて充電電流IL 又は放電電流−IL を積算すること
ができるので、第一,第二実施例に比べて、A/D変換
器12を省略することができ、更に電子機器の小型化に
寄与することができる。
【0114】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1に記載の
発明によれば、電流検出用抵抗に流れる双方向の電流を
検出することができる。
【0115】また、請求項2に記載の発明によれば、電
流検出用抵抗に生じる電圧降下に応じた電位差と、基準
電圧とを加算した出力電圧を出力することができるの
で、電流検出用抵抗に流れる双方向の電流を検出するこ
とができる。
【0116】請求項3に記載の発明によれば、請求項2
に記載の発明の効果に加えて、トランジスタの増幅率の
影響を低減できる。請求項4に記載の発明によれば、電
流検出用抵抗に生じる電圧降下に応じたデューティの出
力信号を出力することができるので、電流検出用抵抗に
流れる双方向の電流を検出することができる。
【0117】請求項5に記載の発明によれば、A/D変
換器を省略した構成にすることができ、電子機器を小型
化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の原理説明図である。
【図2】 電流監視装置のブロック回路図である。
【図3】 第一実施例の電流検出回路の回路図である。
【図4】 第一実施例の電流検出回路の特性図である。
【図5】 第二実施例の電流検出回路の回路図である。
【図6】 電流増幅率の影響を示す説明図である。
【図7】 第三実施例の電流検出回路の回路図である。
【図8】 第三実施例の電流検出回路の波形図である。
【図9】 第三実施例の電流監視装置のブロック回路図
である。
【図10】 第三実施例の電流検出回路の特性図であ
る。
【図11】 従来の電流検出回路の回路図である。
【符号の説明】
IL 充電電流 −IL 放電電流 OP1 オペアンプ Q1 第1のPNPトランジスタ Q2 第2のPNPトランジスタ Q3 第3のPNPトランジスタ Q4 第4のPNPトランジスタ R3 抵抗 R4 抵抗 R5 抵抗 Rs 電流検出用抵抗 Vo 出力電圧 VR 電圧 Q9 第5のPNPトランジスタ Q10 第6のPNPトランジスタ CP1 コンパレータ S1 信号(鋸歯状波) Vout 出力信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 敬史 愛知県春日井市高蔵寺町二丁目1844番2 富士通ヴィエルエスアイ株式会社内 (72)発明者 佐野 芳昭 愛知県春日井市高蔵寺町二丁目1844番2 富士通ヴィエルエスアイ株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電流検出用抵抗に流れる電流に応じた出
    力電圧を出力する電流検出回路において、 前記電流検出用抵抗に流れる双方向の電流に基づいて同
    電流検出用抵抗の両端に発生する電位差を入力し、その
    電位差を電流差に変化して出力する第1の変換回路部
    と、 前記第1の変換回路部の出力信号と基準電圧とを入力
    し、前記出力信号に応じた電圧を前記基準電圧に対し、
    前記双方向の電流の方向に基づいて加減算した電圧を出
    力する第2の変換回路部とから構成された電流検出回
    路。
  2. 【請求項2】 電流検出用抵抗に流れる電流に応じた出
    力電圧を出力する電流検出回路において、前記電流検出
    用抵抗の両端に、ベースが互いに接続されるとともに定
    電流駆動されるマルチコレクタトランジスタである第1
    及び第2のPNPトランジスタのエミッタを第1,第2
    の抵抗を介してそれぞれ接続し、両PNPトランジスタ
    の1つのコレクタをそれぞれベースに接続し、第1及び
    第2のPNPトランジスタの他のコレクタを第3の抵抗
    を介して互いに接続し、前記第3の抵抗の両端を第3,
    第4のPNPトランジスタのエミッタにそれぞれ接続
    し、第3のPNPトランジスタのコレクタと前記第2の
    PNPトランジスタの残りのコレクタは第1のカレント
    ミラー回路を構成する一対のNPNトランジスタのコレ
    クタにそれぞれ接続し、前記第1のPNPトランジスタ
    の残りのコレクタと前記第4のPNPトランジスタのコ
    レクタは第2のカレントミラー回路を構成する一対のN
    PNトランジスタのコレクタにそれぞれ接続し、前記第
    3,第4のPNPトランジスタのコレクタはオペアンプ
    の入力端子に接続し、前記第3のPNPトランジスタの
    ベースに第4の抵抗を介して基準電源の電圧を入力し、
    前記第4のPNPトランジスタのベースに直接基準電源
    の電圧を入力し、前記オペアンプの出力端子は第5の抵
    抗を介して前記第4のPNPトランジスタのベースに接
    続し、そのオペアンプから出力電圧を出力するようにし
    た電流検出回路。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の電流検出回路におい
    て、 前記第1,第2のPNPトランジスタの残りのコレクタ
    にはマルチコレクタトランジスタである第5,第6のP
    NPトランジスタのエミッタをそれぞれ接続し、第5,
    第6のPNPトランジスタのベースは第3の抵抗の両端
    に接続し、両PNPトランジスタの1つのコレクタは互
    いに他のトランジスタの残りのコレクタに接続するとと
    もに、前記第1,第2のカレントミラー回路を構成する
    NPNトランジスタにそれぞれ接続した電流検出回路。
  4. 【請求項4】 電流検出用抵抗に流れる電流に応じた出
    力電圧を出力する電流検出回路において、前記電流検出
    用抵抗の両端にベースが互いに接続されるとともに定電
    流駆動されるマルチコレクタトランジスタである第1及
    び第2のPNPトランジスタのエミッタを第1,第2の
    抵抗を介して接続し、両PNPトランジスタの1つのコ
    レクタをそれぞれベースに接続し、第1及び第2のPN
    Pトランジスタの他のコレクタを第3の抵抗を介して互
    いに接続し、前記第3の抵抗の両端を第3,第4のPN
    Pトランジスタのエミッタにそれぞれ接続し、第3のP
    NPトランジスタのコレクタと前記第2のPNPトラン
    ジスタの残りのコレクタは第1のカレントミラー回路を
    構成する一対のNPNトランジスタのコレクタにそれぞ
    れ接続し、前記第1のPNPトランジスタの残りのコレ
    クタと前記第4のPNPトランジスタのコレクタは第2
    のカレントミラー回路を構成する一対のNPNトランジ
    スタのコレクタにそれぞれ接続し、前記第3,第4のP
    NPトランジスタのコレクタはコンパレータの入力端子
    に接続し、前記第3のPNPトランジスタのベースに基
    準電源の電圧を入力し、前記第4のPNPトランジスタ
    のベースに外部端子を介して所定の周波数の鋸歯状波の
    信号を入力し、前記コンパレータから出力電圧を出力す
    るようにした電流検出回路。
  5. 【請求項5】 バッテリと、充電回路及び負荷回路との
    間に介在された電流検出用抵抗と、 前記電流検出用抵抗の両端に接続され、該電流検出用抵
    抗に流れる電流に応じたパルス幅の信号を出力する電流
    検出回路と、 前記電流検出回路から信号を入力し、その信号に基づい
    て前記バッテリの充電量を積算し、その積算した充電量
    に基づいて前記充電回路を制御し、前記電流検出回路か
    らの信号に基づいて前記バッテリの放電量を積算し、そ
    の積算した放電量に基づいて該バッテリの残量表示を行
    なう制御マイコンとから構成された電流監視装置。
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