KR20000071407A

KR20000071407A - 고주파 전류 검출 장치

Info

Publication number: KR20000071407A
Application number: KR1020000010651A
Authority: KR
Inventors: 노리요시 이와사키; 유지 나카미치; 다카시 시라이; 모토무 다다마
Original assignee: 이데이 노부유끼; 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2000-11-25
Also published as: TW495612B; US6351114B1; HK1033483A1; JP2000258461A; DE10010493A1; CN1173186C; CN1266188A

Abstract

회로 도체를 절단하지 않고 고정밀도로 고주파 전류를 측정하는 것.

본 발명의 고주파 전류 검출 장치(1)는, 중공부(2a)를 구비한 코어(2)와, 코어(2)의 중공부(2a)에 끼워 통하여 양단부가 중공부(2a)의 양단으로부터 각각 돌출되어 탐침부(11)를 형성하고 있는 제1 도전체(10)와, 제1 도전체(10)와 전기적으로 절연된 상태에서 코어(2)의 중공부(2a)에 삽입되는 제2 도전체(20)와, 제1 도전체(10)를 1차측 코일, 제2 도전체(20)를 2차측 코일로 하여, 제2 도전체(20)를 흐르는 고주파 전류에 따른 전압을 생성하는 저항 R과, 코어(2)의 주위에 설치되는 실드(3)를 구비하고 있다.

Description

고주파 전류 검출 장치 {HIGH FREQUENCY CURRENT DETECTOR}

본 발명은 도전체 내를 흐르는 고주파 전류를 검출하는 고주파 전류 검출 장치에 관한 것이다.

통신 기기, 컴퓨터, 오디오, 비디오 기기 등, 다양한 장치에서 고주파 전류가 사용되고 있고, 이들 장치에서는 고주파 전류가 흐르는 결과, 불필요한 전자(電磁)파가 외부에 방사될 가능성이 있다. 이와 같은 전자파가 방사되면 다른 기기에 악영향을 미치는 경우가 있으므로, 적절한 전자 방해 대책을 세울 필요가 있다.

전자 방해 대책을 세우는 데에 있어서, 먼저 전자파 발생의 원인으로 되는 고주파 전류의 크기를 측정하는 것이 중요해진다. 또, 예를 들면 대책이 세워진 제품의 검사를 행하는 경우에도, 고주파 전류를 측정할 필요가 있다.

종래, 고주파 전류의 측정은, 예를 들면 인쇄 회로 기판 상에 형성된 회로 도체를 절단하여 직접 전류계를 삽입하거나, 또는 절단 개소에 저(低)저항을 삽입하여 그 양단의 전압을 측정함으로써 행하고 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 고주파 전류의 측정에는 다음과 같은 문제가 있다. 즉, 회로 도체의 절단에 수반하여 인쇄 회로 기판 등에 흠이 생기기 때문에, 신뢰성의 유지에 난점이 생긴다. 또, 회로 도체를 절단하는 작업에는 어느 정도의 기술이 필요하며, 노력과 시간이 걸린다. 또한, 절단한 회로 도체에 전류계나 저항을 삽입함으로써, 회로 도체를 흐르는 전류의 크기가 변화하기도 하고, 주파수 대역(帶域) 폭이 변화하기 때문에 정밀도가 높은 측정을 행하는 것이 곤란하다. 또, 전류계나 저항을 삽입함으로써 장치의 동작에 영향이 발생하고, 장치의 본래의 동작 상태에 있어서의 전류 값의 측정이 어려운 경우도 있다.

도 1은 제1 실시 형태를 설명하는 개략 사시도.

도 2는 제1 실시 형태를 설명하는 회로 구성도.

도 3은 제1 실시 형태를 설명하는 개략 단면도.

도 4는 제1 실시 형태를 설명하는 자계 분포도.

도 5는 제1 실시 형태의 특성을 설명하는 도면.

도 6은 제2 실시 형태를 설명하는 개략 사시도.

도 7은 제2 실시 형태를 설명하는 회로 구성도.

도 8은 제2 실시 형태를 설명하는 개략 단면도.

도 9는 제9 실시 형태를 설명하는 자계 분포도.

[부호의 설명]

1:고주파 전류 검출 장치, 2:코어, 2a:중공부, 3:실드, 10:제1 도전체, 11:탐침부, 20:제2 도전체, 21:내부 도체, 22:외부 도체, P:회로 도체, R:저항.

따라서, 본 발명은 회로 도체를 절단하지 않고 고정밀도로 고주파 전류를 측정할 수 있는 고주파 전류 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해 이루어진 고주파 전류 검출 장치이다. 즉, 중공부(中空部)를 구비한 코어와, 코어의 중공부에 끼워 통하여 양단부가 중공부의 양단으로부터 각각 돌출되어 탐침부(探針部)를 형성하고 있는 제1 도전체와, 제1 도전체와 전기적으로 절연된 상태에서 코어의 중공부에 삽입되는 제2 도전체와, 상기 제1 도전체를 1차측 코일, 제2 도전체를 2차측 코일로 하여, 제2 도전체를 흐르는 고주파 전류에 따른 전압을 생성하는 저항과, 코어의 주위에 설치되는 실드를 구비하고 있다.

이와 같은 본 발명에서는, 제1 도전체의 2개의 탐침부를, 피(被)측정 대상의 회로 도체 상의 상이한 2점에 각각 접촉시킨다. 이로써, 회로 도체를 흐르는 고주파 전류의 일부가 제1 도전체에 분류(分流)되고, 이 분류된 전류에 의해 코어에 자계가 생성된다. 그 결과, 제2 도전체에 기전력이 여기(勵起)되어 저항에 전류가 흐르고, 저항의 양단에는 그 전류의 크기에 따른 전압이 생성된다. 또, 코어의 주변에 설치된 실드에 의해, 코어의 내부에 측정과는 무관한 전자계가 침입하는 것을 방지할 수 있고, 정밀도가 높은 측정을 행할 수 있게 된다.

다음에, 본 발명의 고주파 전류 검출 장치에 있어서의 실시 형태를 도면에 따라 설명한다. 도 1은 본 발명의 고주파 전류 검출 장치에 있어서의 제1 실시 형태를 설명하는 개략 사시도, 도 2는 제1 실시 형태를 설명하는 회로 구성도, 도 3은 제1 실시 형태를 설명하는 개략 단면도, 도 4는 제1 실시 형태를 설명하는 자계 분포도이다.

즉, 제1 실시 형태에 있어서의 고주파 전류 검출 장치(1)는, 대부분이 중공부(2a)인 페라이트제의 코어(2)와, 코어(2)의 중공부(2a)에 삽입되는 제1 도전체(10)와, 동일 축선으로 이루어지고 코어(2)의 중공부(2a)에 삽입되는 제2 도전체(20)와, 전압을 측정하기 위한 저항 R과, 코어(2)의 주위에 설치된 링형의 실드(3)로부터 구성되어 있다.

제1 도전체(10)는, 대판(帶板)형의 도전 재료에 의해 형성되고, 코어(2)의 중공부(2a)에 끼워 통하여 양단부가 중공부(2a)의 양단으로부터 각각 돌출되어 탐침부(11)를 형성하고 있다. 각 탐침부(11)는 코어(2)의 단면(端面)을 따라 대략 직각으로 절곡되어 있고, 피측정 대상으로 되는 회로 도체 P와 접촉하기 쉽게 되어 있다.

또, 동일 축선(예를 들면, 특성 임피던스 50Ω)으로 이루어지는 제2 도전체(20)는, 제1 도전체(10)와 전기적으로 절연되어 있고, 코어(2)의 중공부(2a)에서 제1 도전체(10)와 대향하도록 감겨져 있다. 상기 제2 도전체(20)에 있어서의 외부 도체(22)는, 코어(2)의 중공부(2a) 내에서 우측의 반(半) 턴부(201)와, 좌측의 반 턴부(202)로 분할되어 있다. 상기 우측의 반 턴부(201)의 끝으로부터 연장되는 내부 도체(21)는 코어(2)의 중공부(2a) 내에서 좌측의 반 턴부(202)와 접속되어 있다. 또, 좌측의 반 턴부(202)는 코어(2)의 외측에서 우측의 반 턴부(201)와 접속되어 있다.

또한, 코어(2)의 중공부(2a) 내에 있어서의 우측의 반 턴부(201)와 좌측의 반 턴부(202) 사이에는 저항 R이 전기적으로 접속되어 있다. 이와 같은 접속에 의해, 저항 R의 양단에 발생하는 전압은 제2 도전체(20)의 내부 도체(21)와 외부 도체(22) 사이에 나타나게 된다.

실드(3)는 금속 등의 양호한 도체로 이루어지고, 코어(2)의 외주를 따라 링형으로 설치되어 있다. 또, 실드(3)는 코어(2)의 외측에서 제2 도전체(20)의 외부 도체(22)와 전기적으로 접속되어 있다. 이와 같은 실드(3)에 의해, 코어(2)의 주위에 1회 감긴 쇼트 링이 구성되고, 자기 실드와 정전(靜電) 실드를 겸할 수 있게 된다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 실드(3)을 설치함으로써, 코어(3)가 쇼트 링 내에 배치되는 상태로 되고, 회로 도체 P의 근방 등에서 발생하는 불필요한 자기 등이 쇼트 링 내, 즉 코어(2)의 중공부(2a)로 침입시키지 않도록 차단할 수 있게 된다.

본 실시 형태의 고주파 전류 검출 장치(1)에서 회로 도체 P를 흐르는 고주파 전류를 검출하기 위해서는, 제1 도전체(10)의 2개의 탐침부(11)를 회로 도체 P에 접촉시킨다. 이로써, 제1 도전체(10)를 1차측 코일로 하고, 제2 도전체(20)를 2차측 코일로 하여, 저항 R의 양단에 전압이 발생하고, 이것을 동일 축선으로 이루어지는 제2 도전체(20)에서 외부의 전압계(100)로 유도한다.

즉, 제1 도전체(10)의 양쪽의 탐침부(11)를 회로 도체 P에 접촉시키면, 회로 도체 P에 흐르는 고주파 전류는 제1 도전체(10)에 분류된다. 그리고, 이 제1 도전체(10)에 흐르는 고주파 전류에 의해 코어(2)에 자계가 생성되고, 그 결과, 제2 도전체(20)에 기전력이 여기(勵起)되어 저항 R에 전류가 흐르고, 저항 R의 양단에는 그 전류의 크기에 따른 전압이 발생한다. 이 전압은 동일 축선으로 이루어지는 제2 도전체(20)에서 유도되어, 전압계(100)에 의해 측정된다.

따라서, 전압계(100)를 읽어 저항 R의 양단의 전압을 알 수 있고, 이 전압으로부터 저항 R을 흐르는 전류, 즉 제2 도전체(20)를 흐르는 전류를 알 수 있다. 그리고, 미리 제1 도전체(10)를 흐르는 전류의 크기와 제2 도전체(20)를 흐르는 전류의 크기의 관계를 실험에 의해 구해 놓음으로써, 제2 도전체(20)를 흐르는 전류의 크기로부터 제1 도전체(10)를 흐르는 전류의 크기를 취득할 수 있고, 결국, 회로 도체 P를 흐르는 고주파 전류의 크기를 검출할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 실시 형태의 고주파 전류 검출 장치(1)에서는, 피측정 대상인 회로 도체 P를 절단할 필요가 없으므로, 회로에 흠을 내지 않고 신뢰성을 손상시키지 않는다. 또, 회로 도체 P에 탐침부(11)를 접촉시키는 것만으로 회로 도체 P를 흐르는 고주파 전류를 검출할 수 있고, 노력이나 시간을 들이지 않고 측정을 행할 수 있다.

또한, 코어(2)의 주위에 실드(3)가 설치되어 있으므로, 1차측 코일로 되는 제1 도전체(10)에서 발생하는 자장에 외래의 전자계의 영향이 가해지지 않고, 회로 도체 P를 흐르는 고주파 전류를 정밀도가 양호하게 측정할 수 있게 된다.

도 5는 제1 실시 형태의 특성을 설명하는 도면으로서, (a)는 코어의 주위에 실드에 의한 쇼트 링을 구성한 경우(본 실시 형태), (b)는 쇼트 링을 구성하지 않는 경우의 특성을 각각 나타내고 있다. 그리고, 상기 도면에서 횡축은 주파수(㎒) , 종축은 게인(dB)이다.

도 5의 (a)와 같이, 코어의 주위에 쇼트 링을 구성함으로써, 도 5의 (b)와 같은 쇼트 링을 구성하지 않는 경우와 비교하여G만큼 게인이 저하되고 있다. 즉, 쇼트 링을 구성함으로써,G에 상당하는 불필요한 전자계에 의한 영향을 제거할 수 있고, 측정 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.

그리고, 검출 신호를 전압계(100)까지 유도하는 제2 도전체(20)에 페라이트 클램프 등의 노이즈 필터를 장착함으로써, 제2 도전체(20)를 타는 공통 모드 전류를 저지할 수 있고, 또한 측정 정밀도를 높일 수 있다.

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태를 설명한다. 도 6은 제2 실시 형태를 설명하는 개략 사시도, 도 7은 제2 실시 형태를 설명하는 회로 구성도, 도 8은 제2 실시 형태를 설명하는 개략 단면도, 도 9는 제2 실시 형태를 설명하는 자계 분포도이다.

즉, 제2 실시 형태에 있어서의 고주파 전류 검출 장치(1)는, 중공부(2a)를 구비한 코어(2)와, 코어(2)의 중공부(2a)에 삽입되는 제1 도전체(10)와, 동일 축선으로 이루어지고 코어(2)의 중공부(2a)에 삽입되는 제2 도전체(20)와, 전압을 측정하기 위한 저항 R을 구비하는 점에서 제1 실시 형태와 동일일하지만, 실드(3)가 코어(2) 전체를 덮는 점에서 상위하다.

즉, 실드(3)는 금속 등의 양호한 도체로 이루어지고, 코어(2)의 외주 전체를 덮는 상태로 설치되어 있다. 또, 실드(3)는 코어(2)의 외측에서 제2 도전체(20)의 외부 도체(22)와 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 실드(3)에서 코어(2)의 주위 전체를 덮는 데에 있어, 제1 도전체(10)의 각 탐침부(11)가 코어(2)로부터 바깥쪽으로 돌출되는 부분에서 실드(3)와 전기적으로 도통되지 않도록, 실드(3)의 이 부분에는 구멍이 형성되어 있고, 접착제 등으로 이루어지는 절연성 밀봉제 I에 의해 절연을 유지하도록 하고 있다.

이와 같은 실드(3)에서 자기 실드 및 정전 실드를 겸할 수 있게 된다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 상기 실드(3)를 설치함으로써, 회로 도체 P의 근방 등에서 발생하는 불필요한 자기 등이 코어(2)의 중공부(2a)로 침입하지 않도록 차단할 수 있게 된다.

제2 실시 형태의 고주파 전류 검출 장치(1)에서 회로 도체 P를 흐르는 고주파 전류를 검출하기 위해서는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1 도전체(10)의 탐침부(11)를 회로 도체 P에 접촉시킨다. 이로써, 제1 도전체(10)를 1차측 코일로 하고, 제2 도전체(20)를 2차측 코일로 하여, 저항 R의 양단에 전압이 발생하고, 이것을 동일 축선으로 이루어지는 제2 도전체(20)에서 외부의 전압계(100)로 유도한다.

상기 전압계(100)를 읽어 저항 R의 양단의 전압을 알 수 있고, 이 전압으로부터 저항 R을 흐르는 전류, 즉 제2 도전체(20)를 흐르는 전류를 알 수 있다. 그리고, 미리 제1 도전체(10)를 흐르는 전류의 크기와 제2 도전체(20)를 흐르는 전류의 크기의 관계를 실험에 의해 구해 놓음으로써, 제2 도전체(20)를 흐르는 전류의 크기로부터 제1 도전체(10)를 흐르는 전류의 크기를 취득할 수 있고, 결국, 회로 도체 P를 흐르는 고주파 전류의 크기를 검출할 수 있게 된다.

이와 같이, 제2 실시 형태의 고주파 전류 검출 장치(1)에 있어서도, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 피측정 대상인 회로 도체 P를 절단할 필요가 없으므로, 회로에 흠을 내지 않고 신뢰성을 손상시키지 않는다. 또, 회로 도체 P에 탐침부(11)를 접촉시키는 것만으로 회로 도체 P를 흐르는 고주파 전류를 검출할 수 있고, 노력이나 시간을 들이지 않고 측정을 행할 수 있다.

또한, 코어(2)의 주위 전체를 덮도록 실드(3)가 설치되어 있으므로, 1차측 코일로 되는 제1 도전체(10)에서 발생하는 자장에 외래의 전자계의 영향이 가해지지 않고, 회로 도체 P를 흐르는 고주파 전류를 정밀도 양호하게 측정할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 고주파 전류 검출 장치에 의하면 다음과 같은 효과가 있다. 즉, 도전체 내를 흐르는 고주파 전류를 검출하는 데에 있어서, 도전체를 절단할 필요가 없기 때문에, 인쇄 회로 기판 등을 흠을 내지 않고, 신뢰성이 손상되지 않게 한다. 또, 회로 도체를 절단할 필요가 없고, 단지 탐침부를 도전체에 접촉시킬 뿐이므로, 노력이나 시간은 들지 않고, 매우 용이하게 측정을 행하는 것이 가능해진다. 또한, 인접 패턴이나 근방으로부터의 전자계의 영향을 받지 않고, 고정밀도의 측정을 행하는 것이 가능해진다.

Claims

도전체 내를 흐르는 고주파 전류를 검출하는 장치로서,

중공부(中空部)를 구비한 코어와,

상기 코어의 중공부에 끼워 통하여 양단부가 상기 중공부의 양단으로부터 각각 돌출되어 탐침부(探針部)를 형성하고 있는 제1 도전체와,

상기 제1 도전체와 전기적으로 절연된 상태에서 상기 코어의 중공부에 삽입되는 제2 도전체와,

상기 제1 도전체를 1차측 코일, 상기 제2 도전체를 2차측 코일로 하여, 상기 제2 도전체를 흐르는 고주파 전류에 따른 전압을 생성하는 저항과,

상기 코어의 주위에 설치되는 실드

를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 고주파 전류 검출 장치.
제1항에 있어서,

상기 실드는 상기 코어의 주위에 링형으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 고주파 검출 장치.
제1항에 있어서,

상기 실드는 상기 코어의 주위 전체를 덮는 상태로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 고주파 전류 검출 장치.