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JP2001141756A - Current sensor - Google Patents

Current sensor

Info

Publication number
JP2001141756A
JP2001141756A JP32416099A JP32416099A JP2001141756A JP 2001141756 A JP2001141756 A JP 2001141756A JP 32416099 A JP32416099 A JP 32416099A JP 32416099 A JP32416099 A JP 32416099A JP 2001141756 A JP2001141756 A JP 2001141756A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
output
magnetic
operational amplifier
measured
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP32416099A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuma Yamaguchi
克馬 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Storage Battery Co Ltd filed Critical Japan Storage Battery Co Ltd
Priority to JP32416099A priority Critical patent/JP2001141756A/en
Publication of JP2001141756A publication Critical patent/JP2001141756A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make precisely measurable any directional current to be measured in a current sensor operated by the supply of a single power source. SOLUTION: When a current to be measured Iin is made to flow to an input coil 15, a magnetic flux is generate within a magnetic core 10, and a potential difference is caused between a pair of output terminals 14L and 14R provided on a Hall element 12. This potential difference is inputted to a pair of operational amplifiers 20 V and 20 W having a positive voltage Vcc received in the power source terminals. Since both the operational amplifiers 20 V and 20 W have reverse input polarities, only one operational amplifier 20 V takes this voltage potential as a positive input signal and outputs a positive voltage. The operational amplifier 20 V is operated so as to make a current flow to an output coil 21 V and a resistor 22 V so that the potential difference between both the input terminals is 0 V. The voltage Vout at one end of the resistor 22 to which this current Iout is carried is outputted from a sensor output terminal 23 V as a detection signal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電流センサに関
し、特に、単電源の供給を受け、被測定電流と電流セン
サとの電源とは、電気的に絶縁されて作動する電流セン
サに関する。なお、ここで、単電源とは、正及び負の出
力端子を有して、これに負荷を接続すると共に、正又は
負のいずれか一方の出力端子をグランドに接続してな
り、負荷に電力を供給するものをいう。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a current sensor, and more particularly, to a current sensor which receives a single power supply and operates while a current to be measured and a power supply of the current sensor are electrically insulated. Here, the single power source has a positive and a negative output terminal, to which a load is connected, and one of the positive and negative output terminals is connected to the ground. Means to supply

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、電流センサは、図3に示すよう
に、ギャップ3aを有する環状の磁心3の一部に被測定
電流を通電させるための入力用コイル4を巻回すると共
に、前記ギャップ3a内にホール素子5を配し、このホ
ール素子5の出力を増幅させるための増幅回路と共に、
これら磁心3等をパッケージしてなる。なお、このよう
な電流センサは、特開平8−262064号公報に掲載
されている。
2. Description of the Related Art Generally, as shown in FIG. 3, an input coil 4 for supplying a current to be measured to a part of an annular magnetic core 3 having a gap 3a is wound around the current sensor. 3a, a Hall element 5 is arranged, and together with an amplifier circuit for amplifying the output of the Hall element 5,
These magnetic cores 3 are packaged. Note that such a current sensor is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-262604.

【0003】そして、図4には、単電源(図示せず)か
ら電力を受けて作動する従来の電流センサ1の増幅回路
6が示されている。この増幅回路6は、前記ホール素子
5の出力電圧と内部基準電圧Vrf1との電位差をオペア
ンプ7に取り込み、これを増幅して出力している。従っ
て、この電流センサ1では、図5に示すように、被測定
電流が流れていないときには、内部基準電圧Vrf1に基
づくオフセット電圧Voff (例えば、2.5V)が出力
される。
FIG. 4 shows an amplifier circuit 6 of the conventional current sensor 1 which operates by receiving power from a single power supply (not shown). The amplifier circuit 6 captures the potential difference between the output voltage of the Hall element 5 and the internal reference voltage Vrf1 into an operational amplifier 7, amplifies the potential difference, and outputs the amplified voltage. Therefore, as shown in FIG. 5, when the current to be measured does not flow, the current sensor 1 outputs an offset voltage Voff (for example, 2.5 V) based on the internal reference voltage Vrf1.

【0004】なお、上記の如く、内部基準電圧Vrf1に
よって出力信号をオフセットさせた理由は、以下の通り
である。即ち、この電流センサ1は、単電源から例えば
正電圧しか受けておらず、オペアンプ7の電源端子にも
正電圧V+ しか印加されていないので(図4参照)、こ
のオペアンプ7は正電圧しか出力できない。このため、
上記オフセットを行わずに、被測定電流が流れていない
ときの出力が0Vとなるようにすると、被測定電流が一
方向に流れたときは電流測定を行えるが、その逆向きに
被測定電流が流れたときには、オペアンプ7の出力は0
Vを示したままとなり、電流測定を行えなくなってしま
うからである。
The reason why the output signal is offset by the internal reference voltage Vrf1 as described above is as follows. That is, since the current sensor 1 receives only a positive voltage from a single power supply, for example, and only the positive voltage V + is applied to the power supply terminal of the operational amplifier 7 (see FIG. 4), the operational amplifier 7 receives only the positive voltage. Cannot output. For this reason,
If the output is set to 0 V when the measured current is not flowing without performing the offset, the current can be measured when the measured current flows in one direction. When flowing, the output of the operational amplifier 7 becomes 0
This is because V remains displayed and current measurement cannot be performed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した電
流センサ1を使用する場合には、図4に示すように、オ
フセット電圧Voff をキャンセルするための補正回路8
を電流センサ1の出力側に接続する必要がある。この補
正回路8には、2つ電源(図示せず)から正電圧V+ と
負電圧V- を受けて作動するオペアンプ9が備えられ、
このオペアンプ9に、上記オフセット電圧Voff と設計
上同じ大きさの外部基準電圧Vrf2を取り込むことによ
り、オフセット電圧Voff のキャンセルを図っている。
When the above-described current sensor 1 is used, as shown in FIG. 4, a correction circuit 8 for canceling the offset voltage Voff is used.
Must be connected to the output side of the current sensor 1. The correction circuit 8 includes an operational amplifier 9 that operates by receiving a positive voltage V + and a negative voltage V- from two power supplies (not shown).
The offset voltage Voff is canceled by taking the external reference voltage Vrf2 having the same design magnitude as the offset voltage Voff into the operational amplifier 9.

【0006】しかしながら、内部及び外部の両基準電圧
Vrf1,Vrf2を生成する各回路が温度の影響を受ける
ことを考慮すると、外部基準電圧Vrf2とオフセット電
圧Voff とを完全に一致させることは困難であり、ずれ
た分の電位差が、誤差として検出結果に含まれ、正確な
測定を行えないという問題が生じる。
However, considering that each circuit for generating both the internal and external reference voltages Vrf1 and Vrf2 is affected by temperature, it is difficult to completely match the external reference voltage Vrf2 with the offset voltage Voff. In addition, a problem arises in that the difference in potential is included in the detection result as an error, and accurate measurement cannot be performed.

【0007】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、単電源の供給を受けて作動する電流センサにおい
て、いずれの向きの被測定電流も正確に測定することが
可能な電流センサの提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a current sensor capable of accurately measuring the current to be measured in any direction in a current sensor that operates by receiving a single power supply. With the goal.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る電
流センサは、被測定電流に基づく磁束が貫通する磁心
と、磁心のエアギャップ内に配された磁気検出素子と、
磁気検出素子の出力が入力側に接続されると共に、単電
源で作動する一対のオペアンプと、各オペアンプの出力
側にそれぞれ接続された一対のセンサ出力端子とを備
え、両オペアンプは、相互に入力極性を逆にして磁気検
出素子に接続されたところに特徴を有する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a current sensor comprising: a magnetic core through which a magnetic flux based on a current to be measured passes; a magnetic detecting element disposed in an air gap of the magnetic core;
The output of the magnetic sensing element is connected to the input side, and includes a pair of operational amplifiers operated by a single power supply, and a pair of sensor output terminals respectively connected to the output side of each operational amplifier. It is characterized in that it is connected to the magnetic sensing element with the polarity reversed.

【0009】請求項2の発明に係る電流センサは、被測
定電流に基づく磁束が貫通する磁心と、磁心のエアギャ
ップ内に配された磁気検出素子と、+及び−の両入力端
子に、磁気検出素子に備えた一対の出力端子がそれぞれ
接続されると共に、単電源で作動する一方のオペアンプ
と、一方のオペアンプと入力極性を逆にして、+及び−
の両入力端子に、磁気検出素子の各出力端子がそれぞれ
接続されると共に、単電源で作動する他方のオペアンプ
と、各オペアンプの出力端子とグランドとの間にそれぞ
れ接続された一対の抵抗と、各オペアンプの出力端子と
各抵抗との共通接続部分にそれぞれ接続された一対のセ
ンサ出力端子とを備え、各オペアンプの出力電流によ
り、磁心内に、被測定電流に基づく磁束と逆向きの磁束
を発生させるようにした導線を各オペアンプの出力端子
にそれぞれ1本ずつ備えたところに特徴を有する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a current sensor comprising: a magnetic core through which a magnetic flux based on a current to be measured passes; a magnetic detection element disposed in an air gap of the magnetic core; A pair of output terminals provided on the detection element are connected to each other, and one of the operational amplifiers operated by a single power supply, and the input polarity of the other operational amplifier are inverted, and + and-
Each output terminal of the magnetic detection element is connected to both input terminals, respectively, and the other operational amplifier that operates with a single power supply, and a pair of resistors respectively connected between the output terminal of each operational amplifier and the ground, It has a pair of sensor output terminals connected to the output terminal of each operational amplifier and the common connection part of each resistor.By the output current of each operational amplifier, a magnetic flux in a direction opposite to the magnetic flux based on the current to be measured is generated in the magnetic core. It is characterized in that one output wire is provided at each output terminal of each operational amplifier.

【0010】なお、上記請求項1及び請求項2におい
て、磁心とは、真空に対して、透磁率が高い物質であっ
て、例えば、環状に形成され、その環の中を導線が貫通
できるもの等をいい、本願発明では、特に外部磁界と内
部磁界のヒステリシスが小さい物質を用いるのが好まし
い。
[0010] In the first and second aspects of the present invention, the magnetic core is a substance having a high magnetic permeability with respect to vacuum, for example, is formed in an annular shape, and a conductive wire can pass through the ring. In the present invention, it is particularly preferable to use a substance having a small hysteresis between the external magnetic field and the internal magnetic field.

【0011】[0011]

【発明の作用】<請求項1の発明>被測定電流が流れる
と、磁気検出素子がその被測定電流の向き及び大きさに
対応した信号を両オペアンプに与える。ここで、両オペ
アンプは、単電源で作動するから、一極性の電圧しか出
力できない。ところが、両オペアンプは、入力極性を逆
にして磁気検出素子に接続されているから、被測定電流
がいずれか一方向に流れたときに、磁気検出素子の出力
信号は、必ずどちらか一方のオペアンプから増幅して出
力され、このとき反対側のオペアンプの出力は0Vとな
る。このようにして、被測定電流が流れる向きに応じ、
各オペアンプの出力側にそれぞれ接続された一対のセン
サ出力端子のうちいずれか一方のみから、その被測定電
流の大きさに応じた検出信号が出力される。また、被測
定電流が流れていないときには、両センサ出力端子の出
力は共に0Vとなる。
When the current to be measured flows, the magnetic sensing element gives a signal corresponding to the direction and magnitude of the current to be measured to both operational amplifiers. Here, since both operational amplifiers operate with a single power supply, they can output only a voltage of one polarity. However, since both operational amplifiers are connected to the magnetic sensing element with the input polarities reversed, when the current to be measured flows in one direction, the output signal of the magnetic sensing element is always one of the operational amplifiers. , And the output of the operational amplifier on the opposite side becomes 0V. In this way, depending on the direction in which the measured current flows,
A detection signal corresponding to the magnitude of the measured current is output from only one of the pair of sensor output terminals connected to the output side of each operational amplifier. When the measured current is not flowing, the outputs of both sensor output terminals are both 0V.

【0012】<請求項2の発明>被測定電流が流れる
と、その被測定電流に対応した向き及び大きさの磁束が
磁心内に発生し、その磁束に対応した電位差が磁気検出
素子に備えた一対の出力端子の間に生じる。そして、こ
の電位差が、両オペアンプに備えた+及び−の両入力端
子間に与えられるが、ここで、両オペアンプは、入力極
性を逆にして磁気検出素子に接続されているから、いず
れか一方のオペアンプは正の入力信号を受け、他方のオ
ペアンプの負の入力信号を受けることとなる。ところ
が、両オペアンプは、単電源で作動するから、一極性の
電圧しか出力できない。従って、いずれか一方のオペア
ンプは入力信号を増幅して出力するが、他方のオペアン
プは増幅動作を行わず、その出力は0Vとなる。
<Invention of Claim 2> When the current to be measured flows, a magnetic flux having a direction and magnitude corresponding to the current to be measured is generated in the magnetic core, and a potential difference corresponding to the magnetic flux is provided in the magnetic detecting element. It occurs between a pair of output terminals. Then, this potential difference is applied between both the + and-input terminals provided in both the operational amplifiers. Here, both the operational amplifiers are connected to the magnetic detection element with the input polarities reversed. The op amp receives a positive input signal and the other op amp receives a negative input signal. However, since both operational amplifiers operate with a single power supply, they can output only a voltage of one polarity. Therefore, one of the operational amplifiers amplifies and outputs the input signal, but the other operational amplifier does not perform the amplification operation, and the output is 0V.

【0013】さて、一方のオペアンプが増幅動作を行う
と、その出力電流により、磁心に被測定電流に基づく磁
束と逆向きの磁束が生じる。ここで、オペアンプは、+
及び−の両入力端子間の電位差が0Vとなるように動作
するという性質を有する。従って、一方のオペアンプ
は、被測定電流に基づく磁束を、オペアンプの出力電流
に基づく磁束によって相殺させて、磁気検出素子の出力
端子間の電位差を0Vにするように動作する。これによ
り、被測定電流に対応した電流が、抵抗に流れ、この抵
抗に加わる電圧だけグランドからシフトされた電圧が、
一方のセンサ出力端子から出力される。このとき、他方
のオペアンプの出力は0Vであるから、他方のセンサ出
力端子の出力は0Vとなる。また、被測定電流が逆方向
に流れたときには、上記した一方と他方とが逆となり、
さらに、被測定電流が流れていないときには、両センサ
出力端子の出力は共に0Vとなる。
When one of the operational amplifiers performs an amplifying operation, a magnetic flux in a direction opposite to the magnetic flux based on the current to be measured is generated in the magnetic core by the output current. Here, the operational amplifier is +
It has the property of operating so that the potential difference between both input terminals of-and-becomes 0V. Therefore, one of the operational amplifiers operates so that the magnetic flux based on the current to be measured is offset by the magnetic flux based on the output current of the operational amplifier, and the potential difference between the output terminals of the magnetic detection element is set to 0V. As a result, a current corresponding to the current to be measured flows through the resistor, and a voltage shifted from the ground by a voltage applied to the resistor becomes:
It is output from one sensor output terminal. At this time, since the output of the other operational amplifier is 0V, the output of the other sensor output terminal is 0V. Also, when the measured current flows in the opposite direction, the above one and the other are reversed,
Further, when the measured current is not flowing, the outputs of both sensor output terminals are both 0V.

【0014】[0014]

【発明の効果】このように、請求項1及び請求項2の発
明に係る電流センサは、単電源の供給を受けて作動する
ものであっても、従来のように検出信号にオフセット電
圧が生じないから、従来必要とされた補正回路を設ける
必要がなくなり、これにより誤差要因が抑えられて、い
ずれの向きの被測定電流も正確に測定することができ
る。
As described above, even if the current sensor according to the first and second aspects of the present invention operates by receiving a single power supply, an offset voltage is generated in the detection signal as in the prior art. Since there is no need, it is not necessary to provide a conventionally required correction circuit, whereby the error factor is suppressed, and the current to be measured in any direction can be accurately measured.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】<第1実施形態>以下、本発明の
第1実施形態を図1に基づいて説明する。本実施形態の
電流センサは、磁心10、増幅回路11等を例えばパッ
ケージしてなり、図示しない単一の外部電源から電力を
受けて用いられる。磁心10は、環状をなし、その一部
に巻数N1の入力用コイル15が巻回されている。そし
て、この入力用コイル15を構成する電線の両端が、電
流センサの一対の入力端子16,16となっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS <First Embodiment> A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The current sensor according to the present embodiment includes, for example, a package including a magnetic core 10, an amplifier circuit 11, and the like, and is used by receiving power from a single external power supply (not shown). The magnetic core 10 has an annular shape, and an input coil 15 having a number of turns N1 is wound around a part thereof. Both ends of the electric wire constituting the input coil 15 are a pair of input terminals 16 of the current sensor.

【0016】また、磁心10を形成する環の一部には、
ギャップ(図1、符号10A参照)が形成され、そのギ
ャップ内に磁気検出素子としてのホール素子12が介在
されている。ホール素子12には、図1に示すように4
つの端子が備えられ、同図において上下方に延びた電源
端子13,13には、図示しないホール素子駆動用電源
回路が接続されている。そして、同図において左右方向
に延びた一対の出力端子14L,14Rの間に、ホール
素子12を貫通する磁束に対応した電位差が出力され、
これが次述の増幅回路11で増幅される。なお、本実施
形態では、図1の矢印Aの方向を向く磁束が生じたとき
に、図1における右側に配された出力端子14Rが反対
側の出力端子14Lより電位が高くなるものとする。
Also, a part of the ring forming the magnetic core 10 includes:
A gap (see FIG. 1, reference numeral 10A) is formed, and a Hall element 12 as a magnetic detection element is interposed in the gap. As shown in FIG.
Two terminals are provided, and a power supply circuit for driving a Hall element (not shown) is connected to the power supply terminals 13 extending upward and downward in the figure. Then, a potential difference corresponding to the magnetic flux passing through the Hall element 12 is output between the pair of output terminals 14L and 14R extending in the left-right direction in FIG.
This is amplified by the amplifier circuit 11 described below. In this embodiment, it is assumed that when a magnetic flux is generated in the direction of arrow A in FIG. 1, the potential of the output terminal 14R disposed on the right side in FIG. 1 becomes higher than that of the output terminal 14L on the opposite side.

【0017】本実施形態の増幅回路11は、一対のオペ
アンプ20,20を備え、これらオペアンプ20,20
は、単電源を用いて、共に+側電源端子に正電圧Vcc
(例えば、+15V)が印加される一方、−側電源端子
がグランドに接続されている。従って、これら両オペア
ンプ20,20は正電圧しか出力できない。
The amplifying circuit 11 of the present embodiment includes a pair of operational amplifiers 20 and 20.
Uses a single power supply, and both have a positive voltage Vcc
(For example, +15 V) is applied, while the-side power supply terminal is connected to the ground. Therefore, these two operational amplifiers 20 and 20 can output only a positive voltage.

【0018】両オペアンプ20,20は、相互に入力極
性を逆にして、ホール素子12に接続されている。具体
的には、図1において上方に示したオペアンプ20(以
下、適宜、これを「第1オペアンプ20V」という)の
+入力端子と、同図において下方に示したオペアンプ2
0(以下、適宜、これを「第2オペアンプ20W」とい
う)の−入力端子とが、ホール素子12の一方の出力端
子14Rに並列接続される一方、両オペアンプ20V,
20Wの残りの入力端子同士が、ホール素子12の他方
の出力端子14Lに並列接続されている。
The operational amplifiers 20, 20 are connected to the Hall element 12 with their input polarities reversed. Specifically, the + input terminal of the operational amplifier 20 shown in the upper part of FIG. 1 (hereinafter, appropriately referred to as “first operational amplifier 20V”) and the operational amplifier 2 shown in the lower part of FIG.
0 (hereinafter, appropriately referred to as “second operational amplifier 20W”) is connected in parallel to one output terminal 14R of the Hall element 12, while both operational amplifiers 20V,
The remaining 20 W input terminals are connected in parallel to the other output terminal 14 L of the Hall element 12.

【0019】各オペアンプ20の出力には、出力用コイ
ル21と抵抗22とが直列接続され、かつ、抵抗22の
一端がグランドに接続されている。そして、出力用コイ
ル21と抵抗22との共通接続部分からそれぞれセンサ
出力端子23が引き出されている。以下、これら21〜
23を、第1又は第2のいずれのオペアンプに連なるも
のかで区別する場合には、第1オペアンプ20Vに連な
るものの符号に「V」を添付し(例えば、「出力用コイ
ル21V」)、第2オペアンプ20Wに連なるものの符
号に「W」を添付することとする(例えば、「出力用コ
イル21W」)。
An output coil 21 and a resistor 22 are connected in series to the output of each operational amplifier 20, and one end of the resistor 22 is connected to the ground. The sensor output terminals 23 are drawn out from the common connection between the output coil 21 and the resistor 22. Hereinafter, these 21-
In the case where 23 is distinguished by the one connected to the first or second operational amplifier, “V” is attached to the sign of the one connected to the first operational amplifier 20V (for example, “output coil 21V”), "W" is appended to the code of the one connected to the two operational amplifiers 20W (for example, "output coil 21W").

【0020】さて、各出力用コイル21V,21Wは、
共に磁心10に巻回されている。ここで、各出力用コイ
ル21V,21Wの巻回方向は、各オペアンプ20V,
20Wの出力電圧に基づいて各出力用コイル21V,2
1Wに電流が流れたときに、入力用コイル15による磁
束と逆向きの磁束を磁心10内に発生させるように設定
されている。従って、両出力用コイル21V,21Wの
巻回方向は、両オペアンプ20V,20Wの入力極性を
逆にしたことに対応して、相互に逆になっている。な
お、両出力用コイル21V,21Wの巻数は、共にN2
となっている。
The output coils 21V and 21W are:
Both are wound around the magnetic core 10. Here, the winding direction of each output coil 21V, 21W is the same as that of each operational amplifier 20V,
Based on the output voltage of 20W, each output coil 21V, 2
It is set so that when a current flows to 1 W, a magnetic flux in the opposite direction to the magnetic flux generated by the input coil 15 is generated in the magnetic core 10. Therefore, the winding directions of the two output coils 21V and 21W are opposite to each other in response to the reversal of the input polarities of the two operational amplifiers 20V and 20W. The number of turns of both output coils 21V and 21W is N2.
It has become.

【0021】次に、上記構成からなる本実施形態の動作
を説明する。入力用コイル15の例えば矢印C方向に被
測定電流Iinが流れると、磁心10内に例えば矢印A方
向を向いた磁束が発生する。すると、この磁束がホール
素子12を貫通し、ホール素子12に備えた一対の出力
端子14L,14Rの間に、磁束に対応した電位差が生
じ、この電位差が第1及び第2の両オペアンプ20V,
20Wに備えた+及び−の両入力端子間に与えられる。
Next, the operation of this embodiment having the above configuration will be described. When the measured current Iin flows in the input coil 15 in, for example, the direction of arrow C, a magnetic flux is generated in the magnetic core 10 in, for example, the direction of arrow A. Then, the magnetic flux penetrates the Hall element 12, and a potential difference corresponding to the magnetic flux is generated between the pair of output terminals 14L and 14R provided in the Hall element 12, and this potential difference is generated by the first and second operational amplifiers 20V and 20V.
It is provided between the + and-input terminals provided for 20W.

【0022】ここで、両オペアンプ20V,20Wは、
入力極性を逆にしてホール素子12に接続されているか
ら、いずれか一方のオペアンプは、ホール素子12の出
力端子14L,14Rの間の電位差を、正の入力信号と
して取り込み、他方のオペアンプは、負の入力信号とし
て取り込む。具体的に本実施形態では、矢印A方向に磁
束が生じたときには、ホール素子12の両出力端子14
L,14Rのうち図1の右側の出力端子14Rの電位の
方が高くなり、この出力端子14Rが+入力端子に接続
された第1オペアンプ20Vに、正の入力信号が取り込
まれる一方、第2オペアンプ20Wに、負の入力信号が
取り込まれることとなる。
Here, both operational amplifiers 20V and 20W are:
Since the input polarity is reversed and connected to the Hall element 12, one of the operational amplifiers captures the potential difference between the output terminals 14L and 14R of the Hall element 12 as a positive input signal, and the other operational amplifier Capture as a negative input signal. Specifically, in this embodiment, when a magnetic flux is generated in the direction of arrow A, both output terminals 14
The potential of the output terminal 14R on the right side of FIG. 1 is higher than the potential of the second input terminal L, 14R. A negative input signal is taken into the operational amplifier 20W.

【0023】ここで、両オペアンプ20V,20Wは、
共に電源端子に正電圧しか受けていないから、正の入力
信号を受けた第1オペアンプ20Vは、これを増幅して
正電圧を出力するが、負の入力信号を受けた第2オペア
ンプ20Wは、増幅した負電圧を出力できず、結果とし
て0Vを出力する。
Here, both operational amplifiers 20V and 20W are:
Since both receive only a positive voltage at the power supply terminal, the first operational amplifier 20V that has received the positive input signal amplifies this and outputs a positive voltage, but the second operational amplifier 20W that has received the negative input signal has The amplified negative voltage cannot be output, and as a result, 0 V is output.

【0024】さて、第1オペアンプ20Vが正電圧を出
力すると、この正電圧に基づいて第1オペアンプ20V
の出力側に連なる出力用コイル21V及び抵抗22Vに
電流Iout が流れ、磁心10に入力用コイル15による
磁束とは逆向きの(図1の矢印B方向を向いた)磁束が
生じる。ここで、一般に、オペアンプは、+及び負の両
入力端子間の電位差を0Vにするように動作するという
性質を有する。従って、第1オペアンプ20Vは、磁心
10内に生じた入力用コイル15による磁束を、出力用
コイル21Vによる磁束によって相殺させて、ホール素
子12の出力端子14L,14R間の電位差を0Vにす
るように動作する。即ち、被測定電流Iinとの間で等ア
ンペアターンの法則を満たす電流Iout(=N1/N2
*Iin)が出力用コイル21Vに流れて、磁心10内の
磁束を相殺させる。
When the first operational amplifier 20V outputs a positive voltage, the first operational amplifier 20V outputs a positive voltage based on the positive voltage.
The current Iout flows through the output coil 21V and the resistor 22V connected to the output side of FIG. 1, and a magnetic flux is generated in the magnetic core 10 in a direction opposite to the magnetic flux generated by the input coil 15 (in the direction of arrow B in FIG. 1). Here, generally, the operational amplifier has a property of operating such that the potential difference between both the positive and negative input terminals is set to 0V. Therefore, the first operational amplifier 20V cancels the magnetic flux generated by the input coil 15 generated in the magnetic core 10 by the magnetic flux generated by the output coil 21V, so that the potential difference between the output terminals 14L and 14R of the Hall element 12 becomes 0V. Works. That is, the current Iout (= N1 / N2) satisfying the law of equal ampere-turn with the current to be measured Iin.
* Iin) flows through the output coil 21V to cancel the magnetic flux in the magnetic core 10.

【0025】そして、この電流Iout が抵抗22Vに流
れて、抵抗22Vの一端に電圧Vout(=N1/N2*
Iin*R;Rは抵抗22の抵抗値)が生じ、これが一方
のセンサ出力端子23Vから出力される。また、このと
き、第2オペアンプ20Wは作動していないから、他方
のセンサ出力端子23Wの出力は0Vとなる。
Then, the current Iout flows through the resistor 22V, and a voltage Vout (= N1 / N2 *) is applied to one end of the resistor 22V.
Iin * R; R is the resistance value of the resistor 22), which is output from one sensor output terminal 23V. At this time, since the second operational amplifier 20W is not operating, the output of the other sensor output terminal 23W becomes 0V.

【0026】被測定電流Iinが逆向きに流れた場合に
は、同様の原理で、一方のセンサ出力端子23Vの出力
が0Vとなり、他方のセンサ出力端子23Wの出力が被
測定電流Iinに対応した電圧Vout(=N1/N2*Ii
n*R)を出力する。従って、一対のセンサ出力端子2
3V,23Wのうちどちらのセンサ出力端子から検出信
号が出力されたかにより、被測定電流Iinの向きを検出
できる。なお、被測定電流Iinが流れていないときに
は、両センサ出力端子23V,23Wの出力が共に0V
となる。
When the measured current Iin flows in the opposite direction, the output of one sensor output terminal 23V becomes 0V and the output of the other sensor output terminal 23W corresponds to the measured current Iin by the same principle. Voltage Vout (= N1 / N2 * Ii
n * R). Therefore, a pair of sensor output terminals 2
The direction of the measured current Iin can be detected depending on which sensor output terminal of 3 V and 23 W outputs the detection signal. When the measured current Iin is not flowing, the outputs of both sensor output terminals 23V and 23W are both 0V.
Becomes

【0027】このように本実施形態の電流センサは、単
電源の供給を受けて作動するものであるが、従来のよう
に検出信号にオフセット電圧が生じないから、従来必要
とされた補正回路を設ける必要がなくなり、これにより
誤差要因が抑えられて、いずれの向きの被測定電流も正
確に測定することができる。
As described above, the current sensor according to the present embodiment operates by receiving a single power supply. However, since the offset voltage does not occur in the detection signal as in the prior art, the conventionally required correction circuit is used. This eliminates the need to provide a current source, thereby reducing the error factor and accurately measuring the current to be measured in any direction.

【0028】<第2実施形態>本実施形態は、図2に示
されており、増幅回路30の構成のみが上記第1実施形
態とは異なる。即ち、この増幅回路30は、オペアンプ
31を用いた反転増幅回路32と、オペアンプ33を用
いた非反転増幅回路34とを、ホール素子12の一方の
出力端子14Rに並列接続してなる。そして、これらオ
ペアンプ31,33は、やはり共に+側電源端子に単電
源から正電圧Vccを受け、−側電源端子がグランドに接
続されている。そして、これらオペアンプ31,33の
出力に、一対の出力端子23V,23Wが連なってい
る。また、ホール素子12の他方の出力端子14Lは、
グランドに接続されている。なお、その他の構成につい
ては上記第1実施形態と同じであるため、重複説明は省
略する。
<Second Embodiment> This embodiment is shown in FIG. 2, and is different from the first embodiment only in the configuration of the amplifier circuit 30. That is, the amplifier circuit 30 includes an inverting amplifier circuit 32 using an operational amplifier 31 and a non-inverting amplifier circuit 34 using an operational amplifier 33 connected in parallel to one output terminal 14R of the Hall element 12. Each of the operational amplifiers 31 and 33 also receives the positive voltage Vcc from the single power supply at the + power supply terminal, and the − power supply terminal is connected to the ground. A pair of output terminals 23V and 23W are connected to the outputs of the operational amplifiers 31 and 33. The other output terminal 14L of the Hall element 12 is
Connected to ground. Note that the other configuration is the same as that of the first embodiment, and a duplicate description will be omitted.

【0029】本実施形態では、入力用コイル15に被測
定電流Iinが流れると、ホール素子12がその被測定電
流Iinに対応した電圧信号を各オペアンプ31,33に
与える。このとき、被測定電流Iinが所定方向に流れ
て、例えば正電圧が両オペアンプ31,33の入力端子
に与えられると、非反転増幅回路34は、この正電圧を
増幅して一方のセンサ出力端子23Wに正電圧を出力す
るが、反転増幅回路32は、正電圧を増幅して負電圧を
出力することができず、他方のセンサ出力端子23Vの
出力は0Vとなる。
In this embodiment, when the measured current Iin flows through the input coil 15, the Hall element 12 supplies a voltage signal corresponding to the measured current Iin to each of the operational amplifiers 31 and 33. At this time, when the measured current Iin flows in a predetermined direction and, for example, a positive voltage is applied to the input terminals of the operational amplifiers 31 and 33, the non-inverting amplifier circuit 34 amplifies the positive voltage and outputs one of the sensor output terminals. Although a positive voltage is output to 23W, the inverting amplifier circuit 32 cannot amplify the positive voltage and output a negative voltage, and the output of the other sensor output terminal 23V becomes 0V.

【0030】また、被測定電流Iinが逆方向に流れた場
合には、非反転増幅回路34と反転増幅回路32の出力
結果が逆になる。このようにして、本実施形態によって
も第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
When the measured current Iin flows in the reverse direction, the output results of the non-inverting amplifier circuit 34 and the inverting amplifier circuit 32 are reversed. In this manner, the same effects as those of the first embodiment can be obtained by the present embodiment.

【0031】<他の実施形態>本発明は、前記実施形態
に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するよ
うな実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、
下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実
施することができる。 (1)前記第2実施形態の電流センサでは、被測定電流
が一方に流れた場合と、その逆向きに流れた場合とで、
ホール素子12の出力信号を同じ増幅率で増幅していた
が、異なる増幅率で増幅してもよい。 (2)第1実施形態において、例えば、両出力用コイル
21V,21Wの巻数を、相互に異ならせて、被測定電
流Iinが流れる向きによって増幅率が異なるようにして
もよい。
<Other Embodiments> The present invention is not limited to the above embodiments. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
In addition to the following, various changes can be made without departing from the scope of the invention. (1) In the current sensor of the second embodiment, when the measured current flows in one direction and in the opposite direction,
Although the output signal of the Hall element 12 is amplified at the same amplification factor, it may be amplified at a different amplification factor. (2) In the first embodiment, for example, the number of turns of the output coils 21V and 21W may be different from each other so that the amplification factor differs depending on the direction in which the measured current Iin flows.

【0032】(3)また、前記第1実施形態の電流セン
サは、パッケージ構造を採っていたが、パッケージにせ
ずに、磁心、増幅回路等を基板上に別々に配した構成と
してもよい。
(3) Although the current sensor of the first embodiment employs a package structure, a magnetic core, an amplifier circuit, and the like may be separately arranged on a substrate without using a package.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態に係る電流センサの回路
FIG. 1 is a circuit diagram of a current sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施形態に係る電流センサの回路
FIG. 2 is a circuit diagram of a current sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】公知の電流センサの側面図FIG. 3 is a side view of a known current sensor.

【図4】従来の電流センサの回路図FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional current sensor.

【図5】従来の電流センサの入力信号と出力信号の関係
を示すグラフ
FIG. 5 is a graph showing a relationship between an input signal and an output signal of a conventional current sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…磁心 12…ホール素子(磁気検出素子) 14L,14R…出力端子 20,31,33…オペアンプ 20V…第1オペアンプ 20W…第2オペアンプ 21V,21W…出力用コイル(導線) 22…抵抗 23…センサ出力端子 Iin…被測定電流 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Magnetic core 12 ... Hall element (magnetic detection element) 14L, 14R ... Output terminal 20, 31, 33 ... Operational amplifier 20V ... 1st operational amplifier 20W ... 2nd operational amplifier 21V, 21W ... Output coil (conductive wire) 22 ... Resistance 23 ... Sensor output terminal Iin: measured current

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定電流に基づく磁束が貫通する磁心
と、 前記磁心のエアギャップ内に配された磁気検出素子と、 前記磁気検出素子の出力が入力側に接続されると共に、
単電源で作動する一対のオペアンプと、 前記各オペアンプの出力側にそれぞれ接続された一対の
センサ出力端子とを備え、 前記両オペアンプは、相互に入力極性を逆にして前記磁
気検出素子に接続されたことを特徴とする電流センサ。
A magnetic core through which a magnetic flux based on a current to be measured passes; a magnetic detecting element disposed in an air gap of the magnetic core; an output of the magnetic detecting element is connected to an input side;
A pair of operational amplifiers operated by a single power supply; and a pair of sensor output terminals respectively connected to the output side of each of the operational amplifiers. The both operational amplifiers are connected to the magnetic detection element with their input polarities reversed. Current sensor characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 被測定電流に基づく磁束が貫通する磁心
と、 前記磁心のエアギャップ内に配された磁気検出素子と、 +及び−の両入力端子に、前記磁気検出素子に備えた一
対の出力端子がそれぞれ接続されると共に、単電源で作
動する一方のオペアンプと、 前記一方のオペアンプと入力極性を逆にして、+及び−
の両入力端子に、前記磁気検出素子の各出力端子がそれ
ぞれ接続されると共に、単電源で作動する他方のオペア
ンプと、 前記各オペアンプの出力端子とグランドとの間にそれぞ
れ接続された一対の抵抗と、 前記各オペアンプの出力端子と前記各抵抗との共通接続
部分にそれぞれ接続された一対のセンサ出力端子とを備
え、 前記各オペアンプの出力電流により、前記磁心内に、前
記被測定電流に基づく磁束と逆向きの磁束を発生させる
ようにした導線を前記各オペアンプの出力端子にそれぞ
れ1本ずつ備えたことを特徴とする電流センサ。
2. A magnetic core through which a magnetic flux based on a current to be measured penetrates; a magnetic detecting element disposed in an air gap of the magnetic core; and a pair of + and-input terminals, Output terminals are connected to each other, and one operational amplifier that operates with a single power supply;
Each output terminal of the magnetic detection element is connected to both input terminals of the other, and the other operational amplifier operated by a single power supply, and a pair of resistors respectively connected between the output terminal of each operational amplifier and ground. And a pair of sensor output terminals respectively connected to an output terminal of each of the operational amplifiers and a common connection portion of each of the resistors, and an output current of each of the operational amplifiers is used in the magnetic core based on the current to be measured. A current sensor comprising: a conducting wire configured to generate a magnetic flux in a direction opposite to a magnetic flux at an output terminal of each of the operational amplifiers.
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