特許 7216058 電流センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-23

(45)【発行日】2023-01-31

(54)【発明の名称】電流センサ

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/20 20060101AFI20230124BHJP

   G01R 19/00 20060101ALI20230124BHJP

【ＦＩ】

G01R15/20 C

G01R19/00 B

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020161336

(22)【出願日】2020-09-25

(65)【公開番号】P2022054256

(43)【公開日】2022-04-06

【審査請求日】2022-02-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】596157780

【氏名又は名称】横河計測株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100188307

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 昌宏

(74)【代理人】

【識別番号】100169823

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 雄郎

(72)【発明者】

【氏名】品川 貴宣

(72)【発明者】

【氏名】南 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】吉原 智朗

(72)【発明者】

【氏名】坂本 和輝

【審査官】島田 保

(56)【参考文献】

【文献】中国実用新案第２０７３８０１１５（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開２０１２－２２５６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１６８６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－７４３４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－９７９７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ １５／００－１７／２２

Ｇ０１Ｒ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定電流が流れる導線の周囲を囲むように配置可能な磁性コアと、
前記磁性コアの内部の磁束を検出する磁気センサと、
前記磁気センサの出力を増幅し、前記磁気センサの出力に応じた電流を出力するアンプと、
前記磁性コアに巻かれて配置され、前記アンプが出力する電流を前記磁束を打ち消す方向に流す帰還コイルと、
前記帰還コイルとグランドとの間に配置されるシャント抵抗と、
前記シャント抵抗の両端の電圧を増幅する差動増幅器と、
前記差動増幅器の基準電位を出力するマイナス出力端子と、
前記マイナス出力端子と前記グランドとの間に配置される制限抵抗と、
を備える、電流センサ。

【請求項2】

請求項１に記載の電流センサにおいて、
前記電流センサが検出した電流を測定する測定装置のグランド電圧端子に接続されるグランド電圧端子をさらに備える、電流センサ。

【請求項3】

請求項２に記載の電流センサにおいて、
前記測定装置は、測定回路と、電源回路とを備え、
前記マイナス出力端子は、前記測定回路のマイナス側の入力に接続されるマイナス入力端子と接続され、
前記測定装置の前記グランド電圧端子は、前記電源回路のグランドに接続されている、
電流センサ。

【請求項4】

請求項３に記載の電流センサにおいて、
前記制限抵抗の抵抗値は、前記マイナス出力端子と前記マイナス入力端子とを接続する配線の配線抵抗である第１配線抵抗の抵抗値より大きく、且つ、前記電流センサの前記グランド電圧端子と前記測定装置の前記グランド電圧端子とを接続する配線の配線抵抗である第２配線抵抗の抵抗値より大きい、電流センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電流センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ゼロフラックス方式の電流センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

ゼロフラックス方式の電流センサは、被測定電流の周囲に配置された磁性コアに発生する磁束を打ち消すように、磁性コアに巻かれた帰還コイルに電流を流す。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２００６／１２９３８９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ゼロフラックス方式の電流センサによって測定する電流の精度を向上させることが求められている。

【0006】

そこで、本開示は、ゼロフラックス方式によって測定する電流の精度を向上させることが可能な電流センサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

幾つかの実施形態に係る電流センサは、被測定電流が流れる導線の周囲を囲むように配置可能な磁性コアと、前記磁性コアの内部の磁束を検出する磁気センサと、前記磁気センサの出力を増幅し、前記磁気センサの出力に応じた電流を出力するアンプと、前記磁性コアに巻かれて配置され、前記アンプが出力する電流を前記磁束を打ち消す方向に流す帰還コイルと、前記帰還コイルとグランドとの間に配置されるシャント抵抗と、前記シャント抵抗の両端の電圧を増幅する差動増幅器と、前記差動増幅器の基準電位を出力するマイナス出力端子と、前記マイナス出力端子と前記グランドとの間に配置される制限抵抗と、を備える。このような電流センサによれば、ゼロフラックス方式によって測定する電流の精度を向上させることが可能である。

【0008】

一実施形態に係る電流センサにおいて、前記電流センサが検出した電流を測定する測定装置のグランド電圧端子に接続されるグランド電圧端子をさらに備えていてもよい。これにより、電流センサのグランドと測定装置のグランドとを接続することができる。

【0009】

一実施形態に係る電流センサにおいて、前記測定装置は、測定回路と、電源回路とを備え、前記マイナス出力端子は、前記測定回路のマイナス側の入力に接続されるマイナス入力端子と接続され、前記測定装置の前記グランド電圧端子は、前記電源回路のグランドに接続されていてもよい。

【0010】

一実施形態に係る電流センサにおいて、前記制限抵抗の抵抗値は、前記マイナス出力端子と前記マイナス入力端子とを接続する配線の配線抵抗である第１配線抵抗の抵抗値より大きく、且つ、前記電流センサの前記グランド電圧端子と前記測定装置の前記グランド電圧端子とを接続する配線の配線抵抗である第２配線抵抗の抵抗値より大きくてよい。このように、制限抵抗の抵抗値が第１配線抵抗の抵抗値及び第２配線抵抗の抵抗値より大きいことにより、電流センサのマイナス出力端子から測定装置のマイナス入力端子へ流れる電流を低減することができ、マイナス出力端子とマイナス入力端子との間の電位差を低減することができる。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、ゼロフラックス方式によって測定する電流の精度を向上させることが可能な電流センサを提供するこができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】一実施形態に係る電流センサが測定装置と接続されている様子を示す概略構成図である。

【図2】制限抵抗と測定誤差との関係の一例を示す表である。

【図3】制限抵抗と測定誤差との関係の一例を示すグラフである。

【図4】比較例に係る電流センサが測定装置と接続されている様子を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して説明する。

【0014】

図１は、一実施形態に係る電流センサ１００が測定装置２００と接続されている様子を示す概略構成図である。図１を参照して、電流センサ１００の構成及び機能の概略について説明する。

【0015】

電流センサ１００は、ゼロフラックス方式の電流センサである。電流センサ１００は、導線３００に流れる被測定電流を非接触で検出することが可能である。電流センサ１００は、測定装置２００と電気的に接続される。

【0016】

測定装置２００は、電流センサ１００が検出した電流を測定する測定装置である。測定装置２００は、測定回路２１０と、電源回路２２０とを備える。

【0017】

測定回路２１０は、電流センサ１００が検出した電流を測定する回路である。電源回路２２０は、電流センサ１００に電源を供給する回路である。

【0018】

電流センサ１００は、測定装置２００と電気的に接続するための端子として、プラス出力端子１００Ａと、マイナス出力端子１００Ｂと、プラス電圧入力端子１００Ｃと、グランド電圧端子１００Ｄと、マイナス電圧入力端子１００Ｅとを備える。

【0019】

プラス出力端子１００Ａは、後述する差動増幅器１１０の出力信号を出力する端子である。マイナス出力端子１００Ｂは、後述する差動増幅器１１０の基準電位を出力する端子である。プラス電圧入力端子１００Ｃは、測定装置２００の電源回路２２０から、プラス電圧の供給を受ける端子である。グランド電圧端子１００Ｄは、測定装置２００の電源回路２２０のグランドと接続される端子である。マイナス電圧入力端子１００Ｅは、測定装置２００の電源回路２２０から、マイナス電圧の供給を受ける端子である。

【0020】

測定装置２００は、電流センサ１００と電気的に接続するための端子として、プラス入力端子２００Ａと、マイナス入力端子２００Ｂと、プラス電圧出力端子２００Ｃと、グランド電圧端子２００Ｄと、マイナス電圧出力端子２００Ｅとを備える。

【0021】

プラス入力端子２００Ａは、電流センサ１００の差動増幅器１１０が出力する出力信号の入力を受け付ける端子である。プラス入力端子２００Ａは、測定回路２１０のプラス側の入力に接続されている。マイナス入力端子２００Ｂは、電流センサ１００の差動増幅器１１０から、差動増幅器１１０の基準電位の入力を受け付ける端子である。マイナス入力端子２００Ｂは、測定回路２１０のマイナス側の入力に接続されている。

【0022】

プラス電圧出力端子２００Ｃは、電源回路２２０が生成するプラス電圧を電流センサ１００に供給するための端子である。グランド電圧端子２００Ｄは、電源回路２２０のグランドと接続されている端子である。マイナス電圧出力端子２００Ｅは、電源回路２２０が生成するマイナス電圧を電流センサ１００に供給するための端子である。

【0023】

図１に示すように、マイナス入力端子２００Ｂは、測定装置２００の内部において、グランド電圧端子２００Ｄとショートしている。

【0024】

電流センサ１００のプラス出力端子１００Ａは、測定装置２００のプラス入力端子２００Ａと、ケーブルなどの配線によって接続される。電流センサ１００のマイナス出力端子１００Ｂは、測定装置２００のマイナス入力端子２００Ｂと、ケーブルなどの配線によって接続される。電流センサ１００のプラス電圧入力端子１００Ｃは、測定装置２００のプラス電圧出力端子２００Ｃと、ケーブルなどの配線によって接続される。電流センサ１００のグランド電圧端子１００Ｄは、測定装置２００のグランド電圧端子２００Ｄと、ケーブルなどの配線によって接続される。電流センサ１００のマイナス電圧入力端子１００Ｅは、測定装置２００のマイナス電圧出力端子２００Ｅと、ケーブルなどの配線によって接続される。

【0025】

電流センサ１００は、磁性コア１０１と、磁気センサ１０２と、アンプ１０３と、帰還コイル１０４と、シャント抵抗１０５と、差動増幅器１１０と、制限抵抗１１６とを備える。

【0026】

磁性コア１０１は、被測定電流が流れる導線３００の周囲を囲むように配置可能である。導線３００に被測定電流が流れると、被測定電流の周囲に磁界が発生する。被測定電流の周囲に磁界が発生すると、磁性コア１０１の内部に磁束が発生する。

【0027】

磁気センサ１０２は、磁性コア１０１と磁気結合可能な位置に配置されている。磁気センサ１０２は、磁性コア１０１の内部に発生した磁束を検出する。磁気センサ１０２は、検出した磁束に応じた信号を出力する。磁気センサ１０２は、検出した磁束に応じた信号を、電圧として出力してもよいし電流として出力してもよい。磁気センサ１０２は、任意のタイプの磁気センサであってよい。磁気センサ１０２は、例えば、フラックスゲート素子、ホール素子などであってよい。

【0028】

アンプ１０３は、磁気センサ１０２の出力する信号を増幅し、磁気センサ１０２の出力に応じた電流を出力する。アンプ１０３が出力する電流は、帰還コイル１０４を流れる。アンプ１０３は、プラス電源３１及びマイナス電源３２に接続されている。プラス電源３１は、プラス電圧入力端子１００Ｃに接続されている。マイナス電源３２は、マイナス電圧入力端子１００Ｅに接続されている。

【0029】

アンプ１０３が出力する電流は、プラス電源３１又はマイナス電源３２から供給される。アンプ１０３が出力する電流が、プラス電源３１とマイナス電源３２のいずれから供給されるかは、アンプ１０３が出力する電流の向きによる。図１は、プラス電源３１からアンプ１０３に電流Ｉ_Ｓが供給され、アンプ１０３が電流Ｉ_Ｓを出力している場合を示している。

【0030】

帰還コイル１０４は、磁性コア１０１に巻かれて配置されている。帰還コイル１０４に電流が流れると、帰還コイル１０４は、帰還コイル１０４の内部に磁界を発生させる。その結果、帰還コイル１０４は、磁性コア１０１の内部に磁束を発生させる。帰還コイル１０４は、被測定電流に応じて磁性コア１０１が磁性コア１０１の内部に発生させた磁束を打ち消す方向に、アンプ１０３が出力する電流を流す。すなわち、帰還コイル１０４は、磁性コア１０１が被測定電流に応じて発生させた磁束を打ち消す向きに巻かれている。

【0031】

帰還コイル１０４が発生する磁界によって磁性コア１０１が被測定電流に応じて発生させた磁束が打ち消されることにより、磁性コア１０１の内部の磁束は、ほぼゼロになる。

【0032】

シャント抵抗１０５は、帰還コイル１０４とグランド３３との間に配置されている。グランド３３は、電流センサ１００のグランドである。シャント抵抗１０５の一端は、帰還コイル１０４と電気的に接続している。また、シャント抵抗１０５の他端は、グランド３３と電気的に接続している。

【0033】

アンプ１０３が出力して帰還コイル１０４及びシャント抵抗１０５を流れた電流は、グランド３３に流れ込む。

【0034】

帰還コイル１０４に流れる電流は、被測定電流に応じて磁性コア１０１が磁性コア１０１の内部に発生させた磁束を打ち消す電流であるため、被測定電流に比例している。したがって、シャント抵抗１０５に流れる電流は、被測定電流に比例している。シャント抵抗１０５の両端の電圧は、シャント抵抗１０５に流れる電流に比例するため、シャント抵抗１０５の両端の電圧は、被測定電流に比例している。

【0035】

そうすると、シャント抵抗１０５の両端の電圧を測定することで、導線３００に流れる被測定電流の値を測定することができる。このような構成であることから、電流センサ１００は、ゼロフラックス方式の電流センサである。ゼロフラックス方式である電流センサ１００は、被測定電流が直流と交流のいずれであっても、被測定電流の値を被測定電流に接触することなく高精度で測定することができる。

【0036】

差動増幅器１１０は、シャント抵抗１０５の両端の電圧の電圧差を増幅して出力する。差動増幅器１１０は、入力端子１１０Ａと、入力端子１１０Ｂと、出力端子１１０Ｃと、基準端子１１０Ｄとを備える。

【0037】

入力端子１１０Ａは、シャント抵抗１０５の一端に電気的に接続されている。入力端子１１０Ｂは、シャント抵抗１０５の他端に電気的に接続されている。出力端子１１０Ｃは、プラス出力端子１００Ａに電気的に接続されている。基準端子１１０Ｄは、制限抵抗１１６を介してグランド３３に電気的に接続されている。また、制限抵抗１１６は、マイナス出力端子１００Ｂに電気的に接続されている。

【0038】

差動増幅器１１０は、入力端子１１０Ａと入力端子１１０Ｂとの間の電圧差を増幅し、増幅した信号を出力端子１１０Ｃに出力する。基準端子１１０Ｄは、差動増幅器１１０の基準電位を出力する。すなわち、出力端子１１０Ｃから出力される差動増幅器１１０の出力信号は、基準端子１１０Ｄにおける基準電位を基準とした信号である。

【0039】

なお、入力端子１１０Ａ、入力端子１１０Ｂ、出力端子１１０Ｃ及び基準端子１１０Ｄは、「端子」との名称がついているが、端子のような構造を有さない単なる配線であってもよい。

【0040】

差動増幅器１１０は、第１抵抗１１１と、第２抵抗１１２と、第３抵抗１１３と、第４抵抗１１４と、オペアンプ１１５とを備える。

【0041】

第１抵抗１１１の一端は、入力端子１１０Ａに電気的に接続されている。第１抵抗１１１の他端は、オペアンプ１１５の反転入力端子及び第２抵抗１１２に電気的に接続されている。

【0042】

第２抵抗１１２の一端は、オペアンプ１１５の反転入力端子及び第１抵抗１１１に電気的に接続されている。第２抵抗１１２の他端は、出力端子１１０Ｃに電気的に接続されている。

【0043】

第３抵抗１１３の一端は、入力端子１１０Ｂに電気的に接続されている。第３抵抗１１３の他端は、オペアンプ１１５の非反転入力端子及び第４抵抗１１４に電気的に接続されている。

【0044】

第４抵抗１１４の一端は、オペアンプ１１５の非反転入力端子及び第３抵抗１１３に電気的に接続されている。第４抵抗１１４の他端は、基準端子１１０Ｄに電気的に接続されている。

【0045】

このような構成を有することにより、差動増幅器１１０は、シャント抵抗１０５に流れる電流に対応する電圧を、プラス出力端子１００Ａに出力することができる。この際、差動増幅器１１０がプラス出力端子１００Ａから出力する信号の基準電位は、マイナス出力端子１００Ｂから出力される。

【0046】

差動増幅器１１０の構成は、図１に示した構成に限定されない。差動増幅器１１０は、他の構成の差動増幅器であってもよい。

【0047】

制限抵抗１１６は、基準端子１１０Ｄとグランド３３との間に配置されている。制限抵抗１１６の一端は、基準端子１１０Ｄに電気的に接続している。また、制限抵抗１１６の一端は、基準端子１１０Ｄを介して、マイナス出力端子１００Ｂにも電気的に接続している。制限抵抗１１６の他端は、グランド３３に電気的に接続している。

【0048】

続いて、電流センサ１００における電流の流れについて、図１を参照して説明する。

【0049】

アンプ１０３が帰還コイル１０４に流す電流Ｉ_Ｓは、測定装置２００の電源回路２２０によって供給される。電源回路２２０が供給する電流は、プラス電圧出力端子２００Ｃ、プラス電圧入力端子１００Ｃ及びプラス電源３１を経由して、アンプ１０３に供給される。アンプ１０３は、電源回路２２０から供給された電流を出力する。

【0050】

アンプ１０３が出力する電流Ｉ_Ｓは、帰還コイル１０４及びシャント抵抗１０５を経由して、グランド３３に流れ込む。

【0051】

測定装置２００の電源回路２２０から供給されて電流センサ１００のグランド３３に流れ込んだ電流Ｉ_Ｓは、２つの経路を通って、電源回路２２０のグランドに戻る。

【0052】

第１の経路は、制限抵抗１１６、基準端子１１０Ｄ、マイナス出力端子１００Ｂ、第１配線抵抗１０及びマイナス入力端子２００Ｂを経由して、電源回路２２０のグランドに戻る経路である。ここで、第１配線抵抗１０は、マイナス出力端子１００Ｂとマイナス入力端子２００Ｂとを接続する配線の抵抗である。マイナス出力端子１００Ｂとマイナス入力端子２００Ｂとを接続する配線は、例えばケーブルであってよい。第１の経路には、電流Ｉ_Ｐが流れるものとする。

【0053】

第２の経路は、グランド電圧端子１００Ｄ、第２配線抵抗２０及びグランド電圧端子２００Ｄを経由して、電源回路２２０のグランドに戻る経路である。ここで、第２配線抵抗２０は、グランド電圧端子１００Ｄとグランド電圧端子２００Ｄとを接続する配線の抵抗である。グランド電圧端子１００Ｄとグランド電圧端子２００Ｄとを接続する配線は、例えばケーブルであってよい。第２の経路には、電流Ｉ_Ｒが流れるものとする。

【0054】

電源回路２２０がアンプ１０３に供給する電流Ｉ_Ｓは、第１の経路及び第２の経路の２つの経路で電源回路２２０のグランドに戻ってくる。したがって、電源回路２２０がアンプ１０３に供給する電流Ｉ_Ｓと、第１の経路を流れる電流Ｉ_Ｐと、第２の経路を流れる電流Ｉ_Ｒとの間には、以下の関係が成り立つ。
Ｉ_Ｓ＝Ｉ_Ｐ＋Ｉ_Ｒ

【0055】

第１の経路の抵抗値は、制限抵抗１１６の抵抗値と第１配線抵抗１０の抵抗値との和である。第２の経路の抵抗値は、第２配線抵抗２０の抵抗値である。ここで、制限抵抗１１６の抵抗値は、第１配線抵抗１０の抵抗値及び第２配線抵抗２０の抵抗値よりも十分に大きい値である。

【0056】

第１配線抵抗１０及び第２配線抵抗２０はケーブルなどの配線抵抗であるため、例えば、数１０ｍΩ程度の抵抗値である。制限抵抗１１６は、これよりも十分に大きい抵抗値を有する抵抗である。制限抵抗１１６は、例えばチップ抵抗であってよい。

【0057】

制限抵抗１１６の抵抗値が第１配線抵抗１０の抵抗値及び第２配線抵抗２０の抵抗値よりも十分に大きい値であるため、第１の経路の抵抗値は第２の経路の抵抗値よりも大きい。その結果、電源回路２２０が供給する電流Ｉ_Ｓは、ほとんど第２の経路を通って電源回路２２０のグランドに戻る。すなわち、第１の経路を流れる電流Ｉ_Ｐは、非常に小さい電流となる。

【0058】

第１の経路を流れる電流Ｉ_Ｐが小さくなると、マイナス出力端子１００Ｂとマイナス入力端子２００Ｂとの間の電位差が小さくなる。その結果、電流センサ１００が検出した被測定電流を測定回路２１０が測定する際の測定誤差が低減される。なぜなら、差動増幅器１１０がプラス出力端子１００Ａから出力する出力信号はマイナス出力端子１００Ｂの電位を基準とした信号であり、測定回路２１０は、プラス入力端子２００Ａに端子に入力される信号をマイナス入力端子２００Ｂの電位を基準として測定するからである。

【0059】

（測定誤差の計算例）
図２及び図３に、制限抵抗１１６の抵抗値と測定誤差との関係を計算した一例を示す。図２は、計算結果を表として示したものである。図３は、計算結果をグラフとして示したものである。

【0060】

図２及び図３に示す結果は、以下の条件を前提として計算したものである。
＜条件＞
シャント抵抗１０５＝２．５Ω
第１抵抗１１１＝１０ｋΩ
第２抵抗１１２＝４０ｋΩ
第３抵抗１１３＝１０ｋΩ
第４抵抗１１４＝４０ｋΩ
オペアンプ１１５は理想オペアンプ
第１配線抵抗１０＝２０ｍΩ
第２配線抵抗２０＝６０ｍΩ
Ｉ_Ｓ＝４００ｍＡ

【0061】

図２及び図３に示すように、測定誤差は、制限抵抗１１６の抵抗値に対して反比例の関係にある。したがって、制限抵抗１１６の抵抗値が大きくなるにつれて、測定誤差は小さくなる。ただし、制限抵抗１１６の抵抗値が大きくなるにつれて、測定誤差の低減は緩やかになる。

【0062】

測定誤差の目標値がある場合、制限抵抗１１６の抵抗値は、測定誤差の目標値を達成することができる抵抗値とすればよい。

【0063】

制限抵抗１１６の抵抗値を大きくし過ぎると、差動増幅器１１０が外乱による影響を受けるリスクが高まる。そのため、制限抵抗１１６の抵抗値は、必要以上に大きくしないことが望ましい。制限抵抗１１６の抵抗値は、例えば、数オーム程度が好適である。

【0064】

制限抵抗１１６は、第１抵抗１１１、第２抵抗１１２、第３抵抗１１３及び第４抵抗１１４のように、高精度の抵抗であることを必要とされない。また、制限抵抗１１６は、数Ω程度といったような小さな抵抗値でよく、流れる電流も小さいため、汎用的な小型の抵抗であってよい。すなわち、制限抵抗１１６は、安価で小型の抵抗であってよい。

【0065】

（比較例）
図４に比較例に係る電流センサ４００を示す。比較例に係る電流センサ４００は、図１に示した電流センサ１００が備えている制限抵抗１１６を備えていないという点で、図１に示した電流センサ１００と相違する。

【0066】

比較例に係る電流センサ４００が備える差動増幅器４１０の第４抵抗１１４は、図１に示したような制限抵抗１１６を介さずに、グランド３３に直接接続している。

【0067】

そのため、導線３００に流れる被測定電流を図４に示した構成で測定する場合、第１の経路の抵抗値は、第１配線抵抗１０の抵抗値である。また、第２の経路の抵抗値は、第２配線抵抗２０の抵抗値である。すなわち、第１の経路の抵抗値は、第２の経路の抵抗値とほぼ同程度である。

【0068】

したがって、比較例に係る構成においては、第１の経路を流れる電流Ｉ_Ｐは、第２の経路を流れる電流Ｉ_Ｒとほぼ同程度となり、第１の経路を流れる電流Ｉ_Ｐは、電源回路２２０が電流センサ４００に供給する電流の半分程度となる。

【0069】

比較例においては、このような大きな電流が第１の経路に流れるため、マイナス出力端子１００Ｂとマイナス入力端子２００Ｂとの間の電位差が大きくなってしまう。すなわち、差動増幅器１１０が出力の基準とするマイナス出力端子１００Ｂの電位と、測定回路２１０が測定の基準とするマイナス入力端子２００Ｂの電位との差が大きくなるため、測定回路２１０による測定の測定誤差が大きくなってしまう。

【0070】

本実施形態に係る電流センサ１００は、制限抵抗１１６を備えることで、比較例に係る電流センサ４００と比べて、測定誤差を低減することができる。

【0071】

以上のような一実施形態に係る電流センサ１００によれば、ゼロフラックス方式によって測定する電流の精度を向上させることができる。より具体的には、電流センサ１００は、被測定電流が流れる導線３００の周囲を囲むように配置可能な磁性コア１０１と、磁性コア１０１の内部の磁束を検出する磁気センサ１０２と、磁気センサ１０２の出力を増幅し磁気センサ１０２の出力に応じた電流を出力するアンプ１０３と、磁性コア１０１に巻かれて配置されアンプ１０３が出力する電流を、磁束を打ち消す方向に流す帰還コイル１０４と、帰還コイル１０４とグランド３３との間に配置されるシャント抵抗１０５と、シャント抵抗１０５の両端の電圧を増幅する差動増幅器１１０とを備える、ゼロフラックス方式の電流センサである。電流センサ１００は、マイナス出力端子１００Ｂとグランド３３との間に配置される制限抵抗１１６とを備えるため、マイナス出力端子１００Ｂからマイナス入力端子２００Ｂに流れる電流を低減することができ、マイナス出力端子１００Ｂとマイナス入力端子２００Ｂとの電位差を低減することができるため、電流センサ１００が検出する電流を測定装置２００が測定する際の誤差を低減することができる。

【0072】

また、電流センサ１００において、制限抵抗１１６は汎用の抵抗素子でよいため、低コストで電流を測定する際の誤差を低減することができる。また、制限抵抗１１６は例えばチップ抵抗でよいため、小さな実装スペースで制限抵抗１１６を導入することができる。

【0073】

本開示は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。従って、先の記述は例示的であり、これに限定されない。開示の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含される。

【0074】

例えば、上述した各構成部の配置及び個数等は、上記の説明及び図面における図示の内容に限定されない。各構成部の配置及び個数等は、その機能を実現できるのであれば、任意に構成されてもよい。

【0075】

上述した実施形態において、電源回路２２０が、プラス電圧出力端子２００Ｃ及びプラス電圧入力端子１００Ｃを介して、電流センサ１００のプラス電源３１に電流を供給している場合を例に挙げて説明したが、電源回路２２０は、マイナス電圧出力端子２００Ｅ及びマイナス電圧入力端子１００Ｅを介して、電流センサ１００のマイナス電源３２に電流を供給する場合もある。

【符号の説明】

【0076】

１０ 第１配線抵抗
２０ 第２配線抵抗
３１ プラス電源
３２ マイナス電源
３３ グランド
１００ 電流センサ
１００Ａ プラス出力端子
１００Ｂ マイナス出力端子
１００Ｃ プラス電圧入力端子
１００Ｄ グランド電圧端子
１００Ｅ マイナス電圧入力端子
１０１ 磁性コア
１０２ 磁気センサ
１０３ アンプ
１０４ 帰還コイル
１０５ シャント抵抗
１１０ 差動増幅器
１１０Ａ 入力端子
１１０Ｂ 入力端子
１１０Ｃ 出力端子
１１０Ｄ 基準端子
１１１ 第１抵抗
１１２ 第２抵抗
１１３ 第３抵抗
１１４ 第４抵抗
１１５ オペアンプ
１１６ 制限抵抗
２００ 測定装置
２００Ａ プラス入力端子
２００Ｂ マイナス入力端子
２００Ｃ プラス電圧出力端子
２００Ｄ グランド電圧端子
２００Ｅ マイナス電圧出力端子
２１０ 測定回路
２２０ 電源回路
３００ 導線
４００ 電流センサ
４１０ 差動増幅器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】