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公開番号2025163840
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-30
出願番号2024067404
出願日2024-04-18
発明の名称電流センサ装置
出願人株式会社トーキン
代理人個人,個人,個人
主分類G01R 15/18 20060101AFI20251023BHJP(測定;試験)
要約【課題】振幅の大きい交流成分を誤って直流電流として検出することのない電流センサ装置を提供すること。
【解決手段】電流センサ装置10は、自励発振回路20と、デューティ比算出部42と、クロック導入部44と、リサンプリング部46と、ローパスフィルタ48とを備える。自励発振回路20は、環状の磁性コア22を有する。一次導体70は、磁性コ22アの内側に通される。自励発振回路20は、一次導体70に流れる電流に応じて、パルス信号を生成すると共にパルス信号に基づいて動作する。デューティ比算出部42は、パルス信号のデューティ比を算出してデューティ比信号を出力する。クロック導入部44は、一定の周波数を有するクロック信号を生成する。リサンプリング部46は、クロック信号に基づいてデューティ比信号をリサンプリングする。ローパスフィルタ48は、リサンプリング信号を積分する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
一次導体に流れる電流を検知する自励発振型の電流センサ装置であって、
前記電流センサ装置は、自励発振回路と、デューティ比算出部と、クロック導入部と、リサンプリング部と、ローパスフィルタとを備えており、
前記自励発振回路は、環状の磁性コアを有しており、
前記一次導体は、前記磁性コアの内側に通されており、
前記自励発振回路は、前記一次導体に流れる電流に応じて、パルス信号を生成すると共に当該パルス信号に基づいて動作するものであり、
前記デューティ比算出部は、前記パルス信号のデューティ比を算出してデューティ比信号を出力するものであり、
前記クロック導入部は、一定の周波数を有するクロック信号を生成するものであり、
前記リサンプリング部は、前記デューティ比信号と前記クロック信号とを受け、前記クロック信号に基づいて前記デューティ比信号をリサンプリングし、リサンプリング信号を生成するものであり、
前記ローパスフィルタは、前記リサンプリング信号を積分するものである
電流センサ装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電流センサ装置であって、
前記デューティ比算出部は、カウンターと、デューティ変換部とを有しており、
前記クロック導入部は、基本クロック生成部と、分周器とを有しており、
前記基本クロック生成部は、基本クロック信号を生成するものであり、
前記カウンターは、前記基本クロック信号に基づいて、前記パルス信号の一周期ごとにオン期間とオフ期間とをカウントするものであり、
前記デューティ変換部は、前記カウンターのカウント結果から前記パルス信号の一周期ごとにデューティ比を算出し、前記デューティ比を表すデューティ比信号を生成するものであり、
前記分周器は、前記基本クロック生成部からの前記基本クロック信号を分周して、前記クロック信号として出力する
電流センサ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電流センサ装置であって、
前記電流センサ装置は、前記ローパスフィルタの出力を受け、前記ローパスフィルタの前記出力と前記所定の閾値とを比較する比較器を更に有している
電流センサ装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電流センサ装置であって、
前記自励発振回路は、駆動回路と、検出抵抗と、パルス信号生成回路とを備えており、
前記駆動回路は、駆動部と負荷とを有しており、
前記負荷は、前記磁性コアに巻き回された二次導体であり、
前記検出抵抗は、前記駆動回路に直列に接続され、前記二次導体に流れる電流を電圧に変換し、その一端に検出電圧を生成するものであり、
前記パルス信号生成回路は、前記検出電圧に応じて前記パルス信号を生成するものであり、
前記駆動部は、前記パルス信号に基づいて前記二次導体に流れる電流の方向を切り替えるものであり、
前記パルス信号生成回路は、前記検出抵抗の前記一端に生じる前記検出電圧を監視して、前記パルス信号のオンとオフとを反転するものである
電流センサ装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電流センサ装置であって、
前記駆動部は四つのスイッチを有するＨブリッジ回路である
電流センサ装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電流センサ装置であって、
前記自励発振回路は、駆動回路制御部を有しており、
前記駆動回路制御部は、電源がオンされてからの所定期間、前記パルス信号を周波数変調して前記磁性コアを交流消磁するための消磁用パルス信号であって５１．５±１％のデューティ比を有する消磁用パルス信号を生成し、
前記自励発振回路は、前記所定期間においては、前記消磁用パルス信号に基づいて動作する
電流センサ装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電流センサ装置であって、
前記自励発振回路は、駆動回路と、検出抵抗とを備えており、
前記検出抵抗は、前記駆動回路に直列接続されており、
前記検出抵抗は、切替信号に応じてその抵抗値を第１抵抗値と前記第１抵抗値よりも大きい第２抵抗値との間で切り替えるものであり、
前記駆動回路制御部は、前記所定期間中は前記第１抵抗値を選択し、前記所定期間経過後は前記第２抵抗値を選択するように前記切替信号を生成して、前記駆動回路に流れる電流を制御する
電流センサ装置。
【請求項８】
請求項６に記載の電流センサ装置であって、
前記自励発振回路は、駆動回路を備えており、
前記駆動回路は、駆動部と負荷とを備えており、
前記負荷は、前記磁性コアに巻き回された二次導体であり、
前記駆動回路の前記駆動部は、前記所定期間において、前記パルス信号に代えて前記消磁用パルス信号に基づいて前記二次導体に流れる電流の方向を切り替える
電流センサ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流センサ装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、自励発振型の電流センサ装置の一例を開示している。
【０００３】
特許文献１に開示された電流センサ装置は、環状の磁性コアを有している。磁性コアには、二次導体が巻き回されており、磁性コアの内側には、一次導体が通されている。
【０００４】
特許文献１の電流センサ装置において、検出時、二次導体には電流が流される。二次導体に流れる電流の向きは、パルス信号に基づいて切り替えられる。一次導体に電流が流れていないとき、パルス信号のデューティ比は０．５になる。
【０００５】
特許文献１の電流センサ装置において、一次導体に流れる電流の変化は、二次導体に流れる電流に影響する。二次導体に流れる電流は電圧に変換され、一次導体に流れる電流の検出に用いられるとともに、二次導体に流れる電流を切り替えるためのパルス信号の生成にも用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２３－１４６９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の電流センサ装置において、一次導体に流れる電流に振幅の大きい交流成分が含まれていると、磁性コアが磁気飽和した状態になる。その結果、特許文献１の電流センサ装置は、振幅の大きい交流成分を直流電流として検知することがある。
【０００８】
本発明は、振幅の大きい交流成分を誤って直流電流として検出することのない電流センサ装置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】
【０００９】
本発明は、第１の電流センサとして、一次導体に流れる電流を検知する自励発振型の電流センサ装置であって、
前記電流センサ装置は、自励発振回路と、デューティ比算出部と、クロック導入部と、リサンプリング部と、ローパスフィルタとを備えており、
前記自励発振回路は、環状の磁性コアを有しており、
前記一次導体は、前記磁性コアの内側に通されており、
前記自励発振回路は、前記一次導体に流れる電流に応じて、パルス信号を生成すると共に当該パルス信号に基づいて動作するものであり、
前記デューティ比算出部は、前記パルス信号のデューティ比を算出してデューティ比信号を出力するものであり、
前記クロック導入部は、一定の周波数を有するクロック信号を生成するものであり、
前記リサンプリング部は、前記デューティ比信号と前記クロック信号とを受け、前記クロック信号に基づいて前記デューティ比信号をリサンプリングし、リサンプリング信号を生成するものであり、
前記ローパスフィルタは、前記リサンプリング信号を積分するものである
電流センサ装置を提供する。
【００１０】
また、本発明は、第２の電流センサとして、第１の電流センサ装置であって、
前記デューティ比算出部は、カウンターと、デューティ変換部とを有しており、
前記クロック導入部は、基本クロック生成部と、分周器とを有しており、
前記基本クロック生成部は、基本クロック信号を生成するものであり、
前記カウンターは、前記基本クロック信号に基づいて、前記パルス信号の一周期ごとにオン期間とオフ期間とをカウントするものであり、
前記デューティ変換部は、前記カウンターのカウント結果から前記パルス信号の一周期ごとにデューティ比を算出し、前記デューティ比を表すデューティ比信号を生成するものであり、
前記分周器は、前記基本クロック生成部からの前記基本クロック信号を分周して、前記クロック信号として出力する
電流センサ装置を提供する。
（【００１１】以降は省略されています）

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