(57)【要約】【課題】負荷抵抗を小さくしても検出精度を低下させることなく、高精度な電流検出が可能な電流検出抵抗モジュールを提供すること。【解決手段】電流検出抵抗モジュール１００は、負荷抵抗値が１０ｍΩ以下の電流検出用抵抗Ｒ０の低抵抗基板１２０と、非反転増幅器の増幅率を決定する帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２を内蔵する帰還抵抗ブロック１５０と、電流検出用抵抗Ｒ０に流れる電流により発生する電圧を増幅する非反転増幅器を有する演算増幅器１６０とを備える。帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２は、電流検出用抵抗の誤差をなくすように帰還抵抗比が調整される。帰還抵抗比の調整は、帰還抵抗Ｒ１又はＲ２をトリミングする。すなわち、低い抵抗値の電流検出用抵抗器を、増幅回路の帰還定数をトリミングすることにより、抵抗値の誤差に合わせて非反転増幅器の増幅率を調整して高精度化を実現する。【選択図】図８
2011226886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に配置され、負荷抵抗値が１０ｍΩ以下の電流を検出するための電流検出用抵抗と、
前記基板に配置され、前記電流検出用抵抗と電気的に接続され、前記電流検出用抵抗に流れる電流により発生する電圧を増幅する増幅器を取付け可能な取付部と、
前記基板に配置され、前記取付部と電気的に接続され、前記増幅器の出力電圧を第１抵抗と第２抵抗とで分圧し、前記第１抵抗と前記第２抵抗との接続点を前記増幅器の入力端子に帰還させ、前記増幅器の増幅率を決定する前記第１及び第２抵抗からなる帰還抵抗と、を備え、
前記帰還抵抗は、前記電流検出用抵抗の誤差をなくすように前記第１抵抗と前記第２抵抗との帰還抵抗比が調整される電流検出抵抗モジュール。
【請求項２】
基板と、
前記基板に配置され、負荷抵抗値が１０ｍΩ以下の電流を検出するための電流検出用抵抗と、
前記基板に配置され、前記電流検出用抵抗に流れる電流により発生する電圧を増幅する増幅器と、
前記基板に配置され、前記増幅器の出力電圧を第１抵抗と第２抵抗とで分圧し、前記第１抵抗と前記第２抵抗との接続点を前記増幅器の入力端子に帰還させ、前記増幅器の増幅率を決定する前記第１及び第２抵抗からなる帰還抵抗と、を備え、
前記帰還抵抗は、前記電流検出用抵抗の誤差をなくすように前記第１抵抗と前記第２抵抗との帰還抵抗比が調整される電流検出抵抗モジュール。
【請求項３】
前記帰還抵抗比の調整は、前記第１抵抗又は前記第２抵抗のトリミングである請求項１又は請求項２に記載の電流検出抵抗モジュール。
【請求項４】
前記第１及び第２抵抗からなる帰還抵抗は、前記増幅器の出力端子とグランド間に接続し、
前記増幅器は、正側入力端子に前記電流検出用抵抗を接続し、負側入力端子に前記第１抵抗と前記第２抵抗の接続点を接続し、出力端子から検出電圧を出力する非反転増幅器である請求項１又は請求項２に記載の電流検出抵抗モジュール。
【請求項５】
前記第１及び第２抵抗からなる帰還抵抗は、前記増幅器の出力端子と前記電流検出用抵抗間に接続し、
前記増幅器は、正側入力端子をグランドに接続し、負側入力端子に前記第１抵抗と前記第２抵抗の接続点を接続し、出力端子から検出電圧を出力する反転増幅器である請求項１又は請求項２に記載の電流検出抵抗モジュール。
【請求項６】
前記増幅器は、正側入力端子に前記電流検出用抵抗の一端を接続し、負側入力端子に前記第１抵抗と前記第２抵抗の接続点を接続し、出力端子から第１検出電圧を出力する第１非反転増幅器と、
正側入力端子に前記電流検出用抵抗の他端を接続し、負側入力端子に第３抵抗と前記第１抵抗の接続点を接続し、出力端子から第２検出電圧を出力する第２非反転増幅器と、
負側入力端子に前記第１検出電圧を接続し、正側入力端子に前記第２検出電圧を接続し、出力端子から検出電圧を出力する差動増幅器と、を備える請求項１又は請求項２に記載の電流検出抵抗モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯機器、大電流制御が必要な自動車や各種のインバータ回路など広範囲な電気機器及び電子機器の電流を検出する電流検出抵抗モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な電流検出方法には、カレントトランス方式、ホール素子方式、及び抵抗方式の３種類の方法がある。カレントトランス方式は、電流回路に流れる電流により発生する磁力を、トランスを用いて検出する。ホール素子方式は、電流回路に流れる電流により発生する磁力を、ホール素子を用いて検出する。抵抗方式は、電流回路に直列に電流検出用抵抗を接続し、この検出抵抗に流れる電流により発する電圧を検出する。
【０００３】
カレントトランス方式及びホール素子方式など磁力を検出する方法は、自然にある磁界の影響を受けやすく、また位置的な関係の変化で変動が出やすい。また、高精度化が難しく一般的に高価格となる。
【０００４】
抵抗方式は、上記カレントトランス方式及びホール素子方式に比べて高精度で高速に動作する。また、一般的に低価格である。しかし、上記電流検出用抵抗は損失として働くため、その抵抗値は微小な値に設定する必要がある。また、発生する電圧降下も非常に小さな電圧値となる。このような微小な電圧降下をＡ／Ｄ変換するためには、一度、演算増幅器等を用いて電圧を増幅する必要がある。
【０００５】
抵抗方式は、電流検出用抵抗が電流検出回路に直列に接続されるため、電力消費し発熱する現象が発生する。この電力消費及び発熱は、電流検出用抵抗の抵抗値の大きさに比例する。例えば、抵抗値１Ωの電流検出用抵抗を用いて、１０Ａ（アンペア）の電流を検出した場合、電流検出用抵抗の両端には１ボルトの電圧が発生する。抵抗値１Ωの電流検出用抵抗では、電流検出のために、実に１０Ａ×１０Ａ×１Ω＝１００Ｗの電力消費と発熱が起こる。この電力消費と発熱は、全てエネルギロスである。
【０００６】
電力消費量と発熱量は抵抗値に比例することから、抵抗方式で電力消費や発熱を抑えるには抵抗値を下げることが有効である。
【０００７】
上記、１０Ａの電流を抵抗値１Ωの電流検出用抵抗で検出すると、１０Ａ×１０Ａ×１Ω＝１００Ｗの電力消費となる。しかし、抵抗値０．０１Ωの電流検出用抵抗で検出すると、電力消費は１０Ａ×１０Ａ×０．０１Ω＝１Ｗまで減少し、電力消費によるエネルギロスは百分の一に低減される。
【０００８】
図１は、電流を１０Ａ一定とし抵抗値を変化させた時の消費電力の変化を示す図である。図１（ａ）に示すように、電力消費は、電流検出用抵抗の抵抗値の大きさに比例する。図１（ｂ）に示すように、抵抗値が小さくなると抵抗値に比例して電力消費が低減される。
【０００９】
抵抗方式は、電流検出用抵抗の抵抗値を下げるほど消費電力は減少する。ところが、抵抗値が小さいほど端子の導体抵抗や測定エラーの影響が大きくなり高精度化が難しくなる。例えば、端子の導体抵抗が１ｍΩの場合、検出抵抗全体が１Ωでは１ｍΩ／１Ω＝０．１％である。電流検出用抵抗全体が１０ミリΩでは、１ｍΩ／１０ｍΩ＝１０％となり、導体抵抗の影響が大きくなる。これは、仕上がり精度に影響するため、抵抗値が小さくなるほど製作や測定が極めて困難となり、その結果、精度良く電流検出することが困難となる。
【００１０】
図２は、端子の導体抵抗が一定の場合に抵抗値毎の影響の割合を示す図である。図２（ａ）に示すように、導体が占める割合は、電流検出用抵抗の抵抗値の大きさに反比例する。図２（ｂ）に示すように、抵抗値が小さくなるほど、導体が占める割合が大きくなり精度に影響しやすくなる。
【００１１】
抵抗方式による電流検出は、高精度化・高速化に適している。しかし、電流回路に直列に接続されることから検出のために電力を消費し発熱が起こる。電力の消費は、エネルギロスとなり、発熱は機器の劣化や発火などの危険を伴う。抵抗方式で電力消費や発熱を防ぐには電流検出用抵抗の抵抗値を下げることが効果的である。ところが上述したように、抵抗値を下げることで高精度化が困難となり抵抗方式の優位性がなくなる。
【００１２】
電流検出用抵抗は、負荷を減らすため低抵抗値のものが選択されることから、抵抗の両端の電圧は増幅されることが一般的である。電流検出回路は、電流検出用の抵抗と増幅器と増幅率を制御する帰還抵抗を組み合わせる。この場合の電流検出精度は電流検出抵抗器の誤差と帰還抵抗器の誤差とが加わったものとなる。
【００１３】
特許文献１には、演算増幅器のオフセット電圧をキャンセルし、小さな電流も検出可能にする電流電圧変換回路が記載されている。特許文献１に記載の電流電圧変換回路は、検出抵抗Ｒｄｅｔと、第１演算増幅器を含む増幅回路と、トリミング可能な第３抵抗Ｒ３及び第４抵抗Ｒ４を含むオフセット調節用電流源とを備える。オフセット調節用電流源は、トリミング可能な第３抵抗Ｒ３及び第４抵抗Ｒ４の抵抗値を調節することにより電流値が制御されるオフセット調節電流Ｉａｄｊを増幅回路のオフセット抵抗Ｒｏｆｓに流し、オフセット抵抗Ｒｏｆｓにオフセット調節電圧Ｖｏｆｓを発生させる。
【００１４】
特許文献２には、電流検出用抵抗に流れる電流の向きと絶対値の検出を、所望の向きと電流の値に調整することが可能な電流検出回路が記載されている。特許文献１に記載の電流検出回路は、電流検出用抵抗と、電圧比較回路と、電流検出用抵抗に接続された、少なくともトリミング可能な１本の抵抗を含む電圧分割回路とを備え、電流検出用抵抗以外をモノリシック化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００７−２７８９５号公報
【特許文献２】特開平１０−２８２１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、従来の抵抗方式による電流検出にあっては、精度を保ったまま電流検出用抵抗の抵抗値を小さくすることには限界があり、電力消費と発熱の課題は依然として残されていた。
【００１７】
特許文献１に記載の電流電圧変換回路は、トリミング可能な第３抵抗Ｒ３及び第４抵抗Ｒ４の抵抗値を調節して、演算増幅器のオフセット調整電圧を制御するものであって、電流検出用抵抗の抵抗値を小さくする技術ではない。
【００１８】
特許文献２に記載の電流検出回路は、電圧分割回路の分圧抵抗をトリミングすることによって電圧比較回路に、大きなオフセット電圧があったとしても検出する電流の絶対値と向きを自由に調整するものであって、電流検出用抵抗の抵抗値を小さくする技術ではない。
【００１９】
電力消費によるエネルギロスや発熱などを抑えるには電流検出用抵抗値を小さくする必要がある。電流検出用抵抗値を下げることにより抵抗値の精度を確保することが難しくなり、高精度化することが困難となる。従来は、電流検出用抵抗の抵抗値そのものを小さくする技術は提供されていない。
【００２０】
本発明の目的は、負荷抵抗を小さくしても検出精度を低下させることなく、高精度な電流検出が可能な電流検出抵抗モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の電流検出抵抗モジュールは、基板と、前記基板に配置され、負荷抵抗値が１０ｍΩ以下の電流を検出するための電流検出用抵抗と、前記基板に配置され、前記電流検出用抵抗と電気的に接続され、前記電流検出用抵抗に流れる電流により発生する電圧を増幅する増幅器を取付け可能な取付部と、前記基板に配置され、前記取付部と電気的に接続され、前記増幅器の出力電圧を第１抵抗と第２抵抗とで分圧し、前記第１抵抗と前記第２抵抗との接続点を前記増幅器の入力端子に帰還させ、前記増幅器の増幅率を決定する前記第１及び第２抵抗からなる帰還抵抗と、を備え、前記帰還抵抗は、前記電流検出用抵抗の誤差をなくすように前記第１抵抗と前記第２抵抗との帰還抵抗比が調整される構成を採る。
【００２２】
本発明の電流検出抵抗モジュールは、基板と、前記基板に配置され、負荷抵抗値が１０ｍΩ以下の電流を検出するための電流検出用抵抗と、前記基板に配置され、前記電流検出用抵抗に流れる電流により発生する電圧を増幅する増幅器と、前記基板に配置され、前記増幅器の出力電圧を第１抵抗と第２抵抗とで分圧し、前記第１抵抗と前記第２抵抗との接続点を前記増幅器の入力端子に帰還させ、前記増幅器の増幅率を決定する前記第１及び第２抵抗からなる帰還抵抗と、を備え、前記帰還抵抗は、前記電流検出用抵抗の誤差をなくすように前記第１抵抗と前記第２抵抗との帰還抵抗比が調整される構成を採る。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、電流検出用抵抗の誤差をなくすように帰還抵抗比を調整することにより、電流検出用抵抗の抵抗値の誤差に合わせて増幅率を調整して高精度化を実現する。これにより、エネルギロスの少ない低い抵抗値を使用した高精度な電流検出を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】電流を１０Ａ一定とし抵抗値を変化させた時の消費電力の変化を示す図
【図２】端子の導体抵抗が一定の場合に抵抗値毎の影響の割合を示す図
【図３】本発明の原理説明の非反転増幅回路による電流検出回路の構成例を示す回路図
【図４】図３の電流検出回路において電流検出用抵抗及び帰還抵抗比の精度と電流検出精度の関係を示す図
【図５】本発明の実施の形態１に係る電流検出抵抗モジュールの構成を示す斜視図
【図６】上記実施の形態１に係る電流検出抵抗モジュールの分解斜視図
【図７】上記実施の形態１に係る電流検出抵抗モジュールの構成を示す図
【図８】上記実施の形態１に係る電流検出抵抗モジュールのトリミングを説明する回路図
【図９】上記実施の形態１に係る電流検出抵抗モジュールのトリミング制御のフローチャート
【図１０】上記実施の形態１に係る電流検出抵抗モジュールのトリミング制御信号生成装置の処理を示すフローチャート
【図１１】上記実施の形態１に係る電流検出抵抗モジュールの電流検出誤差を示す図
【図１２】図１１の組み合わせＡ及びＢの検出抵抗値と帰還抵抗比の検出誤差を比較して示す図
【図１３】本発明の実施の形態２に係る電流検出抵抗モジュールの構成を示す斜視図
【図１４】上記実施の形態２に係る電流検出抵抗モジュールの分解斜視図
【図１５】上記実施の形態２に係る電流検出抵抗モジュールの構成を示す図
【図１６】上記実施の形態２に係る電流検出抵抗モジュールのトリミングを説明する回路図
【図１７】本発明の実施の形態３に係る電流検出抵抗モジュールの回路図
【図１８】上記実施の形態３に係る電流検出抵抗モジュールの電流検出誤差を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
（原理説明）
本発明の基本的な考え方について説明する。
【００２７】
本発明は、抵抗値が極めて小さい電流検出用抵抗の電流検出抵抗モジュールを実現する。
【００２８】
本発明者は、電流検出回路の電流検出用抵抗及び帰還抵抗比の精度と電流検出精度の関係に着目し、電流検出精度は、電流検出用抵抗の誤差と帰還抵抗の比率の誤差により決定されることを見出した。
【００２９】
図３は、非反転増幅回路による電流検出回路の構成例を示す回路図である。
【００３０】
図３に示すように、電流検出回路１０は、電流検出用抵抗Ｒ０と、演算増幅器１１と、帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２とを備える非反転増幅回路である。
【００３１】
電流検出用抵抗Ｒ０には、電流Ｉｉｎが流れ、両端には電圧Ｖ０が発生する。
【００３２】
演算増幅器１１は、正側入力端子がインプット端子側に接続され、負側入力端子が抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点に接続され、出力端子から電流検出回路１０の検出電圧Ｖｏｕｔを出力する。演算増幅器１１は、入力電圧と同位相の出力電圧を出力する非反転増幅器を構成する。
【００３３】
帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２は、演算増幅器１１の出力電圧を、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で分圧する。図３に示すように、演算増幅器１１が非反転増幅器である場合、演算増幅器１１の出力端子は、帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２を介してグランドに接続され、演算増幅器１１の負側入力端子が抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点に接続される。
【００３４】
なお、図示は省略するが、演算増幅器１１が反転増幅器である場合、この反転増幅器の正側入力端子は、グランドに接続され、この反転増幅器の出力端子は、帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２を介してインプット端子側に接続され、この反転増幅器の負側入力端子が抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点に接続される。
【００３５】
図３に示すように、電流検出用抵抗Ｒ０に電流Ｉが流れると電流検出抵抗Ｒ０の端子間に電流×検出抵抗値の電圧Ｖ１が発生する。この電圧Ｖ１を演算増幅器１１で増幅する。演算増幅器１１の増幅率Ｘは、帰還抵抗Ｒ１とＲ２の比率で決まる。
【００３６】
増幅率Ｘは、（１＋Ｒ２／Ｒ１）となる。例えば、Ｒ１＝９ｋΩ、Ｒ２＝１ｋΩの場合の増幅率Ｘは、（１＋９ｋΩ／１ｋΩ）で１０倍となる。
【００３７】
電流検出用抵抗Ｒ０を１ｍΩとし、インプット端子から電流Ｉを１０Ａ流した時に、電流検出用抵抗Ｒ０の両端に発生する電圧Ｖ０は、１０Ａ×１ｍΩ＝１０ｍＶとなる。演算増幅器１１は、この電圧Ｖ０を１０倍に増幅し、出力端子Ｖｏｕｔから出力される電圧Ｖ１は１００ｍＶとなる。
【００３８】
電流検出回路１０の電流検出精度は、電流検出用抵抗Ｒ０を提供する電流検出抵抗器の精度と、演算増幅器１１の帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２の比率精度によって決定される。
【００３９】
図４は、図３の非反転増幅回路を使用した電流検出回路１０において、電流検出用抵抗及び帰還抵抗比の精度と電流検出精度の関係を示す図である。
【００４０】
図４に示すように、電流検出精度は、電流検出用抵抗の誤差と帰還抵抗の比率の誤差により決定されることがわかる。また、電流検出用抵抗の誤差と帰還抵抗比の誤差が打ち消し合う方向にあると精度が保たれることもわかる。このことは、帰還抵抗を利用したその他の増幅器を使用した回路にも同様に動作する。
【００４１】
図４に示すように、図３の電流検出回路１１は、流れる電流が一定のとき、電流検出用抵抗Ｒ０の誤差と出力電圧誤差の関係は、比例関係にある。電流検出用抵抗Ｒ０の誤差が＋１％の時、出力電圧誤差も＋１％となる。また、電流検出用抵抗Ｒ０が一定の時、帰還抵抗比誤差と出力誤差の関係も比例関係にあり、帰還抵抗比誤差が＋１％の時、出力電圧誤差も＋１％となる。これらの関係から、出力電圧の精度は、電流検出用抵抗Ｒ０の誤差と帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２の誤差により決定され、二つの誤差は互いに影響することがわかる。
【００４２】
本発明者は、電流検出回路の電流検出用抵抗及び帰還抵抗比の精度と電流検出精度の関係に着目し、電流検出精度は、電流検出用抵抗の誤差と帰還抵抗の比率の誤差により決定されることを見出した。すなわち、電流検出用抵抗の誤差と帰還抵抗の比率の誤差とには、一定の相関関係があり、両者の誤差同士を互いにリンクした情報として捉える。その上で、電流検出用抵抗の誤差に相当する帰還抵抗の比率の誤差を、帰還抵抗比の調整により吸収する。帰還抵抗比の調整は、帰還抵抗をトリミングすることにより行う。因みに、従来は、電流検出用抵抗の抵抗値を小さくすることが強く要望されていたにも拘わらず、実現する手段は提供されていなかった。
【００４３】
本発明は、電流検出用抵抗Ｒ０の誤差を帰還抵抗比の調整により吸収する。すなわち、本発明は、電流検出用抵抗Ｒ０の誤差を帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗比を調整することにより補正する。帰還抵抗比の調整は、帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２をトリミングすることにより行う。
【００４４】
本発明は、電流検出用抵抗Ｒ０と増幅器と帰還抵抗の組み合わせを予め形成し、出力値を検出して帰還抵抗の比率をトリミングし、一定の出力が得られるように調整する。帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２は、電流検出用抵抗Ｒ０の誤差に対し調整用にトリミングされる。電流検出用抵抗Ｒ０誤差が帰還抵抗比の調整により吸収されるため、抵抗値が極めて小さい電流検出用抵抗の電流検出抵抗モジュールを実現することができる。
【００４５】
ここで、電流検出用抵抗Ｒ０の誤差は帰還抵抗の比率調整で吸収することが可能なため電流検出用抵抗Ｒ０の精度を必要としない。よって検出抵抗の抵抗値が小さくなり精度を有していなくとも帰還抵抗の調整により必要な検出精度を確保することができる。特に、電流検出用抵抗Ｒ０の値が小さく高精度な検出抵抗が製作困難な場合でも電流検出用抵抗Ｒ０の誤差を帰還抵抗の比率調整により補正し、高精度な電流検出抵抗モジュールを実現することができる。
【００４６】
（実施の形態１）
実施の形態１は、演算増幅器を備える電流検出抵抗モジュールに適用した例である。
【００４７】
図５乃至図７は、上記基本的な考え方に基づく本発明の実施の形態１に係る電流検出抵抗モジュールの構成を示す図である。図５は、電流検出抵抗モジュールの斜視図、図６は、電流検出抵抗モジュールの分解斜視図である。図７（ａ）は、電流検出抵抗モジュールの正面図、図７（ｂ）は、電流検出抵抗モジュールの裏面図、図７（ｃ）は、電流検出抵抗モジュールの上面図、図７（ｄ）は、電流検出抵抗モジュールの側面図である。
【００４８】
図５乃至図７に示すように、電流検出抵抗モジュール１００は、ガラスエポキシ基板１１０と、ガラスエポキシ基板１１０の一方の表面１１０ａに配置された低抵抗基板１２０と、を備える。
【００４９】
電流検出抵抗モジュール１００は、ガラスエポキシ基板１１０の他方の表面１１０ｂに、フォトレジスト等により形成されたＣｕ又はＣｕ合金からなる配線１３０と、端子以外の配線１３０上及びガラスエポキシ基板１１０の表面１１０ｂを覆うように形成されたソルダーレジスト１４０とを備える。
【００５０】
電流検出抵抗モジュール１００は、帰還抵抗を内蔵する帰還抵抗ブロック１５０と、演算増幅器１６０とを備える。
【００５１】
ガラスエポキシ基板１１０には、低抵抗基板１２０の両端の電流端子１２１，１２２（図７（ｂ）参照）を配線１３０の該当ノード１３１，１３２に繋ぐための貫通口（Through Hole Via）１１０ｃが形成される。同様に、ソルダーレジスト１４０の対応部分には、低抵抗基板１２０の電流端子１２１，１２２に電流を流すための穴１４０ａが形成される。
【００５２】
低抵抗基板１２０は、負荷抵抗値が１０ｍΩ以下の電流検出用抵抗である。電流検出用抵抗は、損失として働くため、抵抗値は微小な値に設定する。本実施の形態では、低抵抗基板１２０は、１０ｍΩ以下の抵抗値とすることができる。
【００５３】
帰還抵抗ブロック１５０は、電流検出用抵抗に流れる電流により発生する電圧を増幅する非反転増幅器の増幅率を決定する帰還抵抗を有する。この帰還抵抗は、第１抵抗と第２抵抗とを有し、電流検出用抵抗の誤差をなくすように第１抵抗と第２抵抗との帰還抵抗比が調整される。帰還抵抗比の調整は、第１抵抗又は第２抵抗をトリミングする。例えば、第２抵抗がトリミング可能な抵抗の場合、第２抵抗にレーザ光を照射して、抵抗体の上面に線状の切欠部を形成するトリミングにより所望の抵抗値に調整する。
【００５４】
以下、上述のように構成された電流検出抵抗モジュール１００のトリミングについて説明する。
【００５５】
図８は、電流検出抵抗モジュール１００のトリミングを説明する回路図である。
【００５６】
図８に示すように、電流検出抵抗モジュール作製システムは、電流検出抵抗モジュール１００と、定電流電源２００と、トリミング制御信号生成装置２１０と、トリミング制御装置２２０とを備える。
【００５７】
電流検出抵抗モジュール１００は、低抵抗基板１２０の電流検出用抵抗Ｒ０と、演算増幅器１６０と、帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２とを備える非反転増幅回路である。
【００５８】
演算増幅器１６０は、正側入力端子が電流検出抵抗モジュール１００の電流端子（インプット端子）１２１側に接続され、負側入力端子が抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点に接続され、出力端子１３３から電流検出抵抗モジュール１００の検出電圧Ｖｏｕｔを出力する。
【００５９】
電流検出抵抗モジュール１００の電流検出精度は、電流検出用抵抗Ｒ０を提供する電流検出抵抗器の精度と、演算増幅器１６０の帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２の比率精度によって決定される。
【００６０】
電流検出抵抗モジュール１００の低抵抗基板１２０の電流端子１２１，１２２には、定電流電源２００が接続される。定電流電源２００は、電流検出抵抗モジュール１００の低抵抗基板１２０の電流端子１２１，１２２に一定の電流を流す。これにより、電流検出用抵抗Ｒ０には、電流Ｉｉｎが流れ、両端には電圧Ｖ０が発生する。
【００６１】
電流検出抵抗モジュール１００の出力端子１３３は、トリミング制御信号生成装置２１０の入力端子に接続される。
【００６２】
トリミング制御信号生成装置２１０は、帰還抵抗比調整量格納部２１１、電圧検出部２１２、及びトリミング制御信号生成部２１３から構成される。
【００６３】
帰還抵抗比調整量格納部２１１は、電流検出用抵抗Ｒ０の誤差を帰還抵抗比の調整により吸収するための帰還抵抗比調整量を格納する。具体的に説明する。図４に示すように検出抵抗誤差と帰還抵抗比誤差は、略一定の比例関係にあり、帰還抵抗比誤差をなくすようにすれば検出抵抗誤差もなくすことができる。電流検出用抵抗Ｒ０に検出抵抗誤差があることが、電流検出用抵抗Ｒ０の抵抗値を小さくできない理由の一つであった。本実施の形態は、帰還抵抗比誤差を調整することで検出抵抗誤差を吸収する。帰還抵抗比誤差を調整する調整量は、予めシミュレーション等により算出し、この調整量を帰還抵抗比調整量として帰還抵抗比調整量格納部２１１に格納しておく。
【００６４】
電圧検出部２１２は、電流検出抵抗モジュール１００の出力端子１３３の電圧を検出する。
【００６５】
トリミング制御信号生成部２１３は、電圧検出部２１２により検出された電圧と、帰還抵抗比調整量格納部２１１から読み出した帰還抵抗比調整量に基づいて、トリミング制御信号を生成する。より詳細には、トリミング制御信号生成部２１３は、電圧検出部２１２により検出された電圧を設定値と比較し、前記電圧が設定外である場合は、帰還抵抗比調整量格納部２１１から読み出した帰還抵抗比調整量に従って電流検出抵抗モジュール１００の出力端子１３３の電圧が、前記設定値に収まるトリミング制御信号を生成する。
【００６６】
トリミング制御信号生成装置２１０のトリミング制御信号は、トリミング制御装置２２０の入力端子に接続される。トリミング制御装置２２０は、トリミング制御信号生成装置２１０からのトリミング制御信号に基づいて帰還抵抗ブロック１５０の帰還抵抗Ｒ２をトリミングする。これにより帰還抵抗比を調整する。
【００６７】
次に、電流検出抵抗モジュール１００のトリミングについて具体的に説明する。
【００６８】
図８に示すように、電流検出抵抗モジュール１００の電流端子１２１，１２２に定電流電源２００を接続する。また、電流検出抵抗モジュール１００の出力端子１３３にトリミング制御信号生成装置２１０の入力端子を接続する。トリミング制御装置２２０は、帰還抵抗ブロック１５０の帰還抵抗Ｒ２をトリミング実施可能状態で待機する。
【００６９】
定電流電源２００は、電流検出抵抗モジュール１００の電流端子１２１，１２２に一定の電流を流す。
【００７０】
電流検出抵抗モジュール１００の低抵抗基板１２０の電流検出用抵抗Ｒ０には、電流Ｉｉｎが流れ、両端には電圧Ｖ０が発生する。
【００７１】
演算増幅器１６０は、正側入力端子が電流検出抵抗モジュール１００の電流端子１２１側に接続され、負側入力端子が抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点に接続され、出力端子１３３から電流検出抵抗モジュール１００の検出電圧Ｖｏｕｔを出力する。演算増幅器１６０の帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２のうち、帰還抵抗Ｒ２はトリミング可能な抵抗である。
【００７２】
電流検出用抵抗Ｒ０×電流Ｉｉｎの電圧値が、演算増幅器１６０に入力される。演算増幅器１６０は、上記電圧値を帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２の増幅率で増幅して出力端子１３３に出力する。
【００７３】
トリミング制御信号生成装置２１０の電圧検出部２１２は、電流検出抵抗モジュール１００の出力端子１３３の電圧を検出する。
【００７４】
トリミング制御装置２２０は、トリミング制御信号生成装置２１０からのトリミング制御信号に基づいて帰還抵抗ブロック１５０の帰還抵抗Ｒ２をトリミングする。例えば、帰還抵抗Ｒ２の抵抗体にレーザ光を照射して抵抗体に線状の切欠部を形成するトリミングを行う場合は、トリミング制御信号生成装置２１０からトリミング制御装置２２０に対し、トリミング制御信号が出力されている間、トリミング制御装置２２０がトリミングを実行する。
【００７５】
トリミングの実行により、電流検出抵抗モジュール１００の出力は変化する。電流検出抵抗モジュール１００の出力端子１３３の電圧が、設定範囲内になると、トリミング制御信号生成装置２１０は、トリミング制御信号の出力を停止する。トリミング制御装置２２０は、帰還抵抗Ｒ２対するトリミングを停止する。
【００７６】
図９は、電流検出抵抗モジュール１００のトリミング制御のフローチャートである。
【００７７】
本フローがスタートすると、定電流電源２００は、電流検出抵抗モジュール１００の電流端子１２１，１２２に一定の電流を流す。
【００７８】
演算増幅器１６０は、電流検出用抵抗Ｒ０×電流Ｉｉｎの電圧値を帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２の増幅率で増幅して出力端子１３３に出力する。
【００７９】
ステップＳ１では、トリミング制御信号生成装置２１０は、電流検出抵抗モジュール１００の出力端子１３３の電圧を検出する。
【００８０】
ステップＳ２では、トリミング制御信号生成装置２１０は、検出した電圧を設定値と比較し、前記電圧が設定外である場合は、トリミング制御信号を出力する。
【００８１】
ステップＳ３では、トリミング制御装置２２０は、トリミング制御信号生成装置２１０からのトリミング制御信号に基づいて帰還抵抗ブロック１５０の帰還抵抗Ｒ２をトリミングして、上記ステップＳ１に戻る。
【００８２】
上記ステップＳ２で検出した電圧が、設定範囲内になる場合、トリミング制御信号生成装置２１０は、トリミング制御信号の出力を停止する。
【００８３】
ステップＳ４では、トリミング制御装置２２０は、帰還抵抗Ｒ２対するトリミングを終了する。
【００８４】
これにより、一定電流で一定電圧の出力が得られる電流検出抵抗モジュール１００の調整が完了する。
【００８５】
図１０は、トリミング制御信号生成装置２１０の処理を示すフローチャートであり、図９のステップＳ１の処理の詳細を示す。
【００８６】
ステップＳ１１では、電圧検出部２１２は、電流検出抵抗モジュール１００の出力端子１３３の電圧を検出する。
【００８７】
ステップＳ１２では、トリミング制御信号生成部２１３は、電圧検出部２１２により検出された電圧に基づいて、帰還抵抗比調整量格納部２１１から対応する帰還抵抗比調整量を読み出す。
【００８８】
ステップＳ１３では、トリミング制御信号生成部２１３は、電流検出抵抗モジュール１００の出力端子１３３の電圧が、前記設定値に収まるトリミング制御信号を生成して図９のステップＳ２に戻る。
【００８９】
[実施例]
以下、実施例について説明する。
【００９０】
電流検出抵抗モジュール１００は、電流検出用抵抗Ｒ０の抵抗値を下げても精度確保が可能になる。このため、電流検出用抵抗Ｒ０で消費されるエネルギと発生する熱量を低減することが可能となる。
【００９１】
例えば、図８の非反転増幅回路を使用した電流検出抵抗モジュール１００において、電流Ｉｉｎを１０Ａとした場合の電流検出用抵抗Ｒ０、帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２の各定数を以下とする。
【００９２】
Ｒ０＝１０ｍΩ
Ｒ１＝１ｋΩ
Ｒ２＝９ｋΩ
電流検出用抵抗Ｒ０の両端に発生する電圧Ｖ０は、１０Ａ×１０ｍΩ＝１００ｍＶとなる。
【００９３】
非反転増幅回路を使用した電流検出抵抗モジュール１００は、この電圧Ｖ０を増幅し、電圧Ｖ１を出力する。電圧Ｖ１は、１００ｍＶ×（１＋９ｋΩ／１ｋΩ）＝１０００ｍＶとなる。この時の電流検出用抵抗での消費電力は、１０Ａ×１０Ａ×１０ｍΩ＝１Ｗとなる。
【００９４】
電流検出用抵抗Ｒ０を小さくし増幅率を上げるため、各定数を以下とする。
【００９５】
Ｒ１＝０．１ｍΩ（１０ｍΩから小さくする）
Ｒ２＝１ｋΩ（変更無し）
Ｒ３＝９９９ｋΩ（９ｋΩから大きくする）
電流検出用抵抗Ｒ０の両端に発生する電圧Ｖ０は、１０Ａ×０．１ｍΩ＝１ｍＶとなる。上記非反転増幅回路は、この電圧Ｖ０を増幅し、電圧Ｖ１は、１ｍＶ×（１＋９９９ｋΩ／１ｋΩ）＝１０００ｍＶとなる。
【００９６】
この時の電流検出用抵抗Ｒ０での消費電力は、１０Ａ×１０Ａ×０.１ｍΩ＝０．０１Ｗとなる。
【００９７】
上記から、電流検出用抵抗Ｒ０を１０ｍΩから０．１ｍΩに小さくしても帰還抵抗比を変えることにより、出力Ｖ１は１０００ｍＶとなり、同じ出力電圧が得られることがわかる。また、電流検出用抵抗Ｒ０で消費される電力は電流検出用抵抗が１０ｍΩの時は１Ｗであるが、電流検出用抵抗Ｒ０を０．１ｍΩに小さくすると０．０１Ｗまで減少し、電力消費によるエネルギロスを１％まで減らすことが可能となる。
【００９８】
電流検出用抵抗Ｒ０を小さくした場合、導体抵抗の割合が大きくなる、測定難易度が高くなるなどにより抵抗器の精度確保が難しくなる。図８の回路では、電流検出精度は電流検出用抵抗Ｒ０の精度に比例することから、帰還抵抗比精度に誤差がないとすると電流検出用抵抗Ｒ０が１０ｍΩの時に電流検出用抵抗Ｒ０の精度が±１％の誤差を持つ場合、電流検出精度も電流検出用抵抗Ｒ０と同様に±１％の精度を持つ。電流検出用抵抗Ｒ０を０．１ｍΩまで下げたことにより電流検出用抵抗の精度が±１０％まで低下した場合は、電流検出精度は±１０％まで低下してしまう。
【００９９】
電流検出抵抗モジュール１００は、上記精度低下を、帰還抵抗比をトリミングすることにより補う。
【０１００】
図８の回路で電流検出用抵抗が０．１ｍΩで抵抗の精度が＋１０％であった場合、出力電圧は以下の計算式で示される。
【０１０１】
Ｖ１＝（１ｍＶ×１１０％）×（１＋９９９ｋΩ／１ｋΩ）
＝１．１ｍＶ×１０００
＝１１００ｍＶ
１０００ｍＶに対し、＋１０％の誤差となって出力されることがわかる。
【０１０２】
電流検出抵抗モジュール１００は、帰還抵抗の一つ（図８では帰還抵抗Ｒ２）をトリミングし帰還抵抗比を調整することで、検出抵抗誤差を吸収している。
【０１０３】
帰還抵抗Ｒ２の１ｋΩを１．１００１ｋΩまでトリミングにより抵抗値を上昇させると、以下となる。
【０１０４】
Ｖ１＝（１ｍＶ×１１０％）×（１＋９９９ｋΩ／１．１００１ｋΩ）
＝１．１ｍＶ×９０９．０９９３
＝１０００．００９ｍＶ
１０００ｍＶに対し、＋０．００９％とほぼ誤差のない範囲に調整が可能となる。
【０１０５】
図１１は、電流検出抵抗モジュール１００の電流検出誤差を示す図である。
【０１０６】
電流検出用抵抗Ｒ０の誤差を帰還抵抗が吸収できることを確認する。図８の電流検出抵抗モジュール１００において、電流検出用抵抗Ｒ０の抵抗値と調整用のＲ１の抵抗値の組み合わせを変え、同じように１０Ａ当たり１Ｖの出力が得られるようにＲ１を調整した。
【０１０７】
図１１（ａ）は、組み合わせＡである。
【０１０８】
電流検出用抵抗値Ｒ０＝１．１３ｍΩ
帰還抵抗Ｒ１＝３．９７８ｋΩ
Ｒ１調整前の出力１．２Ｖ／１０Ａ
【０１０９】
図１１（ｂ）は、組み合わせＢである。
【０１１０】
電流検出用抵抗値Ｒ０＝０．２７ｍΩ
帰還抵抗Ｒ１＝０．７１ｋΩ
Ｒ１調整前の出力１．５Ｖ／１０Ａ
【０１１１】
図１２は、図１１の組み合わせＡ及びＢの検出抵抗値と帰還抵抗比の検出誤差を比較して示す図である。
【０１１２】
図１２は、図１１の組み合わせＡ及びＢともに、１０Ａの電流を流し１．０Ｖになるように調整し、各電流での出力を確認した結果である。図１２に示すように、組み合わせＡ及びＢともに１Ｖ／１０Ａ出力が得られており、電流検出用抵抗値Ｒ０の誤差を帰還抵抗非で調整できることを確認した。
【０１１３】
電流検出用抵抗値Ｒ０が低いものが高電流側での誤差が少なくなっている。これは抵抗値が小さいため同じ電流でも発熱量が少ないことによる。
【０１１４】
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、電流検出抵抗モジュール１００は、負荷抵抗値が１０ｍΩ以下の電流検出用抵抗Ｒ０の低抵抗基板１２０と、非反転増幅器の増幅率を決定する帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２を内蔵する帰還抵抗ブロック１５０と、電流検出用抵抗Ｒ０に流れる電流により発生する電圧を増幅する非反転増幅器を有する演算増幅器１６０とを備える。帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２は、電流検出用抵抗の誤差をなくすように帰還抵抗比が調整される。帰還抵抗比の調整は、帰還抵抗Ｒ１又はＲ２をトリミングする。すなわち、低い抵抗値の電流検出用抵抗器を、増幅回路の帰還定数をトリミングすることにより、抵抗値の誤差に合わせて非反転増幅器の増幅率を調整して高精度化を実現する。これにより、エネルギロスの少ない低い抵抗値を使用した高精度な電流検出が可能となる。
【０１１５】
例えば、図８の電流検出抵抗モジュール１００において、流れる電流が一定のとき、電流検出用抵抗の誤差と出力電圧誤差の関係は、比例関係にある。電流検出用抵抗の誤差が＋１％の時、出力電圧誤差も＋１％となる。また、電流検出用抵抗が一定の時、帰還抵抗比誤差と出力誤差の関係も比例関係にあり、帰還抵抗比誤差が＋１％の時、出力電圧誤差も＋１％となる。これらの関係から、出力電圧の精度は電流検出用抵抗の誤差と帰還抵抗の誤差により決定され、二つの誤差は互いに影響することがわかる。これを利用し、電流検出用抵抗の誤差を帰還抵抗比の調整により吸収し検出回路の精度を向上することが可能となる。
【０１１６】
従来技術で述べたように、抵抗方式は、電流検出用抵抗の電力消費によるエネルギロスや発熱による影響を避けるため、電流検出用抵抗を小さく設定する必要があるが、電流検出用抵抗を例えば１０ｍΩ以下などの小さな値にした場合、電流検出用抵抗器の精度が得られない。また、測定難易度も高く精度の問題を正しく評価できないなど問題が多い。これに対し、本実施の形態では、電流検出用抵抗と非反転増幅器の帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２とをマッチングさせ、出力精度を向上させる。これにより、電流検出用抵抗を小さくしても高精度を確保することができる。また、帰還抵抗比の調整は、普通抵抗値範囲の調整となり、極めて小さい導体抵抗などが精度に影響する問題はなく、測定の問題もない。
【０１１７】
また、電流回路に発生するノイズや、電流検出用抵抗の値が小さくなるとインダクタンスの影響による誤差が発生する。本実施の形態では、電流検出抵抗モジュール１００によって、電流検出用抵抗と帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２が一体化されていることに加え、電流検出用抵抗入力部の配線が固定化され、増幅器までの距離も短くなる。このため、入力部でノイズ除去やインダクタンスの影響を緩和するフィルタを効率的に配置することが可能となり、より高精度な電流検出が可能となる。
【０１１８】
なお、本実施の形態では、帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２の帰還抵抗Ｒ２をトリミングしているが、帰還抵抗Ｒ１をトリミングしてもよい。
【０１１９】
また、帰還抵抗比を一定とし、電流検出用抵抗を精度良くトリミングすることも可能であり、トリミングの対象は帰還抵抗、電流検出用抵抗のどちらでも同様な効果が得られる。
【０１２０】
（実施の形態２）
実施の形態２は、演算増幅器を外付けにした電流検出抵抗モジュールに適用した例である。
【０１２１】
図１３乃至図１５は、本発明の実施の形態２に係る電流検出抵抗モジュールの構成を示す図である。図１３は、電流検出抵抗モジュールの斜視図、図１４は、電流検出抵抗モジュールの分解斜視図である。図１５（ａ）は、電流検出抵抗モジュールの正面図、図１５（ｂ）は、電流検出抵抗モジュールの裏面図、図１５（ｃ）は、電流検出抵抗モジュールの上面図、図１５（ｄ）は、電流検出抵抗モジュールの側面図である。
【０１２２】
本実施の形態の説明に当たり、図５乃至図７と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
【０１２３】
図１３乃至図１５に示すように、電流検出抵抗モジュール３００は、ガラスエポキシ基板１１０と、ガラスエポキシ基板１１０の一方の表面１１０ａに配置された低抵抗基板１２０と、を備える。
【０１２４】
電流検出抵抗モジュール３００は、ガラスエポキシ基板１１０の他方の表面１１０ｂに、フォトレジスト等により形成された配線３３０と、端子以外の配線３３０上及びガラスエポキシ基板１１０の表面１１０ｂを覆うように形成されたソルダーレジスト３４０とを備える。ソルダーレジスト３４０の対応部分には、低抵抗基板１２０の電流端子１２１，１２２に電流を流すための穴３４０ａが形成される。
【０１２５】
電流検出抵抗モジュール３００は、帰還抵抗を内蔵する帰還抵抗ブロック１５０を備える。
【０１２６】
電流検出抵抗モジュール３００は、モジュール上には演算増幅器を有しない。電流検出抵抗モジュール３００は、配線３３０端子に外付けで外付け演算増幅器４００（図１６参照）を装着することができる。
【０１２７】
電流検出抵抗モジュール３００は、図５乃至図７の電流検出抵抗モジュール１００から演算増幅器１６０を取り外した構造である。これに伴い、配線３３０は、演算増幅器１６０に接続される部分の配線が省略される。また、ソルダーレジスト３４０は、演算増幅器１６０に接続される部分の開口部が省略される。
【０１２８】
図１６は、電流検出抵抗モジュール３００のトリミングを説明する回路図である。図８と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
【０１２９】
図１６に示すように、電流検出抵抗モジュール作製システムは、電流検出抵抗モジュール３００と、外付け演算増幅器４００と、定電流電源２００と、トリミング制御信号生成装置２１０と、トリミング制御装置２２０とを備える。
【０１３０】
電流検出抵抗モジュール３００は、低抵抗基板１２０の電流検出用抵抗Ｒ０と、外付け演算増幅器４００の帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２とを備える非反転増幅回路である。
【０１３１】
外付け演算増幅器４００は、電流検出抵抗モジュール３００に装着された場合、正側入力端子が電流検出抵抗モジュール３００の電流端子（インプット端子）１２１側に接続され、負側入力端子が抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点に接続され、出力端子１３３から電流検出抵抗モジュール３００の検出電圧Ｖｏｕｔを出力する。
【０１３２】
電流検出抵抗モジュール３００は、図５乃至図７の電流検出抵抗モジュール１００と同様に、電流検出精度は、電流検出用抵抗Ｒ０を提供する電流検出抵抗器の精度と、演算増幅器１６０の帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２の比率精度によって決定される。
【０１３３】
電流検出抵抗モジュール３００の低抵抗基板１２０の電流端子１２１，１２２には、定電流電源２００が接続される。定電流電源２００は、電流検出抵抗モジュール３００の低抵抗基板１２０の電流端子１２１，１２２に一定の電流を流す。これにより、電流検出用抵抗Ｒ０には、電流Ｉｉｎが流れ、両端には電圧Ｖ０が発生する。
【０１３４】
電流検出抵抗モジュール３００の出力端子１３３は、トリミング制御信号生成装置２１０の入力端子に接続される。
【０１３５】
以下、上述のように構成された電流検出抵抗モジュール３００のトリミングについて説明する。基本的動作は、図８乃至図１０の電流検出抵抗モジュール１００のトリミング動作と同様である。
【０１３６】
本実施の形態では、電流検出抵抗モジュール３００は、演算増幅器を有しない。このため、電流検出抵抗モジュール３００は、外付け演算増幅器４００を装着し、トリミング時に外付け演算増幅器４００を動作させてトリミングする。
【０１３７】
このように、電流検出抵抗モジュール３００は、電流検出用抵抗に流れる電流により発生する電圧を増幅する非反転増幅器を、外付け演算増幅器４００としているので、所望の演算増幅器を使用することができ、適用範囲を広げることができる。
【０１３８】
（実施の形態３）
実施の形態３は、電流検出抵抗モジュールの試作例である。
【０１３９】
図１７は、非反転増幅回路による電流検出抵抗モジュールの構成例を示す回路図である。図８と同一構成部分には同一符号を付している。
【０１４０】
図１７に示すように、電流検出抵抗モジュール５００は、電流検出用抵抗Ｒ０と、演算増幅器５１１〜５１３と、帰還抵抗Ｒ１〜Ｒ７とを備える電流検出回路である。増幅回路は、演算増幅器５１１〜５１３を３個使用したインスツルメンテーションアンプとなっている。演算増幅器５１１〜５１３は、演算増幅器ブロック５１０を構成し、帰還抵抗Ｒ１〜Ｒ７は、帰還抵抗ブロック５２０を構成する。
【０１４１】
電流検出抵抗モジュール５００は、図５乃至図７の電流検出抵抗モジュール１００、又は図１３乃至図１５の電流検出抵抗モジュール３００と同様のモジュール構造により構成される。例えば、電流検出抵抗モジュール５００を、図５乃至図７の電流検出抵抗モジュール１００に適用した場合、図５乃至図７の帰還抵抗ブロック１５０に代えて帰還抵抗ブロック５２０が取付けられ、図５乃至図７の演算増幅器１６０に代えて帰還抵抗ブロック５２０が取付けられる。
【０１４２】
図１７において、電流Ｉｉｎが流れると、電流検出用抵抗Ｒ０の端子Ｔ１、Ｔ２間に電圧が発生する。この電圧を３個の演算増幅器５１１〜５１３と７素子の帰還抵抗ブロック５２０で増幅する電流検出抵抗モジュール５００は、電流Ｉｉｎの電流に比例した電圧をグランド−ＯＵＴ端子間に出力する。
【０１４３】
電流検出抵抗モジュール５００の各定数は、以下の値を設計値とした。
【０１４４】
電流検出用抵抗Ｒ０＝５００μΩ（０．５ｍΩ）
帰還抵抗Ｒ１＝２ｋΩ（トリミング対象抵抗）
Ｒ２＝Ｒ３＝１９ｋΩ
Ｒ４＝Ｒ５＝２ｋΩ
Ｒ６＝Ｒ７＝２０ｋΩ
帰還抵抗Ｒ１は、電流検出用抵抗Ｒ０のバラツキを吸収するため、出力電圧を監視しながら一定の出力になるようにトリミングされる。トリミング方法は、上記各実施の形態と同様である。
【０１４５】
設計値の増幅率は、次の計算式で求められる。
【０１４６】
増幅率＝（１＋２×Ｒ２／Ｒ１）×（Ｒ６／Ｒ４）
＝（１＋２×１９ｋΩ／２ｋΩ）×（２０ｋΩ／２ｋΩ）
＝２００倍
電流Ｉｉｎに１０Ａが流れた場合のＴ１−Ｔ２間に発生する電圧は、１０Ａ×０．５ｍΩ＝５ｍＶとなる。また、ＯＵＴに出力される電圧は、５ｍＶ×２００倍＝１０００ｍＶ（１Ｖ）となる。このことから、電流検出抵抗モジュール５００は、１０Ａ当たり１Ｖの出力が得られる設計である。
【０１４７】
試作例の各抵抗値は、次の値を示した。
【０１４８】
Ｒ０＝０．５８ｍΩ（設計値の０．５ｍΩに対し、＋１６％）
Ｒ１＝１．６２５ｋΩ（設計値の２ｋΩに対し−１８．７５％）
Ｒ２＝１９．０５１ｋΩ
Ｒ３＝１９．０１２ｋΩ
Ｒ４＝２．００１１ｋΩ
Ｒ５＝２．００３２ｋΩ
Ｒ６＝２０．０２８ｋΩ
Ｒ７＝２０．０１８ｋΩ
この状態で電流Ｉｉｎに１０Ａを流したところ、ＯＵＴからの出力電圧は、１．４１７Ｖ発生し、１Ｖ／１０Ａの仕様に対し、１．４１７Ｖ／１０Ａとなっている。
【０１４９】
ＯＵＴからの出力電圧をみながら、Ｒ１の抵抗値を上昇する方向にトリミングすると、出力電圧が徐々に低下していく。これは増幅回路の増幅率が下がる方向に調整されるためである。徐々に低下し、１Ｖになった時点で調整を停止する。この時点でＲ１の抵抗値は２．３５ｋΩ程度まで上昇していた。この調整により、１０Ａ当たり１Ｖの出力が得られる電流検出抵抗モジュール５００になっている。確認のため、電流値を変化させて出力を確認したグラフを図１８に示す。
【０１５０】
図１８は、電流検出抵抗モジュール５００の電流検出誤差を示す図である。
【０１５１】
図１８に示すように、高電流側で若干温度特性の影響がみられるものの、ほぼ１Ｖ／１０Ａの出力が得られている。
【０１５２】
以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。上記各実施の形態の電流検出抵抗モジュールは、各種の電気機器及び電子機器に適用できる。
【０１５３】
例えば、上記各実施の形態では、ガラスエポキシ基板１１０に配置された低抵抗基板１２０に流れる電流により発生する電圧を増幅する増幅器として、入力電圧と同位相の出力電圧を出力する非反転増幅回路を例に採り説明したが、入力電圧と逆位相の出力電圧を出力する反転増幅回路、又は差動増幅回路により構成することも考えられる。但し、電流検出精度が、電流検出用抵抗の誤差と帰還抵抗の比率の誤差により決定される知見は、非反転増幅回路を使用した電流検出抵抗モジュールにおいて実証されたものである。
【０１５４】
また、上記各実施の形態では電流検出抵抗モジュールという名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、電流検出抵抗器、電流検出回路、電流検出装置等であってもよい。
【０１５５】
さらに、上記電流検出抵抗モジュールを構成する例えば、基板の種類、抵抗の種類・数及び一体化方法などは前述した実施の形態に限られない。
【産業上の利用可能性】
【０１５６】
本発明に係る電流検出抵抗モジュールは、携帯用の充電池を使用した小型電気機器、電子機器から大電流制御が必要な自動車や各種のインバータ回路など様々で広範囲な電気機器、電子機器の電流検出に有用である。また、電力消費によるエネルギロスや発熱の発生を抑えながら電流検出精度を確保できる効果があることから、消費電力削減のため多くの電気機器に使用されているインバータ回路の電流検出部分に使用することにより、更に低消費電力化が可能となるなど効果的な多くの利用形態が存在する。
【符号の説明】
【０１５７】
１００，３００，５００  電流検出抵抗モジュール
１１０  ガラスエポキシ基板
１２０  低抵抗基板
１２１，１２２  電流端子
１３０，３３０  配線
１３３  出力端子
１４０，３４０  ソルダーレジスト
１５０，５２０  帰還抵抗ブロック
１６０  演算増幅器
２００  定電流電源
２１０  トリミング制御信号生成装置
２１１  帰還抵抗比調整量格納部
２１２  電圧検出部
２１３  トリミング制御信号生成部
２２０  トリミング制御装置
４００  外付け演算増幅器
５１０  演算増幅器ブロック
５１１〜５１３  演算増幅器
【図１】
2011226886.tif 000003
【図２】
2011226886.tif 000004
【図３】
2011226886.tif 000005
【図４】
2011226886.tif 000006
【図５】
2011226886.tif 000007
【図６】
2011226886.tif 000008
【図７】
2011226886.tif 000009
【図８】
2011226886.tif 000010
【図９】
2011226886.tif 000011
【図１０】
2011226886.tif 000012
【図１１】
2011226886.tif 000013
【図１２】
2011226886.tif 000014
【図１３】
2011226886.tif 000015
【図１４】
2011226886.tif 000016
【図１５】
2011226886.tif 000017
【図１６】
2011226886.tif 000018
【図１７】
2011226886.tif 000019
【図１８】
2011226886.tif 000020