(57)【要約】【課題】  電源電圧に依存することなく、電源から負荷に供給する電流を検出する回路を提供する。【解決手段】  ４つの枝から成るブリッジ回路を基本構成とし、向かい合う第１と第２の枝は抵抗と電圧源の直列回路、第１の枝に直列の第３の枝は抵抗、第２の枝に直列の第４の枝は抵抗と負荷電流検出用抵抗の直列回路、第１と第３の枝との節点電圧を第１の電圧、第２と第４の枝との節点電圧を第２の電圧とし、第１と第２の電圧とを比較して負荷を流れる電流を検出する。第１と第２の枝の電圧源としてはダイオードの順方向電圧降下、又はダイオード接続されたトランジスタのベース・エミッタ間電圧を用いる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に流れる電流を検出するブリッジ回路であって、
第１の抵抗と第１の電圧源の直列回路を第１の枝、第２の抵抗と第２の電圧源の直列回路を第２の枝、第３の抵抗を第３の枝、第４の抵抗と電流検出抵抗の直列回路を第４の枝とし、前記第１の枝と前記第３の枝が直列に接続された接点における第１の電圧と、前記第２の枝と前記第４の枝が直列に接続された接点における第２の電圧との差によって、前記電流検出用抵抗を流れる電流を検出する電流検出回路。
【請求項２】
前記第１と第２の電圧源をともに順方向バイアスされた第１と第２のダイオードとし、第１のダイオードに並列に抵抗分圧回路を接続し、抵抗分圧出力を前記第１の電圧とする請求項１に記載の電流検出回路。
【請求項３】
前記第１と第２のダイオードをダイオード接続されたトランジスタとする請求項２に記載の電流検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は電流検出回路に関し、更に詳しく言えば、電源電圧に依存することなく負荷を流れる電流を検出するブリッジ構成の電流検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】  電源から負荷に一定の電流を供給する定電流電源や定電圧電源の過電流保護には電流検出が必要である。このような目的のために、従来から図４に示す構成の電流検出回路が用いられている。【０００３】  図４において、１は電流検出回路、２は直流電源、３は負荷である。電流検出回路１は基本的には抵抗４１〜４４から成るブリッジ回路と差動増幅器４Ａで構成されており、電流検出抵抗４５によって生じるブリッジの不平衛出力から負荷３に流れる電流を検出している。【０００４】  図４の差動増幅器４Ａの出力電圧Ｖ０は、下記式（１）：
【数１】
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となる。ここで、Ｇは差動増幅器４Ａの差動利得、Ｅは直流電源２の電圧、Ｉは負荷３を流れる電流であり、Ｒ４１、Ｒ４２、Ｒ４３、Ｒ４４はそれぞれ抵抗４１、４２、４３、４４の抵抗値である。【０００５】  式（１）において、抵抗比を下記式（２）：
【数２】
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のように定めれば、出力電圧Ｖ０は、下記式（３）：
【数３】
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となり、負荷を流れる電流Ｉに比例する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  図４に示す回路構成とし、各抵抗の値を式（２）に従って定めれば電源電圧Ｅに依存せずに負荷３に流れる電流を検出することができる。従ってこの構成は負荷に一定の電流を供給する定電流電源の電流検出には極めて有効である。【０００７】  負荷を流れる電流を検出するもう一つの目的は過電流検出にある。図４の回路を基本構成として過電流検出を行うのに一般に２つの方法がある。その１つは、式（３）の電圧と基準電圧をコンパレータで比較する方法である（特許文献１）。一般に電流検出抵抗による電力損失を低く抑えるために電流検出抵抗Ｒ４５には小さな値、例えば１０ｍΩ、の抵抗が用いられている。このためＶ０も小さいので低電圧の基準電圧源を必要とする。しかしながら、低電圧電圧源はその実現が難しく、便法として定電流を抵抗に流して電圧源とする方法が用いられているが、回路構成が複雑となる。【０００８】
【特許文献１】  特開２０００−５０４９３号公報
【０００９】  図４の回路を基準構成として過電流検出を行うもう一つの方法は式（１）の抵抗比を不平衛として、下記式（４）：
【数４】
2008185576.tif 000006
のオフセット電圧△Ｅを設け、この△Ｅと式（３）のＶ０を比較して過電流となるしきい値を検出する。この方法では抵抗４１をトリミングすることによってしきい値を変えることができる（特許文献２）。【００１０】
【特許文献２】  特開平１０−２８２１５８号公報
【００１１】  上記過電流検出回路は構成が簡単であるが、過電流と判定するしきい値が電源電圧に依存する。これを避けるため、［特許文献３］および［特許文献４］では過電流検出回路に安定化電源を用いる方法が開陳されている。
この方法では負荷電流を供給する電源から過電流検出回路用の安定化電源を作るので、負荷電流供給電源の電圧が安定化電源の電圧よりも低い場合には、安定化電源の実現が困難となり、その構成が複雑となってしまう。【００１２】
【特許文献３】  特開平７−２８７０３５号公報
【特許文献４】  特開平５−２１１７６３号公報
【００１３】  本発明は上記問題点を解決すべくなされたものであり、電源電圧に依存しない負荷電流検出回路を提供することを目的としている。
【問題を解決するための手段】
【００１４】  本発明の電流検出回路はブリッジ回路を基本とするものであり、その構成を図１に示す。図１において、１１，１２，１３，１４は抵抗，１５は負荷３に流れる電流を検出するための抵抗、２は直流電源、１Ａと１Ｂは電圧源である。
【００１５】  図１の構成において、端子１ａの電圧Ｖａは、下記式（５）：
【数５】
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となる。ここで、Ｅは直流電源２の電圧、Ｅａは電圧源１Ａの電圧、Ｒ１１とＲ１２は抵抗１１と抵抗１２の抵抗値である。また、端子１ｂの電圧Ｖｂは、下記式（６）：
【数６】
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となる。ここで、Ｅｂは電圧源１Ｂの電圧、Ｉは負荷を流れる電流、Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５はそれぞれ抵抗１３，１４，１５の抵抗値である。
【００１６】  いま、抵抗値を、下記式（７）：
【数７】
2008185576.tif 000009
となるように定めれば、Ｖｂ−Ｖａは下記式（８）：
【数８】
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となる。従って、電源電圧Ｅに依存することなく負荷電流１を検出することができる。
【００１７】  また、過電流検出ではＶａとＶｂを比較することによって成され、過電流とするしきい電流値Ｉｔｈは式（８）より、下記式（９）
【数９】
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となるので、電源電圧Ｅには依存しない。
【００１８】  上記原理に基づく電流検出回路で問題となるのはフローティング電源１Ａと１Ｂの具現手段である。この手段として、順方向バイアスされたダイオードを用いるのが好ましい。ダイオードの順方向電圧降下ＶＤを電圧源とし、電圧源１ＡとしてＶＤを抵抗によって分圧して式（９）のしきい電流値を設定するのが最適である。ＶＤの分圧比をγ２とすると式（９）のしきい電流値Ｉｔｈは、下記式（１０）：
【数１０】
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となる。
【００１９】  ダイオードの順方向電圧降下よりもトランジスタのベース・エミッタ間電圧ＶＢＥの方が個体差が小さい。これは、トランジスタのベース・エミッタ接合の逆方向飽和電流が極めて小さいことによる。従って、ダイオードの代わりに、ダイオード接続されたトランジスタを電圧源１Ａと１Ｂに用いるのがより好ましい。
【発明の効果】
【００２０】  以上述べたように、本発明によれば簡単な構成で電源電圧に依存することなく、電源から負荷に供給する電流を検出することができる。
また、過電流検出におけるしきい電流も電源電圧に依存することなく設定できるので、本発明は直流電源の保護回路として極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【第１実施形態】
【００２１】  図２は本発明の第１実施形態の回路図であって、図１の基本構成における電圧源１Ａはダイオード１Ｃとダイオード１Ｃに並列の抵抗１６と１７によって、また、図１の電圧源１Ｂはダイオード１Ｄによって具現されている。さらに、抵抗１１．１２，１３，１４，１５は式（７）を満たすように設定されている。従って、Ｖｂ−Ｖａは下記式（１１）：
【数１１】
2008185576.tif 000013
となる。ここで、ＶＤはダイオード１Ｃと１Ｄの順方向電圧降下、γ２は抵抗１６と１７の分圧比で、下記式（１２）：
【数１２】
2008185576.tif 000014
で与えられる。
【第２実施形態】
【００２２】  図３は本発明の第２実施形態である過電流検出回路の構成を示している。図３で、１Ｅと１Ｆはダイオード接続されたトランジスタ、１Ｇはコンパレータである。抵抗１１，１２，１３，１４，１５は式（７）を満たすように設定されている。なお、電流検出抵抗１５には、０．１Ωが用いられている。
過電流とするしきい値は式（１０）で与えられる。回路定数は下記式（１３）：
【数１３】
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としているので、しきい値電流値Ｉｔｈは下記式（１４）：
Ｉｔｈ＝６（１−γ２）……（１４）
となる。ここで、トランジスタ１Ｅと１Ｆのベース・エミッタ間電圧ＶＢＥは、ＶＢＥ＝０．６Ｖとしている。
【００２３】  分圧比γ２は０≦γ２≦１であるので、この回路で検出できるしきい電流の最大値は６Ａである。さらに大きなしきい電流を検出するには電流検出抵抗１５をより小さくするか、あるいはトランジスタ１Ｆに並列に抵抗分圧器を入れて、その分圧節点を端子１ｂとすればよい。
【００２４】  トランジスタのベース・エミッタ間電圧ＶＢＥは−２．２ｍＶ／℃の温度依存性をもっている。従って、周囲温度が高くなるとしきい電流値が低くなるが、このことは多くの直流電源にとって好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電流検出回路の構成図
【図２】本発明の第１の実施形態である電流検出回路
【図３】本発明の第２の実施形態である過電流検出回路
【図４】従来の電流検出回路
【符号の説明】
１……電流検出回路
２……直流電源
３……負荷
１１，１２，１３，１４，１５…抵抗；１Ａ，１Ｂ……電圧源，
１Ｃ，１Ｄ…ダイオード；１Ｅ，１Ｆ…トランジスタ；１Ｇ…コンパレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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