(57)【要約】【課題】  周囲の環境や、製造時のばらつきに依存せずに正しい電流値を検出することができる回路基板を提供することを目的とする。【解決手段】  基板本体２に、電力負荷などに接続される電流検出用配線３を形成する。さらに、この電流検出用配線３に近接した基板本体２上に、電流検出用配線３の所定距離間の電圧降下の検出値を補正する補正用配線１１を設け、この補正用配線１１に定電流Ｉ２を流したときの所定距離間の電圧降下を用いて、電流検出用配線３の電圧降下に必要な補正を行い、電流Ｉ１を求める。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板本体に、主回路に流れる電流を検出するための電流検出用配線を形成し、前記電流検出用配線における電圧降下を検出する電圧検出回路を前記電流検出用配線に接続し、前記電流検出用配線に近接した位置に、前記電圧検出回路で検出する前記電流検出用配線の電圧降下の検出値を補正する補正回路を設けたことを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記補正回路は、定電流源に接続された前記補正用配線を前記電流検出用配線の近傍に形成すると共に、前記補正用配線における電圧降下を検出する補正用電圧検出回路を備えることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記電流検出用配線及び前記補正用配線は、プリント配線であり、略同じ厚さを有することを特徴とする請求項２に記載の回路基板。
【請求項４】
前記補正用配線の線幅は、前記電圧検出用配線の線幅よりも狭いことを特徴とする請求項３に記載の回路基板。
【請求項５】
前記基板本体は、金属材料が用いられた金属製基板であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回路基板。
【請求項６】
主回路に流れる電流を電流検出用配線に流し、前記電流検出用配線における電圧降下を検出すると共に、前記電流検出用配線に近接して設けられた補正用配線に定電流を流し、前記補正用配線における電圧降下を検出し、前記電流検出用配線及び前記補正用配線におけるそれぞれの電圧降下から、前記主回路に流れる電流値として、温度変化に依存しない電流値を得ることを特徴とする電流検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主回路に流れる電流を電圧降下に基づいて検出するように構成された回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータなどの電力負荷の制御を行うために製造される回路基板は、基板本体に銅配線を形成し、所定の回路素子などを実装した構成を有している。このような回路基板において、電力負荷に供給する電流は、所定の抵抗値を有する銅配線の電圧降下に基づいてモニタしている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、銅配線の設計時の抵抗値と、電圧降下の実測値とから、電流を演算している。
【特許文献１】特開２００２−５９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、電流値を求める際の銅配線の抵抗値は設計値が用いられるが、銅の抵抗値は温度係数が大きく、基板温度が変化すると抵抗値が変化してしまうので、検出誤差が発生しやすかった。また、プリント配線の場合には、ロット毎に銅配線の厚さが異なることがあるので、銅配線の実際の抵抗値が設計値と異なる場合もあり、電流値の誤差が発生する原因になっていた。
この発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、周囲の環境や、製造時のばらつきに依存せずに正しい電流値を検出することができる回路基板を提供することを目的とする。また、このような回路基板を用いて主回路に流れる電流を精度良く検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、基板本体に、主回路に流れる電流を検出するための電流検出用配線を形成し、前記電流検出用配線における電圧降下を検出する電圧検出回路を前記電流検出用配線に接続し、前記電流検出用配線に近接した位置に、前記電圧検出回路で検出する前記電流検出用配線の電圧降下の検出値を補正する補正回路を設けたことを特徴とする回路基板とした。
この回路基板によれば、電流検出用配線の近傍に補正回路を設けたので、主回路に流れる電流を電流検出用配線における電圧降下から検出するにあたり、電流検出用配線の温度に起因する誤差を補正回路から得られる情報で補正することができる。
【０００５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の回路基板において、前記補正回路は、定電流源に接続された前記補正用配線を前記電流検出用配線の近傍に形成すると共に、前記補正用配線における電圧降下を検出する補正用電圧検出回路を備えることを特徴とする。
この回路基板では、補正回路は補正用配線に定電流を流した際の電圧降下を検出する回路として構成してある。したがって、定電流を補正用配線に流したときの電圧降下を検出すると、その温度における抵抗値を正確に測定することができる。ここで、補正用配線と電流検出用配線とは近接配置されているので、その温度は同じとみなせる。したがって、このようにして検出した補正用配線の抵抗値で、電流検出用配線の抵抗値を補正すると、主回路に流れる電流は、電流検出用配線及び補正用配線の電圧降下の比に所定の定数を乗じた値として得られるようになるので、主回路に流れる電流を温度に依存せずに精度良く求めることができる。
【０００６】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の回路基板において、前記電流検出用配線及び前記補正用配線は、プリント配線であり、略同じ厚さを有することを特徴とする。
この回路基板によれば、プリント配線によって簡単に電流検出用配線及び補正用配線を形成することができる。さらに、電流検出用配線及び補正用配線が同じ材料で、かつ同じ厚さになるので、補正用配線の抵抗値を用いて電流検出用配線の抵抗値を容易に補正することができる。
【０００７】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の回路基板において、前記補正用配線の線幅は、前記電圧検出用配線の線幅よりも狭いことを特徴とする。
この回路基板によれば、補正用配線の抵抗が大きくなるので、補正用配線を流れる電流は小さくなる。したがって、補正回路の定電流源の電流制御が容易になる。
【０００８】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回路基板において、前記基板本体は、金属材料が用いられた金属製基板であることを特徴とする。
この回路基板によれば、基板本体の熱伝導が良好になり、基板温度のばらつきが少なくなる。
【０００９】
請求項６に係る発明は、主回路に流れる電流を電流検出用配線に流し、前記電流検出用配線における電圧降下を検出すると共に、前記電流検出用配線に近接して設けられた補正用配線に定電流を流し、前記補正用配線における電圧降下を検出し、前記電流検出用配線及び前記補正用配線におけるそれぞれの電圧降下から、前記主回路に流れる電流値として、温度変化に依存しない電流値を得ることを特徴とする電流検出方法とした。
この電流検出方法によれば、補正用配線に定電流を流した際の電圧降下を検出することで、その温度における補正用配線の抵抗値が得られるので、この抵抗値を用いて電流検出用配線の抵抗値を補正することができる。このようにして温度補正された電流検出用配線の抵抗値と、実測した電圧降下とから主回路に流れる電流を検出することができる。このようにして電流を検出すると基板本体や、配線の温度に影響を受けることがなくなる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載した発明によれば、電流検出用配線の近傍に補正回路を設け、補正回路の情報に基づいて電流検出用配線側の電気特性に補正を行うようにしたので、主回路に流れる電流を、温度に依存せずに精度良く検出することができる。
請求項２に記載した発明によれば、補正回路を定電流源に接続した補正用配線を含んだ構成としたので、補正用配線の抵抗値で電流検出用配線の温度特性を補正することができる。したがって、主回路に流れる電流を、温度に依存せずに精度良く検出することができる。
請求項３に記載した発明によれば、電流検出用配線及び補正用配線をプリント配線にすることで、両者の厚さを略同一にすることができるので、回路基板毎に配線の厚さが異なる場合であって、主回路に流れる電流を、精度良く検出することができる。
請求項４に記載した発明によれば、補正用配線の線幅を狭くしたので、一定の電流を補正用配線に安定して流すことができる。したがって、補正用配線の抵抗値を精度良く測定できるので、これに基づいて補正される主回路の電流も高精度に検出できる。
請求項５に記載した発明によれば、基板本体を金属製にしたので、基板温度のばらつきが少なくなり、精度良く電流を検出できる。
請求項６に記載した発明によれば、電流検出用配線に近接して設けられた補正用配線に定電流を流し、補正用配線における電圧降下を検出し、電流検出用配線の抵抗値を補正するようにしたので、基板本体や、配線の温度に影響を受けることがなくなり、主回路に流れる電流を精度良く検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、回路基板１は、基板本体２上に所定の回路を形成した構成を有している。なお、この回路基板１は、例えば、モータなどの電力負荷（主回路）に供給される電流を検出するために設けられている。
基板本体２は、ガラスなどのセラミックスや、ガラス及び合成樹脂からなる材料、アルミニウムなどの金属材料が用いられる。ここで、基板温度のばらつきを最小限に留める観点からは、熱伝導性が良好な金属材料を用いることが望ましい。
【００１２】
基板本体２上には、線幅がＷ１で略コ字形状を有する電流検出用配線３が形成されている。この電流検出用配線３は、所定の抵抗値を有する銅製のプリント配線である。その一端及び他端には、それぞれリード線４及びリード線５がハンダなどを用いて取り付けられている。リード線５は、主回路に接続されている。リード線４は、主回路に電流を供給する回路に接続されている。なお、基板本体２が金属材料からなる場合には、基板表面に絶縁層を形成した上から電流検出用配線３が形成される。
【００１３】
また、この電流検出用配線３には、一端から他端に至るまでの中間の直線部分３ａにおいて、Ｌ１の間隔をおいて２つの配線６，７が接続されている。この配線６，７は、電流検出用配線３よりも十分に狭い線幅を有しており、各々が電流検出用配線３の電圧（電圧降下）を検出する主電圧検出回路８に接続されている。すなわち、主電圧検出回路８は、電流検出用配線３の長さＬ１の間の電圧を検出するように電流検出用配線３に接続されている。
【００１４】
さらに、基板本体２には、電流検出用配線３の他に、主電圧検出回路８で検出する長さＬ１間の電圧を補正する補正回路９が形成されている。補正回路９は、定電流源１０に補正用配線１１を接続した構成を有している。定電流源１０は、トランジスタなどから構成され、電流検出用配線３よりも小さい電流を、安定して供給することができる電源回路である。補正用配線１１は、電流検出用配線３の線幅Ｗ１よりも十分に狭い線幅Ｗ２を有している。この補正用配線１１は、電流検出用配線３と同時に形成されたプリント配線であり、補正用配線１１と電流検出用配線３との厚さは略同一である。このため、補正用配線１１の単位長さ当たりの抵抗は、電流検出用配線３の単位長さ当たりの抵抗よりも大きい。
【００１５】
また、補正用配線１１を一部分である直線部分１１ａは、電流検出用配線３において主電圧検出回路８が接続されている直線部分３ａに沿って、その近傍に配置されている。そして、この直線部分１１ａには、長さＬ２の間隔を置いて、２つの配線１２，１３が接続されている。この配線１２，１３は、補正用配線９の長さＬ２の間の電圧降下を検出する補正用電圧検出回路１４に接続されている。
長さＬ２は、電流検出用配線３の電圧降下を検出する長さＬ１よりも長い。さらに、補正用配線１１において、配線１２，１３が接続されている箇所は、対向して配置されている電流検出用配線３からみて、配線６の接続箇所よりもリード線４側である。同様に、配線１４が接続されている箇所は、対向して配置されている電流検出用配線３からみて、配線７の接続箇所よりもリード線５側である。すなわち、配線６，７は、補正用配線１１側の配線１２，１３に隣接する位置に挟まれる範囲に設置されている。
【００１６】
なお、電流検出用配線３の長さＬ１の電圧降下の検出値と、補正用配線１１の長さＬ２の電圧降下の検出値とは、不図示のマイクロコンピュータからなる制御装置に出力される。この制御装置は、例えば、主回路に電流を供給する回路に実装されている。制御装置には、少なくとも主電圧検出回路８、補正電圧検出回路１４、定電流源１０が接続されており、その他の主回路に流れる電流を制御する回路（不図示）も接続されている。
ここで、制御装置は、補正電圧回路１４の電圧Ｖ１に対する主電圧検出回路８の電圧Ｖ２の比に、所定の定数Ｃ１を乗じて、電流検出用配線３に流れる電流を演算するようにプログラムされている。すなわち、電流Ｉ１の計算式は、下記の式１に示すようになっている。
【００１７】
【数１】
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【００１８】
定数Ｃ１は、電流検出用配線３において電圧降下を検出する長さＬ１及び配線の幅Ｗ１と、補正用配線１１において電圧降下を検出する長さＬ２及び配幅Ｗ２と、定電流源１０の電流値Ｉ２とで表される。これは、電流検出用配線３の抵抗を、同じ導電性材料で同じ厚さを有する補正用配線１１の抵抗で除算した値に定電流源Ｉ２を乗じたものである。つまり、式１において定数Ｃ１を電圧Ｖ２で除算した値が、補正回路９により補正された電流検出用配線３の抵抗値に相当する。なお、定数Ｃの値は、制御装置に接続されたメモリに記憶しておいても良い。また、定数Ｃ１の代わりに、長さＬ１，Ｌ２、線幅Ｗ１，Ｗ２、電流Ｉ２をメモリに記憶しても良い。
【００１９】
次に、この実施の形態の作用について説明する。なお、ここでの回路基板は、モータと、モータに供給するドライバ回路との間に介挿され、モータに流れる電流をドライバ回路にフィードバックするために用いられる回路基板として説明する。
モータを回転させる際には、外部からの入力される信号に基づいて、ドライバがモータに電流を供給する。モータに供給される電流は、図１のリード線４から電流検出用配線３を通り、リード線５に流れ、モータに供給される。
【００２０】
電流検出用配線３に電流が流れると、長さＬ１の間の電圧降下、つまり電圧Ｖ２が主電圧検出回路８により検出される。
また、同時に、制御装置からの指令に応じて補正回路９の定電流源１０が、補正用配線１１に電流Ｉ２を流す。これにより、補正用電圧検出回路１４が、長さＬ１の間の電圧降下、つまり電圧Ｖ１を検出する。
制御装置は、前記の式１に従って、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の比に定数Ｃ１を乗じて、電流検出用配線３を流れる電流Ｉ１を演算する。そして、このようにして検出された電流Ｉ１に基づいて、モータに供給する電流がドライバ回路により制御される。
【００２１】
この実施の形態によれば、基板本体２が熱伝導率の高い材料から構成されているので、温度むらが生じにくい。さらに、電流検出用配線３と補正用配線１１とが近接して配置されているので、２つの配線３，１１の温度は同じとみなせる。したがって、補正用配線１１の情報を利用して電流検出用配線３の抵抗値を補正すれば、温度が変化しても正しい電流値を得ることができる。
配線３，１１は、同じ導電性材料のプリント配線からなるので、その厚さは略同一である。したがって、電流検出用配線３の厚さのばらつきにより回路基板１毎に生じる電流値Ｉ１のばらつきも防止できる。そして、材料及び厚さが同一であることから、式１に示すように、電圧Ｖ１，Ｖ２を変数とし、電圧の比に定数を乗じただけで、簡単に電流値Ｉ１を得ることができる。ここで、補正用配線１１は、抵抗値の大きい配線であるので、定電流Ｉ２の通電を安定させることができ、電流値Ｉ１の検出精度も高い。
また、このようにして電流値Ｉ１を高精度に検出することで、モータなどの主回路の電流制御を精度良く行うことができる。
【００２２】
なお、本発明の前記の実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、基板本体２上で、電流検出用配線３の近傍に、補正回路として温度センサを配置しても良い。この場合には、回路基板１の出荷前に、所定の温度に管理された環境下で、一定の電流を電流検出用配線３に通電させて銅配線の厚さのばらつきを校正する。さらに、この校正値を制御装置に接続された不揮発性のメモリに記憶させる。また、温度毎に異なる抵抗の補正値も、メモリに記憶しておく。そして、実際に回路基板１に流れる電流を検出する際には、電流検出用配線３についての電圧降下を検出すると共に、温度センサで基板本体２の温度を検出し、メモリに記憶されている補正値を用いて電流値Ｉ１を演算する。この回路基板１によれば、温度が変化するような場合でも、簡単な構成で、精度良く電流値を検出することができる。
【００２３】
また、電流検出用配線３は、直線形状に限定されずに任意の形状にすることができる。さらに、補正用配線１１は、電流検出用配線３を覆うように基板本体２に固定されたカバーに形成しても良い。カバーを熱伝達率の高い材料から構成すると、基板本体２の温度と、カバーの温度とが略同一になるので、前記の実施の形態と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態における回路基板を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
２  基板本体
３  電流検出用配線
８  主電圧検出回路（電圧検出回路）
９  補正回路
１０  定電流源
１１  補正用配線
１４  補正用電圧検出回路
Ｗ１  線幅
Ｗ２  線幅
【図１】
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