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JPS5923094B2 - Metamorphosis device - Google Patents
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JPS5923094B2 - Metamorphosis device - Google Patents

Metamorphosis device

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Publication number
JPS5923094B2
JPS5923094B2 JP51003659A JP365976A JPS5923094B2 JP S5923094 B2 JPS5923094 B2 JP S5923094B2 JP 51003659 A JP51003659 A JP 51003659A JP 365976 A JP365976 A JP 365976A JP S5923094 B2 JPS5923094 B2 JP S5923094B2
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JP
Japan
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current
winding
voltage
magnetic core
polarity
Prior art date
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Expired
Application number
JP51003659A
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Japanese (ja)
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JPS5287618A (en
Inventor
良平 打田
満 北野
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS5287618A publication Critical patent/JPS5287618A/en
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可飽和磁心を用いた変成装置に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a transformer using a saturable magnetic core.

直流電流又は電圧を検出する従来の変成装置は、被検出
対象の電流又は電圧の極性を判別することが容易でなく
、少くとも被検出値に比例する値を取り出す検出段階で
その極性を判別することができなかつた。第1図は従来
の変成装置の構成を示す回路図である。
In conventional transformation devices that detect direct current or voltage, it is not easy to determine the polarity of the current or voltage to be detected, and the polarity is determined at least at the detection stage of extracting a value proportional to the detected value. I couldn't do it. FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional transformation device.

Ti、T2は可飽和形の磁芯、N21、N22は磁芯T
l、T2に巻回された巻線である。巻線N21、N22
の巻数を同一符号のN21、N22で示すと、N21■
N22である。また被検出電流を流す一次巻線Nll2
N12もNll■N12である。巻線N21、N22は
逆直列接続され、ブリッジ接続されたダイオードD1〜
D4を介して交流電源VACにより励振される。巻線N
21、N22に流れる電流を検出するため、ダイオード
D1、D2と並列に抵抗RSが接続され、その両端の電
圧を出力としている。被検出対象であり、1次電流を流
す電流源51は巻線N、1、N12に接続されている。
出力V。は、巻線N41、N、2にどのような方向で電
流が流れてもダイオードD1、D2端の電圧なので、こ
れによつてその方向を知ることはできない。電流の方向
をも知るためには、各磁芯Tl、T2にさらに別の巻線
を巻回してその誘導電圧からその極性を検知することも
可能であるが、複雑となるので、実用的でない。
Ti, T2 are saturable magnetic cores, N21, N22 are magnetic cores T
This is the winding wound around T2. Winding N21, N22
If the number of turns of is indicated by N21 and N22 with the same symbol, then N21■
It is N22. In addition, the primary winding Nll2 through which the detected current flows
N12 is also NlllN12. Windings N21 and N22 are connected in anti-series, and bridge-connected diodes D1~
It is excited by the AC power supply VAC via D4. Winding N
In order to detect the current flowing through 21 and N22, a resistor RS is connected in parallel with the diodes D1 and D2, and the voltage across the resistor RS is output. A current source 51, which is the object to be detected and which flows a primary current, is connected to the windings N, 1, and N12.
Output V. is the voltage at the diodes D1 and D2 no matter what direction the current flows in the windings N41, N, and 2, so the direction cannot be determined from this. In order to know the direction of the current, it is also possible to wind another winding around each magnetic core Tl and T2 and detect the polarity from the induced voltage, but this is not practical as it would be complicated. .

なお、第2図に第1図に示す回路の交流電源VACの電
圧VACと電流iAcとの関係を示す。電圧VAC及び
電流iAcは、方形波形状を有する。電流1ACは、巻
線Nl,,N,,を流れる電流1Lに比例すると共に、
電圧ACとは第2図に示すように電流1ACの立上りの
角P点が線分0D上を移動する形式の関係にある。但し
、O点はABの中点を示す。なお、磁芯Tl,T2は、
拘束磁化状態で使用されるものであり、その1次、2次
巻線間に流れる電流が不飽和磁芯側では等アンペアター
ン則をみたす様に流れ、他方の磁芯は飽和状態にある。
この発明は、被検出対象の電流又は電圧をそれらに比例
する値でもつて検出する際、その極性も同時に検出する
ことが可能な変成装置を提供することを目的とする。
Note that FIG. 2 shows the relationship between the voltage VAC of the AC power supply VAC and the current iAc of the circuit shown in FIG. 1. Voltage VAC and current iAc have a square wave shape. The current 1AC is proportional to the current 1L flowing through the winding Nl,,N,, and
As shown in FIG. 2, the voltage AC has a relationship such that the rising edge point P of the current 1AC moves on a line segment 0D. However, point O indicates the midpoint of AB. In addition, the magnetic cores Tl and T2 are
It is used in a restrained magnetization state, and the current flowing between the primary and secondary windings satisfies the equal ampere-turn law on the unsaturated magnetic core side, while the other magnetic core is in a saturated state.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a transformer capable of simultaneously detecting the polarity when detecting the current or voltage of a target to be detected with a value proportional to the current or voltage.

以下図についてこの発明の実施例を説明する。Embodiments of the invention will be described below with reference to the figures.

第3図は、本発明の変成装置の回路図を示す。図中VS
lは直流電源、Q,〜Q4は半導体スイツチ又は電力増
幅器からなるトランジスタであり、ブリツジ接続されて
いる。R5,R6はトランジスタQ3,Q4のエミツタ
に接続され、その両端の電圧D,,VD2を差動増幅す
ることにより本装置の出力とする抵抗器である。0P,
は図示しない正及び負電源により駆動される差動増幅器
であり、抵抗器R5とR6の電圧D,,D2間差電圧を
増幅して出力する。
FIG. 3 shows a circuit diagram of the transformer of the present invention. VS in the diagram
1 is a DC power supply, and Q and Q4 are transistors consisting of semiconductor switches or power amplifiers, which are bridge-connected. R5 and R6 are resistors connected to the emitters of the transistors Q3 and Q4, and differentially amplify the voltages D, , VD2 across the resistors to provide the output of the device. 0P,
is a differential amplifier driven by positive and negative power supplies (not shown), which amplifies and outputs the voltage difference between the voltages D, D2 of the resistors R5 and R6.

Tは巻線N,を有する可飽和の磁芯である。T is a saturable magnetic core with winding N,.

巻線N1は、電流源SIに接続されて被検出対象の電流
IL,又はIL2を流し、環状磁芯よりなるときはその
窓を貫通する1ターン又は数ターンの巻数からなる。た
だし、巻線N1を流れる電流力職数の時はターン数を多
くしてもよい。磁芯Tは、更に電流ILl又はIL2に
比例した電流1。を取出すための巻線N2及び比較器C
OMPl,COMP2の入力となる制御巻線N,,N4
を有する。ここで巻線N,の巻数は巻線N2の巻数より
十分少ない。即ち、磁芯Tは、巻線N1側のインピーダ
ンスと巻線N2側のインピーダンスとで決定される磁化
状態で動作する様に構成される。なお点線で示したLは
巻線N,に直列接続されたリアクトルである。COMP
l,COMP2は比較器であり、制御巻線N,,N4の
出力を導入してトランジスタQ,〜Q4を交互にオンさ
せることにより、巻線N,を交互に異なつた方向に励磁
させるものである。ZDl〜ZD4はツエナーダイオー
ド、D1〜D4は帰還用のダイオードである。ノ 本構成において、電流源SIより電流が供給されず、磁
芯Tが不飽和領域にあり、比較器COMPlが零を出力
し、比較器COMP2が正(+S1)に出力を飽和させ
ているものとする。
The winding N1 is connected to the current source SI to flow the current IL or IL2 to be detected, and when it is composed of an annular magnetic core, it is composed of one turn or several turns passing through the window. However, the number of turns may be increased when the current flowing through the winding N1 is large. The magnetic core T further carries a current 1 proportional to the current ILl or IL2. Winding N2 and comparator C for taking out
Control windings N, , N4 that serve as inputs for OMPl and COMP2
has. Here, the number of turns of the winding N, is sufficiently smaller than the number of turns of the winding N2. That is, the magnetic core T is configured to operate in a magnetized state determined by the impedance on the winding N1 side and the impedance on the winding N2 side. Note that L indicated by a dotted line is a reactor connected in series to the winding N. COMP
l, COMP2 is a comparator, which alternately turns on the transistors Q, ~Q4 by introducing the outputs of the control windings N, , N4, thereby exciting the winding N, alternately in different directions. be. ZDl to ZD4 are Zener diodes, and D1 to D4 are feedback diodes. In this configuration, no current is supplied from the current source SI, the magnetic core T is in the unsaturated region, the comparator COMPl outputs zero, and the comparator COMP2 saturates the output to positive (+S1). shall be.

なお、磁芯Tの各巻線N1〜N4は図において黒丸印を
付した側を巻始めとする。比較器COMPl,COMP
2の出力によつてトランジスタQ,,Q3がオンとなる
と、巻線N2には黒丸印が正なる電圧が印加され、巻線
N3には正、巻線N4には負の誘導電圧が発生し、これ
ら巻線N3,N4の電圧は、比較器COMPl,COM
P2をそれぞれ零、正電圧とするように、正帰還される
ので、トランジスタQ2,Q3はそれぞれオンに保持さ
れる。この間、磁芯Tの励磁電流1,0は、巻線N2、
リアクトルL及び抵抗器R5を経由して電源VSlから
供給される。やがて磁芯Tが磁束+φsなる飽和値に達
すると、巻線N2のインピーダンスは急激に減少し、巻
線N3,N4へ誘導されていた出力電圧も消滅し、それ
と同時に巻線N2のリアクタンス分によるエネルギーの
放出により、巻線N2は印加されていた電圧と逆方向電
圧を誘導する。本電圧は巻線N3,N4にも従前とは逆
極性の電圧を発生させる。巻線N3,N4の電圧は、比
較器COMPl,COMP2の入力に正帰還されており
、それぞれのしきい値を超えると、比較器COMPl,
COMP2はそれぞれ出力を反転させ、トランジスタQ
l,Q4をオンにさせる。巻線N2へは従前とは逆極性
の電圧が印加され磁芯Tの磁束は飽和値+φsから反転
し、磁束一φsの方向へ励磁されはじめる。この間の励
磁電流IrOは直流電源VSlによりトランジスタQ1
、リアクトルL1巻線N2、トランジスタQ4及び抵抗
器R6を通つて流れ、比較器COMPl,COMP2が
それぞれ零、正の場合と逆になつている。磁芯Tの磁束
が負の飽和値−φsに達すれば飽和値+φSに到達した
と同じような作用で極性を反転させ、飽和値+φsの方
向へ励磁され、以後同様にして比較器COMPl,CO
MP2、トランジスタ(Ql,Q4),(Q2,Q3)
、磁芯T及び巻線N2によつて第6図b−eに点線で示
す波形の如くなり、自励発振するものである。なお、リ
アクトルLは、磁芯Tが飽和して比較器COMPl,C
OMP2の出力により励磁の極性が反転するまでの切り
変り期間に、巻線N2を流れる電流による過励磁を抑制
するために挿入されたものである。もしリアクトルLが
なければ、磁芯Tの飽和によつてかなりの電流が抵抗R
5又はR6に流れることになり、出力。を瞬間的ではあ
るが大きなものにする。これは、たとえば被検出対象の
電流1L,又はIL2が零にもかかわらず、出力V。が
零にならず、望ましくない。次に、第3図に示すように
、電流源SIより電流1L1が流れる場合について述べ
る。
Note that each of the windings N1 to N4 of the magnetic core T starts winding on the side marked with a black circle in the figure. Comparator COMPl, COMP
When the transistors Q, Q3 are turned on by the output of 2, a voltage with a positive black circle mark is applied to the winding N2, a positive induced voltage is generated in the winding N3, and a negative induced voltage is generated in the winding N4. , the voltages of these windings N3, N4 are determined by the comparators COMPl, COM
Since positive feedback is provided so that P2 is set to zero and positive voltage, respectively, transistors Q2 and Q3 are held on, respectively. During this time, the exciting current 1,0 of the magnetic core T is the winding N2,
It is supplied from the power supply VS1 via the reactor L and resistor R5. Eventually, when the magnetic core T reaches a saturation value of magnetic flux +φs, the impedance of the winding N2 decreases rapidly, and the output voltage induced in the windings N3 and N4 also disappears, and at the same time, the impedance of the winding N2 decreases due to the reactance of the winding N2. Due to the release of energy, winding N2 induces a voltage in the opposite direction to the voltage that was applied. This voltage also generates a voltage of opposite polarity to the previous one in the windings N3 and N4. The voltages of the windings N3 and N4 are positively fed back to the inputs of the comparators COMP1 and COMP2, and when the voltages exceed the respective thresholds, the voltages of the comparators COMP1 and
COMP2 each inverts the output and transistor Q
1, turn on Q4. A voltage with a polarity opposite to that before is applied to the winding N2, and the magnetic flux of the magnetic core T is reversed from the saturation value +φs and begins to be excited in the direction of the magnetic flux -φs. During this period, the excitation current IrO is supplied to the transistor Q1 by the DC power supply VSl.
, reactor L1 winding N2, transistor Q4 and resistor R6, and the comparators COMP1 and COMP2 are respectively zero and positive, which are opposite to each other. When the magnetic flux of the magnetic core T reaches the negative saturation value -φs, the polarity is reversed by the same action as if it had reached the saturation value +φS, and it is excited in the direction of the saturation value +φs.
MP2, transistor (Ql, Q4), (Q2, Q3)
, the magnetic core T and the winding N2, the waveform becomes as shown by the dotted lines in FIG. 6b, and self-oscillation occurs. Note that the reactor L is such that the magnetic core T is saturated and the comparator COMPl,C
This is inserted in order to suppress over-excitation due to the current flowing through the winding N2 during the switching period until the polarity of excitation is reversed by the output of OMP2. If there was no reactor L, the saturation of the magnetic core T would cause a considerable current to flow through the resistance R.
5 or R6 and output. Make something momentary but big. This means that even though the current 1L or IL2 of the object to be detected is zero, the output V. does not become zero, which is not desirable. Next, as shown in FIG. 3, a case will be described in which a current 1L1 flows from the current source SI.

比較器COMPl,COMP2の出力が正から零又は零
から正に切換ると、磁芯Tの磁束φは負の飽和値−φS
より正の飽和値+φsに向かつて変化を始める。
When the outputs of the comparators COMPl and COMP2 switch from positive to zero or from zero to positive, the magnetic flux φ of the magnetic core T becomes a negative saturation value -φS
It begins to change toward a more positive saturation value +φs.

この間、磁芯Tはもちろん不飽和であるから、巻線N,
を流れる電流1L,による起磁力を打消す様に、2次側
の巻線N2には誘導電流が流れる。電流1L1は巻線N
1を巻始めより流出するから、巻線N2に誘導される電
流1。は巻始めより流入し、それらの間にはILl×N
,=IOXN2なる等アンペアターンの法則に従う関係
があり、巻線N2には電流1L,に比例した電流が流れ
る。この間、巻線N2にはVSl−2VES(トランジ
スタQ2,Q3のコレクタ・エミツタ間飽和電圧)一V
Dl(+IOXRs)なる電圧が印加されて、これは飽
和に至るまでの期間は、電流1L1がない場合よりも電
圧が低いので、長くかかる。磁芯Tの磁束が+φsに達
すると巻線N3,N4による正帰還作用により、比較器
COMPl,COMP2の出力が前の極性と逆極性に切
換えられるが、これにより磁束φは+φsから一φsに
向かい、磁芯Tは不飽和状態を保持する。従つて、巻線
N2は、先程と同極性で、ほぼ等しい電流1。を流すこ
とになる。この間、電流1。は、抵抗R6、トランジス
タQぃ巻線N2、リアクトルL及びトランジスタQ1か
らなる回路を流れる。切換時にトランジスタQ4,Ql
に印加される逆極性の電圧は、ダイオードD4,Dlに
より吸収される。この間、巻線N2に加わる電圧は、S
1+2ES+D2(+R6XiO)となり、本電圧によ
つて飽和に至るまでの期間は電流1L1が零のときより
も電圧が高いので短くなる。以上の様にして、比較器C
OMPl,COMP2の出力がそれぞれ零、正に切替り
つつ1次電流に比例する電圧が抵抗R5又はR6の両端
から電圧Dl,VD2として得られる。増幅器0P1で
は比較器COMPl,COMP2の切替りによつて得ら
れる検出電圧VDl,D2を差動増幅して出力V。とす
るもので増幅器0P,の増幅度を1とすれば、トランジ
スタQ2,Q3がオン時、VO=VDlトランジスタQ
l,Q4がオン時、VO=O−(−VD2)=D2とな
る。R,=R6とすれば、被検出の電流1L1が流れて
いる時は、VO=VDl=D2なる電圧が得られる。以
上の動作を第6図に示したが、aは電流(巻線N1の電
流)ILlを示し、bは比較器COMP2の出力電圧e
を示し、cは巻線N2に印加される電圧N2を示す。
During this time, since the magnetic core T is of course unsaturated, the windings N,
An induced current flows through the secondary winding N2 so as to cancel the magnetomotive force caused by the current 1L flowing through the secondary winding N2. Current 1L1 is the winding N
1 flows out from the beginning of the winding, so a current 1 is induced in the winding N2. flows from the beginning of the winding, and between them ILl×N
, =IOXN2, which follows the law of equal ampere-turns, and a current proportional to the current 1L flows through the winding N2. During this time, the winding N2 has VSL-2VES (collector-emitter saturation voltage of transistors Q2 and Q3) - V
A voltage Dl (+IOXRs) is applied, and it takes longer to reach saturation because the voltage is lower than when there is no current 1L1. When the magnetic flux of the magnetic core T reaches +φs, the outputs of the comparators COMP1 and COMP2 are switched to the opposite polarity from the previous polarity due to the positive feedback action by the windings N3 and N4, but as a result, the magnetic flux φ changes from +φs to 1φs. On the other hand, the magnetic core T maintains an unsaturated state. Therefore, the winding N2 has the same polarity as before, and has approximately the same current 1. will flow. During this time, the current is 1. flows through a circuit consisting of resistor R6, transistor Q, winding N2, reactor L, and transistor Q1. Transistors Q4, Ql when switching
A voltage of opposite polarity applied to is absorbed by the diodes D4 and Dl. During this time, the voltage applied to winding N2 is S
1+2ES+D2(+R6XiO), and the period until saturation is reached by this voltage is shorter than when the current 1L1 is zero because the voltage is higher. In the above manner, comparator C
While the outputs of OMPl and COMP2 are switched to zero and positive, respectively, voltages proportional to the primary current are obtained as voltages Dl and VD2 from both ends of the resistor R5 or R6. The amplifier 0P1 differentially amplifies the detection voltages VDl and D2 obtained by switching the comparators COMPl and COMP2, and outputs V. If the amplification degree of amplifier 0P is 1, then when transistors Q2 and Q3 are on, VO=VDltransistor Q
When Q4 is on, VO=O-(-VD2)=D2. If R,=R6, when the detected current 1L1 is flowing, a voltage of VO=VDl=D2 is obtained. The above operation is shown in FIG. 6, where a indicates the current (current in the winding N1) ILl, and b indicates the output voltage e of the comparator COMP2.
, and c represents the voltage N2 applied to the winding N2.

又dはリアクトルLの電圧VLを示し、eは磁芯Tの磁
束φを示し、fは抵抗R5又はR6の両端の電圧即ち出
力V。(又は電流1。)を示す。いずれも時間を横軸に
とつて示す。なお、b−eにおける点線はそれぞれ電流
1L0=Oの場合を示す。又fにて点線で示したイとイ
5は、それぞれリアクトルLがなく電流1L,+0の場
合とIL,=Oの場合の電流を示す。次に、巻線N,を
流れる電流1L,の極性が反転した場合について述べる
Further, d represents the voltage VL of the reactor L, e represents the magnetic flux φ of the magnetic core T, and f represents the voltage across the resistor R5 or R6, that is, the output V. (or current 1). In both cases, time is shown on the horizontal axis. Note that the dotted lines in b-e each indicate the case where the current 1L0=O. Also, A and A5 indicated by dotted lines in f indicate the currents when there is no reactor L and the current is 1L, +0, and when IL, =O, respectively. Next, a case will be described in which the polarity of the current 1L flowing through the winding N is reversed.

この場合は、巻線N2側からみると、電流1。の極性が
反転する。即ち抵抗R,,R6を流れる電流の極性が前
記と異るので、出力V。も反転する。従つて、出力V。
を見ることによつて、1次側の電流1L1,iL2の向
きも検知出来る。即ち、第3図において、電流源SIか
らの電流1L,が矢印の方向に流れるとき、IL2XN
,=IOXN2なる等アンペアターン則を満たす電流1
0が、巻線N2を図示の矢印とは逆方向に流れる。トラ
ンジスタQ2,Q3がオンのときは、この電流10はV
Sl一抵抗R,一トランジスタQ3(又はダイオードD
3)−リアクトルL一巻線N2−トランジスタQ2(又
はダイオードD2)−VSlなる経路をとる。またトラ
ンジスタQl,Q4が0Nのときには、S1−トランジ
スタQ,−リアクトルL−巻線N2−トランジスタQ4
一抵抗R6−VSlなる経路をとつて流れる。従つて、
抵抗R5,R,を流れる電流の向きは、電流源SIから
の電流1L2とは逆極性の電流1L1の方向に流れる場
合と丁度逆になる。増幅器0P,の出力。は抵抗R,,
R6の両端の電圧Dl,D2を差動増幅しているので、
その電圧V。も丁度反転した値として得られる。第3図
中、抵抗R,,R6及び増幅器0P1の出力。に対して
、プラス、マイナスの符号を付した場合の極性に電圧が
現われる場合が、電流源SIからの電流1L1の極性で
流れる時を示す。これらの極性が図示とは逆極性の場合
が、電流源SIから電流1L2の極性で電流が流れる時
に対応する。いずれの場合にあつてもトランジスタQ2
,Q3がオンの時は抵抗R,により、またトランジスタ
Ql,Q4がオンの時は抵抗R6により、電流源SIの
電流の値を検知する。この間の様子を第7図に示す。第
7図で左半分で巻線N1の巻終りから巻線N1に電流1
L,が流入する場合、右半分で巻線N,の巻始めより巻
線N,に電流1L2が流入する場合を示す。電圧N,に
ついては第7図に示した様に極性の切替り時に生ずる過
度飽和期間を無視して示してある。なお、以上の説明に
おいて、励磁電流については無視しているが、その理由
は、電流1。に比して励磁電流が実用上無視しうるほど
小さいものと考えたためである。また、比較器COMP
l,COMP2の入力インピーダンスも充分高いものと
すれば、巻線N3,N4を流れる電流の巻線N2への換
算値も実用上無視出来る程小さいからである。また、第
3図の構成においてトランジスタQ3,Q4を駆動する
ベース電流に関連し、抵抗R3,R4における電圧降下
は、トランジスタQ3,Q4の電流増幅率βを大きく選
べば電流1。に比して実用上問題にならない小さい値に
おさえることができる。なお、第6図において極性の切
替時間δtの間の出力1。のリツプルをΔIO(電流値
にして換算し 二たもの)なる様におさえると、この間
のリツプルΔIOを抑制するリアクトルLの値は、理論
上約V′EXδt/ΔIOとして表わされる。ただし、
′eは励振電圧を表わし、抵抗R,,R6の電流による
電圧降下によつて即ち負荷電流に応じて変化する 5が
、その平均値はほぼS1となる。この様に、リアクトル
Lを挿入することによつて出力V。
In this case, the current is 1 when viewed from the winding N2 side. The polarity of is reversed. That is, since the polarity of the current flowing through the resistors R, R6 is different from the above, the output V. is also reversed. Therefore, the output V.
The direction of the primary side currents 1L1 and iL2 can also be detected by looking at the currents 1L1 and iL2. That is, in FIG. 3, when the current 1L from the current source SI flows in the direction of the arrow, IL2XN
, = IOXN2, the current 1 that satisfies the equal ampere-turn law
0 flows through winding N2 in the opposite direction to the arrow shown. When transistors Q2 and Q3 are on, this current 10 is V
Sl - resistor R, one transistor Q3 (or diode D
3) Take the path: - reactor L, winding N2 - transistor Q2 (or diode D2) - VS1. Further, when transistors Ql and Q4 are 0N, S1 - transistor Q, - reactor L - winding N2 - transistor Q4
It flows through a path of one resistance R6-VS1. Therefore,
The direction of the current flowing through the resistors R5, R, is exactly opposite to that of the current 1L1, which has the opposite polarity to the current 1L2 from the current source SI. Output of amplifier 0P. is the resistance R,,
Since the voltages Dl and D2 across R6 are differentially amplified,
Its voltage V. is also obtained as exactly the inverted value. In FIG. 3, the outputs of resistors R, , R6 and amplifier 0P1. On the other hand, the case where a voltage appears in the polarity when a plus or minus sign is attached indicates the time when the current 1L1 from the current source SI flows with the polarity. The case where these polarities are opposite to those shown in the drawing corresponds to the case where the current flows from the current source SI with the polarity of the current 1L2. In either case, transistor Q2
, Q3 are on, and by the resistor R6 when the transistors Ql and Q4 are on. The situation during this time is shown in FIG. In the left half of Figure 7, a current of 1 is applied to the winding N1 from the end of the winding N1.
When L, flows in, the case where current 1L2 flows into winding N, from the beginning of winding N, in the right half is shown. As for the voltage N, as shown in FIG. 7, the oversaturation period that occurs when the polarity is switched is ignored. Note that in the above explanation, the excitation current is ignored; the reason is that the current 1. This is because the excitation current is considered to be so small that it can be ignored in practice. Also, the comparator COMP
This is because, if the input impedance of L and COMP2 is also sufficiently high, the value of the current flowing through the windings N3 and N4 converted into the winding N2 is so small that it can be ignored in practical terms. In addition, in the configuration of FIG. 3, the voltage drop across the resistors R3 and R4 in relation to the base current that drives the transistors Q3 and Q4 becomes 1 if the current amplification factor β of the transistors Q3 and Q4 is selected to be large. can be kept to a small value that does not pose a problem in practice. In addition, in FIG. 6, the output is 1 during the polarity switching time δt. If the ripple of ΔIO is suppressed to be ΔIO (converted into a current value, the value of the reactor L that suppresses the ripple ΔIO during this period is theoretically expressed as approximately V′EXδt/ΔIO). however,
'e represents the excitation voltage, which changes due to the voltage drop caused by the current in the resistors R, . In this way, by inserting the reactor L, the output V.

のリツプルを実用上問題のない値に抑えることが可能と
なる。以上の説明から明らかな様に、第3図の構成によ
る変成装置は負荷電流の極性を検知出来、又AC電流の
検知も出来る。
This makes it possible to suppress the ripple to a value that poses no problem in practice. As is clear from the above description, the transformer having the configuration shown in FIG. 3 can detect the polarity of the load current and can also detect the AC current.

さらに、本発明は単一の磁芯により構成されるので、装
置を簡単化することができる。更に、本発明は単一の直
流電源のみで駆動出来るので、装置が簡単となり、直流
電流を検知するのに整流手段を必要とせず、その効果は
大きいものである。なお、リアクトルを採用したことに
よつて、出力のリツプルを軽減出来、その実用的価値は
高い。以上は、第1の実施例の変成装置の説明であつた
が、1次側の巻線N1の巻数を多くし、その負荷として
リアクトルや直列抵抗等の高インピーダンス要素を接続
し、巻線N1の電流1L1,1L2を定電流化すれば、
従来の変成装置と同様の動作をし、又その効果も上記実
施例と同様となり、かつ装置を簡単化出来ることは言う
までもない。
Furthermore, since the present invention is constructed with a single magnetic core, the device can be simplified. Further, since the present invention can be driven with only a single DC power source, the device is simple and no rectifying means is required to detect DC current, which is highly effective. Note that by using a reactor, output ripple can be reduced, and its practical value is high. The above is a description of the transformer of the first embodiment. The number of turns of the primary winding N1 is increased, and a high impedance element such as a reactor or series resistance is connected as a load to the winding N1. If the currents 1L1 and 1L2 are made constant currents,
It goes without saying that the operation is similar to that of the conventional transformation device, the effect is also the same as that of the above embodiment, and the device can be simplified.

本発明による他の実施例を第4図に示す。Another embodiment according to the invention is shown in FIG.

第4図において、検出用に巻線N3だけを設け、比較器
COMPl,COMP2の正及び負入力端子に接続して
、第3図の回路と同じ機能を持たせたものである。本回
路によれば、巻線N,のみで良いため、第3図に比し構
成が簡単となる。またリツプル除去用のリアクトルLに
検出巻線を設けて、比較器に帰還させても同様な効果が
得られる。第5図は、本発明の他の実施例を示すもので
、有極性検知型の構成を示す。
In FIG. 4, only a winding N3 is provided for detection, and is connected to the positive and negative input terminals of comparators COMP1 and COMP2 to provide the same function as the circuit shown in FIG. 3. According to this circuit, only the winding N is required, so the configuration is simpler than that shown in FIG. A similar effect can also be obtained by providing a detection winding in the ripple removal reactor L and feeding it back to the comparator. FIG. 5 shows another embodiment of the present invention, showing a polarity detection type configuration.

電流源SIによる電流1L1がその極性を変化させずに
巻線N1の巻始めより流出するならば、巻線N2の電流
1。はその巻始めより流入し、この極性が巻線N,電圧
の極性が変化しても変化しない。この場合、トランジス
タQ,,Q2を流れる電流は、トランジスタQ,,Q2
がオフすると、直流電源S1、抵抗R3、ダイオードD
1、リアクトルL1巻線N2、ダイオードD2、及び直
流電源VSlを介して流れるから、抵抗R3の両端の電
圧を検出することにより電流ILlを検知出来る。この
様に、負荷電流の極性が変化しないので、第3図の回路
と異なり、トランジスタQ2,Q3、ダイオードD,,
D4は省略されている。なお、第5図において巻線N,
だけで比較器COMPlの出力を比較器COMP2の負
入力端子に加えることにより、第3図及び第4図の実施
例と同じ機能を得ている。第8図は、本発明のさらに別
の実施例を示す。
If the current 1L1 from the current source SI flows out from the beginning of the winding N1 without changing its polarity, the current 1 in the winding N2. flows from the beginning of the winding, and this polarity does not change even if the polarity of the voltage changes. In this case, the current flowing through transistors Q, ,Q2 is
When turned off, DC power supply S1, resistor R3, diode D
1. Current ILl flows through reactor L1 winding N2, diode D2, and DC power supply VSl, so current ILl can be detected by detecting the voltage across resistor R3. In this way, since the polarity of the load current does not change, unlike the circuit shown in FIG.
D4 is omitted. In addition, in Fig. 5, the windings N,
By simply applying the output of the comparator COMP1 to the negative input terminal of the comparator COMP2, the same function as the embodiments of FIGS. 3 and 4 is obtained. FIG. 8 shows yet another embodiment of the invention.

スイツチSWl〜SW4は図示の様に接点b側に全てあ
るものとすると、巻線N3に誘導される電圧を比較器C
OMPlで比較することにより、゛トランジスタQ2が
オンとオフを繰返す。この間、サイリスタCR,はオン
を継続し、電流源STより電流IL,が図示の極性で巻
線N1へ流入するので、トランジスタQ2のオンとオフ
によつて、巻線N2に流れる電流は、S1−Q2−N2
−L−CR,−R,一VSlなる経路又はN2−L−C
Rl−R,−D4−N2なる経路のいづれかを流れるの
で、抵抗R,にて、その値を知ることができる。スイツ
チSWl〜SW4がa側に倒れているときは、電流1L
1の向きが反転した場合に用いられトランジスタQ2を
トランジスタQ,に、サイリスタCRlをサイリスタC
R2に、または抵抗R5をR6に置換して考えれば良い
。なお、リアクトルLに並列に接続した抵抗RLはダン
ピング用の抵抗であつて、リアクトルLの浮遊キヤパシ
タンスとの作用を相殺するためのものである。この様に
、第8図の回路によつて前記実施例と同様の効果を得る
ことが出来るが、トランジスタにかわりサイリスタCR
,,CR2を用いたので、スイツチング手段が容易とな
る効果がある。なお片極性のみを問題にするならば、更
に回路は簡単化できる。たとえば、図示の電流1L1を
巻線N2の回路で検知したいときは、サイリスタCRl
は不用となり、この部分を直結しておけば良く、さらに
トランジスタQ1、サイリスタCR2、ダイオードD3
も不用となる。以上の本発明実施例において、変成器の
出力として、ブリツジ結合されたトランジスタの各脚に
設けられた2本の抵抗の両端から差動的に電圧を取出し
ていたが、2次の巻線N2に直列に抵抗を挿入して、そ
の抵抗両端の電圧を出力としても良い。
Assuming that switches SWl to SW4 are all on the contact b side as shown in the figure, the voltage induced in winding N3 is
By comparing with OMP1, ``transistor Q2 repeats on and off. During this time, the thyristor CR, continues to be on, and the current IL, from the current source ST flows into the winding N1 with the polarity shown, so that the current flowing through the winding N2 is changed by turning on and off the transistor Q2. -Q2-N2
-L-CR, -R, -VSl path or N2-L-C
Since it flows through either of the paths Rl-R and -D4-N2, its value can be known from the resistance R. When switches SWl to SW4 are tilted to side a, the current is 1L.
When the direction of 1 is reversed, transistor Q2 is changed to transistor Q, and thyristor CRl is changed to thyristor C
It may be considered by replacing R2 or resistor R5 with R6. Note that the resistor RL connected in parallel to the reactor L is a damping resistor, and is used to offset the effect of the reactor L on the stray capacitance. In this way, the circuit shown in FIG.
,, CR2 is used, which has the effect of making the switching means easier. Note that if only unipolarity is considered, the circuit can be further simplified. For example, if you want to detect the current 1L1 shown in the figure with the circuit of winding N2, thyristor CRl
is no longer needed, and it is sufficient to directly connect this part, and furthermore, transistor Q1, thyristor CR2, diode D3
is also no longer needed. In the embodiments of the present invention described above, the voltage is differentially taken out from both ends of the two resistors provided on each leg of the bridge-coupled transistor as the output of the transformer. It is also possible to insert a resistor in series with the resistor and output the voltage across the resistor.

この場合は、装置が簡単となるのみならず、スイツチン
グ用トランジスタのベース電流が抵抗器を流れないので
、それだけ精度が上る。また、ブリツジを構成する上下
の2組のトランジスタについて、各組をパワーアンプで
もつて構成しても即ちパワーアンプを2組用いても、そ
の効果は上記実施例と同様である。以上の様に本発明に
よれば被検出対象の電流の極性を知ることが出来、かつ
その電流及び電圧をも検知可能であると共に、単一直流
電源のみで駆動可能なので、装置を簡単化出来、その実
用的価値は高い。
In this case, not only is the device simple, but the accuracy is also increased because the base current of the switching transistor does not flow through the resistor. Furthermore, even if each of the two sets of upper and lower transistors constituting the bridge is configured with a power amplifier, that is, two sets of power amplifiers are used, the effect is the same as in the above embodiment. As described above, according to the present invention, the polarity of the current of the object to be detected can be known, the current and voltage can also be detected, and the device can be simplified because it can be driven with only a single DC power supply. , its practical value is high.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の変成装置の構成例を示し第2図は第1図
の回路の動作を説明する図、第3図〜第5図及び第8図
はそれぞれ本発明の一実施例による変成器の回路図、第
6,7図は第3図の回路の動作状態を示す波形図である
FIG. 1 shows an example of the configuration of a conventional transformation device, FIG. 2 is a diagram explaining the operation of the circuit shown in FIG. 1, and FIGS. 6 and 7 are waveform diagrams showing the operating state of the circuit of FIG. 3.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 直流電源、この直流電源の両端間に並列接続され、
それぞれ前記直流電源の一方の極から他方の極へ順次直
列接続された2つのスイッチング素子と抵抗素子とを有
する2つの直列回路、可飽和磁心と、前記各直列回路を
構成する各々のスイッチング素子の直列接続点間に接続
され、前記可飽和磁心に巻回された励磁巻線と、前記可
飽和磁心に巻回された制御巻線と、被検出電流が与えら
れ前記可飽和磁心に巻回された1次巻線とから成る可飽
和変成器、前記制御巻線の出力の極性に応じて、前記各
直列回路における各スイッチング素子の一方をオン状態
に、他方をオフ状態にし、オン状態のスイッチング素子
を介して前記励磁巻線を前記直流電源の両端間に接続さ
せるコンパレータ、前記各抵抗素子の両端電圧を入力と
し、その差電圧を増幅して出力するための手段を備えた
変成装置。 2 前記スイッチング素子の少なくとも1つはトランジ
スタであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の変成装置。 3 前記スイッチング素子の少なくとも1つはダイオー
ドであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
変成装置。 4 前記スイッチング素子の少なくとも1つはサイリス
タであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
変成装置。
[Claims] 1. A DC power supply, connected in parallel between both ends of the DC power supply,
two series circuits each having two switching elements and a resistance element sequentially connected in series from one pole to the other pole of the DC power supply, a saturable magnetic core, and each of the switching elements constituting each of the series circuits; An excitation winding connected between the series connection points and wound around the saturable magnetic core, a control winding wound around the saturable magnetic core, and a current to be detected is applied and wound around the saturable magnetic core. a saturable transformer comprising a primary winding; one of the switching elements in each series circuit is turned on and the other is turned off depending on the polarity of the output of the control winding; A transformer comprising: a comparator that connects the excitation winding to both ends of the DC power source via an element; and means for inputting the voltages across the resistive elements and amplifying and outputting the difference voltage. 2. The transformation device according to claim 1, wherein at least one of the switching elements is a transistor. 3. The transformation device according to claim 1, wherein at least one of the switching elements is a diode. 4. The transformation device according to claim 1, wherein at least one of the switching elements is a thyristor.
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