高電圧回路上の電流検出回路について

質問

DC400V上の、過電流を検出する回路を検討しています。
負荷の短絡や、パワー部の故障などで、通常の数倍の電流を検出して信号を出す回路を考えています。
電流値は、10A程度を検出できればと思います。（正常時は2A程度。）
考えている回路は、ローサイドにシャント抵抗を入れて検出し、オペアンプで増幅する回路です。（参考ＵＲＬに出ている回路です。）
検出，比較回路はある程度考えています。
電源部は10Aも流せないので、電圧降下すると予測しています。
また、ACラインにはヒューズが入っています。

概略図
+400V---負荷---R---GND
|
　　　　　検出回路
R:検出用抵抗
GND基準で、負荷よりの電圧を検出

質問１
何らかの原因で負荷が短絡してしまうと、検出回路に直接DC400Vが掛ってしまうと考えてよろしいのでしょうか？（一瞬でも･･･。）

質問２
仮に高電圧が掛ったとして、対策方法はありますか？

その他、問題点，注意点などありましたら教えてください。

よろしくお願い致します。

ＴＩ　電流センシング入門　ローサイド電流センシング
http://focus.tij.co.jp/jp/analog/docs/gencontent.tsp?familyId=57&genContentId=28017

回答No.2

noname#230359 · ベストアンサー

毎度ＪＯです。
回答は＃１氏の通りです、
さて質問２ですが、シャント抵抗に一瞬ＤＣ４００Ｖが架かるとしましょう、
入力であるＯＰアンプに何も対策を施さなかったら、一瞬で昇天してしまいます、
そこでＯＰアンプを保護する回路を挿入する事になります、

通常、入力にＯＰアンプ等のデバイスの電源電圧より高圧が掛かると予想される場合、
信号源（シャント抵抗）とＯＰアンプの間に抵抗器Ａを直列接続します、
これだけでは不十分で、ＯＰアンプの入力部はＶＣＣとＧＮＤ間にダイオードでクリップします、
ＤＣ４００Ｖとなると、抵抗器Ａは抵抗値が高くなります、その為ＯＰアンプはＣＯＳ入力の様なＨＩインピダンスタイプ（入力バイアスの低いタイプ）でないと抵抗器Ａによる誤差が大きくなります、

この場合抵抗器Ａの決定には、色々な条件を考慮せねばなりません、
１）ＤＣ４００が掛かる最大の時間
２）クリップダイオードのＩＦ　最大電流

ACラインにはヒューズと有りますが、ＡＣラインではその後に平滑回路が有り、ヒューズが溶断するまで時間が掛かり過ぎます、
この時間は抵抗器に大きな負荷が掛かる事を示しています、

抵抗器Ａの計算例
１）ＡＣラインにヒューズが有る場合
　過負荷→電圧低下（平滑コンデンサの電圧降下）→電流増加→ヒューズ溶断　この一連の時間が１秒とすると
ＤＣ４００Ｖ　１秒です　１Ｗの抵抗器であれば１６０ｋΩとなります、抵抗値が高すぎます
１０Ｗの抵抗器なら１６ｋΩです、この程度であればノイズ等の問題から少しは逃げられるかも知れません、
１６ｋΩでは２５ｍＡ流れます、普通のダイオードが使用可能です、

仮に　ヒューズ溶断が３秒の場合、抵抗器の電力容量が大きくなる事が予想されますね、

一つ提案！　速断型のヒューズをＤＣ４００Ｖの回路に挿入しましょう、ヒューズ溶断が１/１０秒程度の物もあります、
１００ｍＳとすると１Ｗの抵抗器Ａに２５ｍＡ流せそうですね、
４００Ｖ回路を素早く遮断出来れば、抵抗器Ａに掛かる電力を抑える事が出来、小型の抵抗器にする事が出来ます

適当な回路図を探す事が出来ませんでした
参考ＵＲＬ
http://srd.yahoo.co.jp/IMG/ig=205x507/id=cab04f65ccd8689e/l=cu/da=d/tid=MMSI04_01/bzi=0/q=%E3%82%AF%E3%83%AA%E3%83%83%E3%83%97%20%E6%8A%B5%E6%8A%97%20%E3%83%80%E3%82%A4%E3%82%AA%E3%83%BC%E3%83%89/SIG=12aa0v7r5/EXP=1252494521/*-http%3A//f56.aaa.livedoor.jp/~mrotqch/stomp/d_clip-2.png
この波形では±0.6Vですが、今回は電源電圧でクリップします

お礼

的確なご回答ありがとうございます。
少ない情報の中で、こちらの意図していることを察していただきありがとうございます。
かなり先が見えました。

直列に挿入する抵抗を、インラッシュ耐性の高いものでも良さそうですね。
出来ればヒューズが切れる前に、DCラインをFETなどのロードスイッチで切りたいと思っています。

実験してみることにします。
ありがとうございました。

回答No.1

noname#230359

> 質問１

一瞬ですがDC400V掛かります。

> 質問２

直流用のブレーカがあります。
ただし、今回の条件に合う物があるかは検索してください。

電流検出用のセンサには非接触の物もありますので検討しては如何でしょうか。
http://www.u-rd.com/products/index.html

お礼

ご回答ありがとうございます。

やはり、DC400Vが掛ってしまいますよね。

カレントセンサーも検討しましたが、抵抗負荷ではないので直流の電流が流れないことと、周波数的に高い波でスイングし、それがオフセットされている（0が基準になっていない･･･表現が難しいです。）状態です。
直流用か交流用か悩むところです。
ただ、一度試してみる価値はありそうなので検討してみます。
ありがとうございます。