メーカー 10社

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電流センスアンプ
メーカー10社一覧【2024年】

電流センスアンプについての概要、用途、原理などをご説明します。また、電流センスアンプのメーカー10社一覧や企業ランキングも掲載しておりますので是非ご覧ください。電流センスアンプ関連企業の2024年9月注目ランキングは1位:ルネサスエンジニアリングサービス株式会社、2位:MPSジャパン合同会社、3位:ルネサスエレクトロニクス株式会社となっています。

電流センスアンプとは？
電流センスアンプのメーカー10社一覧

電流センスアンプとは

電流センスアンプとは電気回路に流れる電流の値を検出する装置要素の一つです。電流を検出するためのシャント抵抗の両端の電圧を計測することで電流を算出することができます。シャント抵抗両端の電圧降下をオペアンプによって増幅させるため、小さな電位差でも大きな電圧として検出することが可能です。また、内蔵された抵抗から固定ゲインが構成されているため、温度変化や外部からの影響を受けづらく、精度の高い測定をすることができます。

電流センスアンプの使用用途

電流センスアンプは様々な機械に流れる電流を測定するために使用されます。多くの機械において安全性を保ち、効率よくシステムを稼働させるためには電流検出が不可欠なのです。例えば、電気自動車に流れる電流です。高電圧がかかる電気自動車で通常の電流検知は難しいですが、電流センスアンプを使用すれば測定することができます。オペアンプは通常電源電圧以上入力することができませんが、電流センスアンプはコモンモード電圧範囲が大きいため入力電圧をサポートできるのです。

電流センスアンプの原理

電流センスアンプは様々な機械に流れる電流を計測できる優れた装置要素です。ここではその原理や特徴についてご紹介します。

電流センスアンプは電流が流れる抵抗の間の電位差を測定することで流れる電流の値を計測しています。この抵抗はシャント抵抗と呼ばれ、オームの法則に基づいて単純な原理で計測されます。シャント抵抗の両端の電位差が小さくてもオペアンプによって増幅することで十分計測することが可能です。また、このシャント抵抗を配置する位置によって特徴が変わります。

ローサイドアンプ
回路の中でシャント抵抗を負荷とグランドの間に配置したものです。ローサイドで電流を検出する際の最大のメリットはコモンコード電圧がゼロに近いという点です。複雑な回路設計が必要なくシンプルな実装が可能になります。
ハイサイドアンプ
回路の中でシャント抵抗を電源と負荷の間に配置したものです。ハイサイドで電流を検出するメリットはグランドに影響されないことです。

電流検出抵抗の決め方

電流検出をするうえで最も重要な決定事項の1つは電流センス抵抗(シャント抵抗)の選択です。通常予測される最大電流から目的の最大作動電圧が得られるよう抵抗値とワット数を決定します。必要な際は、抵抗の電力損失を加味したうえで抵抗の値を選択することも重要です。

電流センス抵抗値とワット数を決めたら、抵抗の許容誤差による影響を考慮に入れます。許容誤差により検出できる電圧および電流測定値の精度に直接影響が及ぶためです。また見落としがちなものとして、抵抗の許容誤差には温度ドリフト係数があります。

また、シャント抵抗から電流センスアンプまでのプリントパターンの引き出し方にも注意が必要です。シャント抵抗は通常低抵抗であるため、パターンの引き出し方によってはパターンの持つ銅抵抗による電圧降下も併せて検出してしまうことになり、大きな誤差を生じる場合があるためです。シャント抵抗器の直近からパターンを分離して電流センスアンプへ引き回すようにします。また、電流通路と電圧検出を別のパターンルートにすることで、電流通路の抵抗による誤差をなくすようにします。

電流検出に用いる電流センスアンプの選択方法

電流センスアンプの種類として、主にハイサイドアンプとローサイドアンプがあります。それぞれメリット・デメリットがありますが、ハイサイドアンプは電源と負荷の間で電流を測定するため、電源電圧より高いDC電圧が印加されることがあります。ローサイドアンプはそれに対して、負荷とグランド間で電流を測定するため、入力ピンにグランドレベルに近い電圧が印加されます。

電流センスアンプを選択する場合、まずハイサイドでの電流検出を行うか、ローサイドの検出を行うかを決めます。ハイサイド電流検出の場合、アプリケーションに必要な最大顧問モード電圧と使用する電源電圧に応じて、電流センスアンプを選定します。ローサイドの検出を行う場合、0Vに近い顧問モード電圧で動作する電流センスアンプを選定します。

そのほか、システム上、電流検出の向きについても考慮に入れます。一方向に限定される電流検出か、双方向を加味した設計が必要かです。またシャント抵抗値と測定電流範囲から、オフセットやゲイン精度に関する誤差の検討も行うことが重要です。

参考文献
https://www.macnica.co.jp/business/semiconductor/articles/texas_instruments/130397/
https://www.st.com/ja/amplifiers-and-comparators/current-sensing.html
https://jp.rs-online.com/web/generalDisplay.html?id=ideas-and-advice/shunt-resistor-guide

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