JAJT467 April   2025 LM5066I

 

  1.   1
  2. 1はじめに
  3. 2エネルギー測定に使用される電流センサ素子の比較
  4. 3電力測定で使用される PCB Rogowski コイルの感度と ADC ノイズ性能の比較
  5. 4Rogowski コイルをベースとする電流センサにおける ADC シグナル チェーンの感度分析
  6. 5まとめ
  7. 6参考資料

エネルギー測定に使用される電流センサ素子の比較

表 1 に、エネルギー メーター アプリケーションで使用される 3 つの電流センシング テクノロジーの性能上の利点と課題、およびコストとの対比を示します。電流トランスは、ダイナミック レンジが広く、耐久性が高く、挿入インピーダンスが低い (非侵襲的電流測定) [4]ため、最も一般的なセンサです。ただし、これらのコンデンサのコストは、すべての電流センシング技術の中で最大に達する可能性が高くなります。シャント抵抗 (シャント) は、磁気耐性、サイズの小型化、コストの削減という特長から、非常に魅力的です。ただし、熱自己発熱[5]により絶縁が不足し、大電流では精度が低下します。

Rogowski コイルは他の 2 つのセンサに代わる興味深い代替品であり、特にプリント基板 (PCB) コイルとバルク Rogowski コイル[6]を検討する場合に、最小コストのオプションになります。

表 1 電流センサの比較
センサの種類 変流器 Rogowski コイル シャント
ブロック図
伝達関数 V o u t = I l i n e R b u r d e n N t u r n s V o u t d I l i n e d t V o u t = I l i n e R s h u n t
利点
  • 絶縁を実現します
  • 高い直線性
  • 高い耐久性
  • 高い精度
  • 絶縁を実現します
  • 飽和は不可能です
  • 小型フォーム ファクタ (PCB)
  • 高い直線性
  • 迅速な応答時間
  • 低電力損失
  • 非絶縁型
  • 反磁性
  • 小型フォーム ファクタ
課題
  • 飽和が可能です
  • 負荷抵抗での電力損失を防止します
  • 位相キャリブレーションが必要です
  • サイズと重量
  • 統合が必要です
  • DC を測定できません
  • PCB コイルの感度は低下する可能性があります
  • 抵抗値は、自己加熱時に変化する場合があります
  • 過負荷信号に対する信頼性が低下します
コスト $0.21 以上 (シールドなし)
$0.26 以上 (シールドあり)
一部のPCB コイルは $0.10 未満
バックル コイルは $0.10 以上
$0.10 以上 (マンガン)

PCB Rogowski コイルは、低コストで柔軟な設置が可能であるため、低コストの電力量計アプリケーション[7]、[8]に最適です。PCB Rogowski ベースのメーター設計の利点と課題、また地域の計量規格に準拠しながら、実現可能な限り低いコストを実現するためにシグナル チェーンを最適化する方法を分析してみましょう。