電流センシング・ソリューション

各種システムで高精度かつ高速な電流センシングを実現

システム保護、遠隔測定、閉ループ制御の目的で、電流を迅速かつ高精度測定

過電流障害の検出、システム効率の向上、閉ループ・フィードバックの提供などを実施しようとする場合、各種電流センシング・ソリューションで構成された TI の幅広い製品ラインアップを採用すると、システムのサイズ、簡潔さ、コストを犠牲にせずに、幅広い同相電圧と温度にわたって業界をリードする精度を活用できます。数十年にわたる経験を通じて、TI は最新の電流センシング技術を開発してきました。この技術は、エンジニアが最大のシステム性能、電力効率、信頼性を達成するのに役立ちます。

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電流センシング設計で電動化の推進に貢献する 4 つの重要なトレンド

システム電圧の高電圧化、システム保護機能の強化、遠隔測定 (テレメトリ) 監視、フォーム・ファクタの小型化の詳細をご覧ください。

 

電流センシング・システムで TI 製品を選択する理由

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業界をリードする性能を実現

ゼロドリフト・アーキテクチャを採用した TI の各種高精度デバイスは、時間経過と温度範囲にわたって高精度測定と低ドリフトを実現し、システムの性能、効率、制御の向上に貢献します。

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開発中システムに最適なソリューションの検索

小電流センシングから高電圧センシングまで、TI の多様な製品ラインアップは、幅広い電流センシング方式とアプリケーションで高速検出と高精度測定の実現に役立ちます。

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設計を簡素化

基板面積の節減、システム・キャリブレーションの要件、外部保護回路の不要化など、設計上の一般的な課題を解決するデバイスを製作する方法で、TI はシステム設計の簡素化を推進しています。

開発中の設計に適したフレキシブルな各種電流センシング・ソリューション

絶縁バリアをまたいで電流測定データを転送

絶縁型電流センシングは、ハイサイドとローサイドの両方の電流センシングで使用できます。同相電圧が、電流センス・アンプや差動アンプで対処できる値より高い場合、絶縁方式が適切な選択肢になる可能性があります。各種安全規格が、システムと、電流を測定する導体の間のガルバニック絶縁を要求することもあります。他の使用例は、マイクロプロセッサまたはコントローラが、電流センサとは異なるグランド・プレーンを使用している場合や、ノイズの多いグランド・プレーン (ノイズがシステムの他の部分に伝播) が原因で高精度測定が困難になる場合です。

絶縁型製品の主なカテゴリの詳細:

技術記事
ホール効果電流センサにより高電圧システムのセンシングを簡素化する方法
この記事では、高電圧の電流センシング回路を設計する際に重要な 4 つの要因の概要を説明します。シャント ベースとホール効果の各テクノロジーを評価し、精度、シンプルさ、コストの間のトレードオフに注目します。
Analog Design Journal
Design considerations for isolated current sensing
絶縁型アンプを選定する際に、絶縁仕様など多くの決定事項を考慮する必要があります。この記事は、特定のシステムに最適な絶縁型アンプを選定する際に役立つ、これらの決定事項について詳細に説明します。
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アプリケーション概要
絶縁型シャント電流検出と閉ループ電流検出の精度の比較
この資料は、単一電源電圧の絶縁型アンプである TI (テキサス・インスツルメンツ) の AMC3302 を、一般的な閉ループ電流センサと比較します。
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絶縁された、絶縁型 に関する主な製品
新製品 TMCS1123 アクティブ ±1300V reinforced isolation, 80Arms 250kHz Hall-effect current sensor with AFR, reference and ALERT
AMC1300B-Q1 アクティブ 車載対応、±250mV 入力、高精度、電流センシング、強化絶縁型アンプ
AMC3302 アクティブ DC/DC コンバータ内蔵、±50mV 入力、高精度、電流センシング、強化絶縁型アンプ

負荷または回路の他の部分に到達する前に、電源レール内の電流を測定

ハイサイド電流センシングで、バス電圧とシステム負荷の間にシャント抵抗を配置すると、シャント抵抗がグランドに直接接続されなくなるので、グランドの外乱を排除できます。ハイサイド電流センシングは、負荷からグランドへの短絡状況も検出します。TI は、高電圧対処能力と高い同相除去比 (CMRR) を特長とする多くのデバイスを提供しており、高電圧レールの電流を高精度で測定するのに役立ちます。

ハイサイド製品の主なカテゴリの詳細:

技術記事
シャント内蔵ソリューションにより、シンプルな設計、低ドリフト、小型サイズを実現する
電流センシングの分野は、いくつかの進歩を通じて多くの市場セグメントで増加を続けています。EZShunt™ テクノロジーを活用すると、この分野で、低ドリフト、小型サイズ、システムの複雑さの低減という特長がいずれも実現しやすくなります。
アプリケーション概要
高電圧の電源レールにおける高精度の電流測定 (Rev. E 翻訳版)
電流センス・アンプに特に注目し、ハイサイド電流センシングの利点と、この電流センシング方式に関連する設計上の課題の詳細を確認することができます。
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アプリケーション概要
Using An Op Amp for High-Side Current Sensing (Rev. A)
オペアンプに特に注目し、ハイサイド電流センシングの利点と、この電流センシング方式に関連する設計上の課題の詳細を確認することができます。
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ハイサイド電流センシング に関する主な製品
新製品 INA700 アクティブ WCSP (ウェハー チップ スケール パッケージ) 封止、EZShunt™ 技術採用、40V、16 ビット、I²C 出力、デジタル電力モニタ
INA149 アクティブ 同相電圧が高い差動アンプ

グランドに戻るリターン・パス内で電流を測定

ローサイド電流センシングは、負荷とグランドの間で 1 個のシャント抵抗を使用します。ローサイド測定の長所の 1 つは、同相電圧がゼロに近いことです。短所は、シャント抵抗の両端間の電圧降下が、電源グランドと、負荷グランドまたはシステム・グランドとの電位差として表面化することです。TI は、高精度かつコスト重視のアプリケーションでローサイド・センシングを実現するのに役立つ、多様なアンプを提供しています。

ローサイド製品の主なカテゴリの詳細:

技術記事
Do I need more slew rate or bandwidth in my high-speed, low-side current shunt mea
これは、4 部構成シリーズの最初の記事 (英語) であり、TI 独自の CMOS (相補型金属 - 酸化膜 - 半導体) 高精度プロセス技術で製作したオペアンプを使用して、システムの精度と効率を向上させる方法について説明しています。
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アプリケーション概要
ローサイド電流検出回路のインテグレーション
ローサイド・センシングの詳細や、オペアンプを使用したディスクリート実装と、電流センス・アンプを使用した統合型実装の違いを確認できます。
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回路設計
単一電源、ローサイド、単方向電流センシング回路
この単一電源ローサイド電流センシング・ソリューションは、最大 1A の負荷電流を高精度で検出し、50mV ~ 4.9V の範囲内の電圧に変換します。必要に応じて、入力電流と出力電圧の範囲をスケール化 (倍率変更) することもできます。
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ローサイド電流センシング に関する主な製品
TLV9052 アクティブ コスト最適化アプリケーション向け、デュアル、5.5V、5MHz、15V/μs のスルーレート、RRIO (レール ツー レール入出力) オペアンプ
OPA2387 アクティブ 超高精度、ゼロドリフト、入力バイアス電流の小さいオペアンプ
INA180 アクティブ 26V、350kHz、電流センス・アンプ

高速スイッチング同相過渡電圧 (dv/dt) に対処できるインライン電流センシング

インライン電流センシングは、真の位相電流測定を行い、閉ループ制御で、インバータまたはモーターからのフィードバック情報の品質最適化に役立ちます。この種のアプリケーションで同相電圧に相当するのは PWM (パルス幅変調) 信号です。(PWM 除去回路がイネーブルになっていない場合) PWM 信号は出力信号を妨害する結果になるので、電流センス・アンプの要件は過酷になりがちです。つまり、電流センス・アンプは DC と AC の両方で非常に良好な CMRR (同相除去比) を達成する必要が生じます。幸い、TI は PWM 除去能力の強化と高 CMRR の両方に対応した各種デバイスを提供しています。

インライン型製品の主なカテゴリの詳細:

アプリケーション概要
PWMリジェクション機能付きのハイサイド駆動、ハイサイド・ソレノイド電流モニタ (Rev. A 翻訳版)
ソレノイドやバルブを使用するアプリケーションで電流計測を行うと、ソレノイドの動作特性の変化を検出できます。
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アプリケーション概要
H-ブリッジでの電流センシング (Rev. D 翻訳版)
H ブリッジ・アプリケーション内の電流をインライン測定する場合に生じる、設計上の課題の詳細をご確認ください。
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アプリケーション概要
PWM リジェクション機能搭載、低ドリフト、高精度、インライン・モー ター電流測定 (Rev. D 翻訳版)
モーター・アプリケーション内の電流をインラインで測定する場合に生じる、設計上の課題の詳細をご確認ください。
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インライン に関する主な製品
INA241A アクティブ 強化型 PWM 除去機能搭載、-5 ~ 110V、双方向、超高精度電流センス・アンプ
TMCS1101 アクティブ ±600V basic isolation, 20Arms 80kHz Hall-effect current sensor with reference
AMC1300B-Q1 アクティブ 車載対応、±250mV 入力、高精度、電流センシング、強化絶縁型アンプ

高速アラート生成または範囲外の条件に対応する電流センシング

過電流保護は、範囲外の条件または障害条件を迅速に検出するための最も基本的な電流監視形式です。TI の製品ラインアップは、高帯域幅デバイスと高スルーレート・デバイスのほか、高速スループットを実現するためのコンパレータやアラート・デバイスを取り揃えており、この安全機能を実現できます。

過電流保護製品の主なカテゴリの詳細:

その他の技術資料
Over-Current Detection Products Brochure
ディスクリート電流センス・アンプ (CSA) とコンパレータ、あるいはコンパレータ内蔵 CSA を使用して、過電流または範囲外の状態への対策を実装する方法の詳細をご確認ください。
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ビデオ
過電流センシングの手法
このトレーニング (英語) は、過電流保護で使用する一般的な回路と部品を特定して評価し、過電流保護機能で高精度の電流測定機能を使用する場合の改善点を強調します。
回路設計
絶縁型過電流保護回路
この回路は、過電流を高速検出できるように、絶縁型コンパレータを使用する方法を提示します。
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過電流保護 に関する主な製品
INA381 アクティブ 過電流コンパレータを内蔵した 26V、350kHz の電流センス・アンプ
INA200 アクティブ コンパレータ搭載、-16 ~ 80V、500kHz 電流センス・アンプ
INA849 アクティブ 超低ノイズ (1nV/√Hz)、高速 (28MHz、35V/μs)、高精度 (35μV) の計測アンプ

サブミリアンペア (1mA 以下) の小電流測定

小電流を測定するときに誤差を最小限に抑えるには、入力バイアス電流の小さいセンサが必要です。アンプの入力バイアス電流が標準的な大きさの場合、バイアス電流が測定電流を上回るので、精度が低下し、信号対雑音比 (SNR) が小さくなります。TI はナノアンペア単位の入力バイアス電流を実現する各種アンプを提供しており、サブミリアンペア (1mA 以下) の測定を行う場合でも高精度を実現できます。

サブミリアンペア (1mA 以下) 製品の主なカテゴリの詳細:

アプリケーション概要
Difference Between an Instrumentation Amplifier and a Current Sense Amplifier
電流センシング用の計測アンプと電流センス・アンプの詳細をご確認ください。
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回路設計
高電圧および高温に対応するハイサイド低電流 (マイクロアンペア) センシング回路、電流センシング・アンプ付き
この回路は、電流センス・アンプを使用し、最大限のダイナミック・レンジを確保して、マイクロアンペア単位の微小電流をで高精度かつ高信頼性で測定する方法を提示します。
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アプリケーション概要
Super-Beta Input Amplifiers: Features and Benefits
電流ゲインの大きい (β が 1,000 超過) 用途向けの最適化を実施したスーパーベータ・トランジスタの詳細をご確認ください。この種のトランジスタは、デバイスの入力バイアス電流と、温度範囲全体での入力バイアス電流のドリフトを低減するのに役立ちます。
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小電流の測定 に関する主な製品
INA819 アクティブ ±60V の過電圧保護機能搭載 (ゲイン ピン 2 と 3)、低消費電力 (350μA)、高精度計測アンプ
OPA392 アクティブ シングル、低オフセット (10μV)、低ノイズ (10kHz 時に 4.4nV/√Hz)、fA (フェムトアンペア) 単位のバイアス電流、e-trim™ オペアンプ
INA190 アクティブ ピコアンペア単位のバイアス電流 (pA IB)、イネーブル搭載、40V、双方向、超高精度、電流センス・アンプ

技術リソース

e-Book(PDF)
e-Book(PDF)
An Engineer's Guide to Current Sensing (Rev. B)
特定用途向け電流センシングの設計上の課題と解決方法を収録した包括的なライブラリをご活用ください。
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アプリケーション・ノート
アプリケーション・ノート
EV (電気自動車) の DC 充電アプリケーションにおける電流センシ ングの設計上の考慮事項
このアプリケーション・レポートは、EV (電気自動車) の充電アプリケーションで電流センシングを設計する際の検討事項について説明します。特に、システム性能に影響を及ぼすゲイン誤差、オフセット、帯域幅、レイテンシに注目します。
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技術記事
技術記事
HV/EV (ハイブリッド車と電気自動車) で高電圧の電流センシングを設計する場合の課題への対処
高電圧電流センシングの主な課題のいくつかを確認できます。設計プロセスの支援と簡素化に役立つ追加リソースも活用可能です。