電流センシング ソリューション

テクノロジー

電流センシング ソリューション

絶縁型システムと非絶縁型システムで高精度かつ高速な電流センシングを実現できます

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示などを実施しようとする場合、絶縁型と非絶縁型の各電流センシング 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、シンプルさ、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。 

このページに含まれるもの

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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業界をリードする精度を達成

TI の各種デバイスは業界をリードする精度を達成し、最大誤差はオフセットが 1μV という小さい値、ドリフトは温度範囲全体で 0.01μV/℃ という小さい値を達成しており、システム効率の向上に貢献できます。

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より高精度の制御機能と保護機能を実現

TI の各種デバイスには、高帯域幅や高速応答時間という特長があります。これらのデバイスを使用すると、スイッチング システムをアクティブに制御し、より高精度の制御機能と保護機能を搭載した高速応答システムを実現できます。

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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に至るまで、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を実現するのに役立ちます。

各種絶縁型電流センシング テクノロジー技術の比較

ホール効果センサ
絶縁型シャント
変流器
Rogowski コイル
DC 対応 はい はい いいえ いいえ
測定対象の電流 A mA から A A から kA A から MA
出力 アナログ アナログまたはデジタル アナログ:シグナル
コンディショニングが必須 (フィルタ、ゲイン) 
アナログ:シグナル コンディショニング
が必須 (積分器、フィルタ、ゲイン)
帯域幅 最高 1MHz
最高 1MHz
センサによる制限 1MHz 以上
伝搬遅延
<1µs (1μs 未満)
1µs ~ 3µs
>3µs (1μs 未満)
<1µs (1μs 未満)
精度 0.9%~2% 0.1%~2% 0.1%~1% 0.2%~5%
温度ドリフト 50ppm/K 25ppm/K ~ 300ppm/K <100ppm/K (100ppm/K 未満) 50ppm/K ~ 300ppm/K
電力損失 mW mW から W mW mW
ソリューション サイズ 小型 中程度 大型 大型

絶縁型電流センシング ソリューションを選択

非絶縁型電流センシング テクノロジー

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:

ブログ
シンプルな設計、低ドリフト、小型サイズのシャント内蔵ソリューションの実現
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
INA281 アクティブ -4V ~ 110V、1.3MHz、超高精度電流センス アンプ
INA238 アクティブ アラート搭載、85V、16 ビット、超高精度、I2C 出力、電流 / 電圧 / 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:

ブログ
シャントを使用して高速ローサイド電流を測定する場合、スルーレートまたは帯域幅を向上させる必要がありますか?
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。
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 (Rev. A 翻訳版)
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
INA240 アクティブ 強化型 PWM 除去機能搭載、-4 ~ 80V、双方向、超高精度電流センス アンプ
INA296A アクティブ -5V ~ 110V、双方向、1.1MHz、8V/μs、超高精度電流センス 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
電流センシング アンプ搭載、高電圧と高温に対応する、ハイサイド 低電流 (マイクロアンペア) センシング回路 (Rev. A 翻訳版)
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) 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

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EV の充電とソーラー エネルギーの各分野における電流センシングのトレンドをご確認ください

世界各地で再生可能エネルギー源の採用が進むにつれて、高精度かつ高信頼性の電流センシングのニーズが高まっています。ホール効果センサからシャント ベースのデバイスに至るまで、TI は高速、高精度、安全な高電圧システムの設計をサポートしています。