データセンターにおける電流検出

データセンターにおける効率性、信頼性、拡張性の実現

データセンターは、人工知能、クラウドコンピューティング、デジタルサービスの急速な成長に牽引され、大きな変革の真っ只中にあります。演算能力の向上に伴い、エネルギー需要も増加しており、既存のインフラは限界に達しつつあり、電力の生成、配電、管理の方法について根本的な見直しが迫られています。

従来のACベースのシステムから、新たに台頭しているDCアーキテクチャに至るまで、データセンターは、より効率的で、拡張性が高く、高密度な設計へと進化しています。こうした状況において、正確かつ信頼性の高い電流測定は、性能、安全性、およびエネルギー最適化の基盤となっています。

LEMは、電力網インフラからサーバーラックに至るデータセンターの電力チェーン全体にわたって、高度な電流検出ソリューションを提供することで、この変革を支援し、事業者が効率性を向上させ、稼働時間を確保し、次世代アーキテクチャへの移行に備えることを支援しています。

AC電源方式のデータセンター（現在の標準）

AC（交流）ベースのアーキテクチャは、今日のデータセンターにおいて依然として主流の設計となっています。電力は送電網から供給され、変圧された後、複数の層を経てIT機器に届けられます。

一般的なアーキテクチャには、以下のものが含まれます：

送配電インフラ（中圧・低圧開閉装置および変圧器）
無停電電源装置（UPS）システム
交流電源分配ユニット（PDU）
サーバーレベルの電力変換（AC/DC、DC/DC）
冷却および空調（HVAC）システム

これらの各段階では、専用の電力変換・配電装置が用いられており、電力網からチップに至るまで複雑な連鎖を形成しています。

ACベースのアーキテクチャは広く導入されており信頼性が高いものの、いくつかの制限があります：

複数の変換段階があり、効率の累積的な低下が生じる
システムレベルでの可視性が限られているため、最適化が困難である
特に冗長性要件の高まりに伴い、複雑さが増している
ラック密度の上昇やAIワークロードの増加により、スケーラビリティに制約が生じている

データセンターの電力レベルや密度が高まるにつれ、こうしたアーキテクチャ全体における効率の向上と監視の強化が極めて重要になってきています。

LEMがACベースのデータセンターアプリケーション全般において付加価値をもたらす分野

性能、安全性、信頼性を確保するためには、AC電源チェーン全体にわたって正確な電流測定が必要です。

LEMのソリューションは、以下の各主要な段階で導入されています：

データセンター部門	主な機能	測定要件
グリッドインフラ	中電圧／低電圧変換、電力入力監視	高精度な交流電流測定、高い絶縁性能
非常用電源（UPS、バッテリー）	エネルギー貯蔵、バックアップ電源の継続供給	高精度な交流・直流センシング、バッテリー監視
配電（PDU、RPP）	電力ルーティング、分岐回路の監視	負荷監視、コンパクトなセンシングソリューション
電力変換（PSU、AC/DC、DC/DC）	電圧変換、電力調整	高帯域幅の電流センシング、高速スイッチング制御
冷却・空調（HVAC）	熱管理（ファン、ポンプ、コンプレッサー）	モーター制御、可変周波数ドライブ

ACデータセンター向けLEM製品

業界屈指の幅広い電流検出製品ラインナップを誇るLEMは、送電網インフラや非常用電源から、配電、電力変換、冷却システムに至るまで、データセンターのACアプリケーション全般をサポートしています。

	送電網インフラ			非常用電源			電力供給			電力変換			暖房・換気・空調
製品シリーズ	ITC	ART	HAZ	HO	HLSR	LAH	ARU	AP	AK	GXM	HAT	HASS	GO	HAX	LF
帯域幅	27kHz - 82kHz	0,05kHz - 500kHz	3kHz	100kHz - 350kHz	90kHz - 450kHz	100kHz - 200 kHz	0,05kHz - 500kHz	0,03kHz - 30kHz	0,02kHz - 0,1kHz	320 kHz	25kHz	240kHz	300 kHz	25 kHz	100kHz - 200kHz
消費電力	70mA	-	20mA 10V	25mA	19mA	10mA - 19mA	-	4 - 20mA 0 - 5V	4 - 20mA 0 - 10V	Vref +/- 1.65 V Vref +/- 2.5 V	4V	2.5 +/- 0.625 V	20mA	4V	33mA - 49mA
電流範囲（最大）	3000A - 6000A	1000 A	2000A - 20000A	20A - 625A	25A - 300A	55A - 226A	1000 A	50A - 400A	5A - 400A	50A - 200A	500A - 2500A	150A - 1100A	10A - 75A	1500 - 7500 A	200A - 3400A
供給電圧	24V	-	15V - 15V	5V	3,3V - 5V	12V - 15V	-	12V - 24V 24V - 24V	24V - 24V	3,3V - 3,3V 5V - 5V	15V - 15V	5V - 5V	3.3V - 5V	12 V - 12V 15V - 15V	12V - 24V
取り付け方法	Panel	Busbar	Panel	PCB, Panel	PCB	PCB	Busbar	Panel, DIN Rail	Panel, DIN Rail	SOIC 10	Panel	Panel	SOIC 16	Panel	Panel
出力	Current	Voltage	Current, Voltage	Voltage	Voltage	Current	Voltage	Current, Voltage	Current, Voltage	Analog	Voltage	Voltage	Analog	Voltage	Current
精度	0,05%	0,5%	1%	1% - 1,35%	1%	0,3% - 0,41%	0,5%	1%	1%	2%	1%	1%	1,3% - 3%	1%	0,2% - 0,6%

部分的なDCデータセンター（新たなアーキテクチャ）

部分直流（DC）アーキテクチャは、従来の交流（AC）配電と、ラックやサブシステムレベルでの直流（DC）の利用拡大を組み合わせたハイブリッドなアプローチです。

このモデルでは：

施設レベルでは引き続き交流電源が使用される
負荷に近い場所（ラック、列、またはITレベル）で直流配電が導入される
新しい変換段階（HVDC、IBCなど）が、交流／直流チェーンの一部に取って代わる

代表的な要素としては、次のようなものがあります：

ACグリッドインフラおよびUPSシステム
DCバス（例：48V、または800Vなどの高電圧DC）
中間バスコンバータ（IBC）およびポイント・オブ・ロード（PoL）コンバータ

このアーキテクチャにより、グリッドとチップ間の変換ステップ数が削減され、電力経路全体が簡素化されます。従来のACベースのシステムと比較して、部分直流アーキテクチャには次のような大きな利点があります：

変換段数を削減し、全体的な効率を向上
高電圧下での低電流：I²R損失の低減
高電力密度により、AIワークロードへの対応力を強化
スケーラビリティの向上により、高電力レベルでの配電を簡素化

例えば、高電圧直流配電（約800V DCなど）では、同じ電力でも必要な電流を低く抑えることができ、配線の複雑さを軽減し、熱性能を向上させることができます。

こうした利点により、部分的なDCアーキテクチャは、ラックの消費電力が極めて高くなる可能性のある次世代AIデータセンターにおいて、特に重要な役割を果たします。

LEMが部分的なDCデータセンターにおいて付加価値をもたらす分野

データセンター部門	主な機能	測定のニーズ
グリッドインフラ	交流電源、中電圧／低電圧変換	高精度な交流測定、絶縁
非常用電源（UPS、BBU、BESS）	分散型エネルギー貯蔵	高精度な直流検知、高速応答
配電（DCバス）	直流電力のルーティング、保護	直流電流の監視、故障検出
電力変換（HVDC、IBC、PoL）	高効率変換	高帯域幅の検知、高速スイッチング制御
冷却・空調（HVAC）	高効率熱システム	モーター制御、DC駆動の監視

部分直流（PDC）データセンター向けLEM製品

データセンターがAC/DCハイブリッド設計へと移行する中、LEMは、部分直流アーキテクチャにおける新たな性能、保護、および効率の要件に対応するため、汎用性の高い電流検出ソリューションのラインナップを提供しています。

	送電網インフラ			非常用電源			電力供給			電力変換			暖房・換気・空調
製品シリーズ	ITL	ART	AK	HOYS	LAH	HAX	GXS	ARU	ATO	GXM	HASS	HLSR	HMSR	GO	LF
帯域幅	100kHz - 500kHz	0,05kHz - 500kHz	0,02kHz - 0,1kHz	180kHz	100kHz - 200 kHz	25 kHz	400kHz	0,05kHz - 500kHz	0,05kHz - 0,06kHz	320 kHz	240kHz	90kHz - 450kHz	300kHz	300 kHz	100kHz - 200kHz
消費電力	60mA - 130mA	-	4 - 20mA 0 - 10V	25mA	10mA - 19mA	4V	Vref +/- 2.5 V	-	4 - 125mA 0,333V	Vref +/- 1.65 V Vref +/- 2.5 V	2.5 +/- 0.625 V	19mA	20mA	20mA	33mA - 49mA
最大電流範囲	12,5A - 1000A	1000 A	5A - 400A	250A - 1400A	55A - 226A	1500 - 7500 A	5A - 50A	1000 A	6A - 176,7A	50A - 200A	150A - 1100A	25A - 300A	15A - 75A	10A - 75A	200A - 3400A
供給電圧	15V	-	24V - 24V	3,3V - 5V	12V - 15V	12 V - 12V 15V - 15V	3,3V - 3,3V 5V - 5V	-	-	3,3V - 3,3V 5V - 5V	5V - 5V	3,3V - 5V	3,3V - 5V	3.3V - 5V	12V - 24V
取り付け方法	PCB, Panel	Busbar	Panel, DIN Rail	Panel	PCB	Panel	SOIC 8	Busbar	Busbar, DIN Rail	SOIC 10	Panel	PCB	SOIC 10	SOIC 16	Panel
出力	Current	Voltage	Current, Voltage	Voltage	Current	Voltage	Analog	Voltage	Current, Voltage	Analog	Voltage	Voltage	Analog	Analog	Current
精度	0,00115% - 0,0509%	0,5%	1%	1% - 1,25%	0,3% - 0,41%	1%	2%	0,5%	1% - 1,5%	2%	1%	1%	1% - 3%	1,3% - 3%	0,2% - 0,6%

完全なDCアーキテクチャへの重要な移行

部分的な直流（DC）データセンターは、従来の交流（AC）システムと、将来の完全な直流（DC）インフラとの間の重要な過渡段階を成しています。

これらにより、事業者は段階的に効率を向上させ、新興技術の有効性を検証し、大規模なデータセンターの展開に向けた準備を進めることができます。

同時に、これらのアーキテクチャはより高い電圧で動作し、変換段の数は少ないものの感度が高く、さらに高度な制御および保護機構が求められるため、電流検出の重要性はさらに高まっています。

LEMの製品ラインナップは、こうした変化し続ける要件にすでに適合しており、お客様は現在、ハイブリッドアーキテクチャを導入しつつ、将来的な完全なデータセンターインフラへの移行に備えることが可能です。

未来への備え：DCによる完全な流通

AI駆動型のワークロードに対応するためにデータセンターが規模を拡大するにつれ、従来のアーキテクチャは限界に達しつつあります。効率の向上と電力分配の簡素化を図るため、業界では、電力網からチップまで直流（DC）で電力が連続的に流れる「フルDCアーキテクチャ」の導入が検討されています。

大規模な効率化の推進

変換段階の数を減らすことで、完全直流配電はエネルギー損失を低減し、電力経路を簡素化し、システム全体の効率を向上させることができます。

また、将来の大規模データセンターにとって重要な要素である、蓄電池や再生可能エネルギー源との連携もより円滑になります。

その可能性にもかかわらず、完全なDCの実現にはまだ長い道のりがあります。大規模な導入に先立ち、DCの保護、安全性、エコシステムの成熟度といった課題に対処する必要があります。

LEMはすでにこの移行に向けた準備を進めています：フルDCデータセンター向け製品

完全直流（DC）アーキテクチャでは、安全かつ効率的な動作を確保するために、高精度かつ高帯域幅の直流電流検出が必要となります。

LEMはすでに、こうしたニーズに沿ったソリューションの開発を進めており、その中には以下が含まれます：

高速スイッチングコンバータ向け集積型電流センサ（ICS）
高電圧直流センシング技術
コンパクトかつ高性能な計測ソリューション

これにより、LEMは完全なDCデータセンターへの移行を支援する体制を整え、顧客が現在のアーキテクチャから将来を見据えたインフラへと移行できるようサポートします。

	ソリッドステート変圧器			非常用電源			電力供給			電力変換			暖房・換気・空調
製品シリーズ	HOB	FRS	HTA	HOYS	LAH	HAX	GXS	DVL	DVC	GXM	HASS	HLSR	HMSR	GO	LF
帯域幅	1000kHz	1000kHz	50khz	180kHz	100kHz - 200kHz	25kHz	400kHz	14kHz	20kHz - 30kHz	320 kHz	240kHz	90kHz - 450kHz	300kHz	300 kHz	100kHz - 200kHz
消費電力	22mA - 24mA	80mA - 140mA	25mA	25mA	10mA - 19mA	4V	Vref +/- 2.5 V	25mA	17mA - 20mA	Vref +/- 1.65 V Vref +/- 2.5 V	2.5 +/- 0.625 V	19mA	20mA	20mA	33mA - 49mA
電流範囲（最大）	125A - 250A	9000A	300A - 1000A	250A - 1400A	55A - 226A	1500 - 7500 A	5A - 50A	75V - 3000V	1000V - 1500V	50A - 200A	150A - 1100A	25A - 300A	15A - 75A	10A - 75A	200A - 3400A
供給電圧	3,3V - 5V	12V - 24V	15V	3,3V - 5V	12V - 15V	12 V - 12V 15V - 15V	3,3V - 3,3V 5V - 5V	15V - 24V	5V - 24V	3,3V - 3,3V 5V - 5V	5V - 5V	3,3V - 5V	3,3V - 5V	3.3V - 5V	12V - 24V
取り付け方法	PCB	Busbar	Panel	Panel	PCB	Panel	SOIC 8	Panel	DIN Rail, Panel	SOIC 10	Panel	PCB	SOIC 10	SOIC 16	Panel
出力	Voltage	Voltage / Current	Voltage	Voltage	Current	Voltage	Analog	Current	Current	Analog	Voltage	Voltage	Analog	Analog	Current
精度	1.2% - 1.45%	0.5%	1%	1% - 1,25%	0,3% - 0,41%	1%	2%	0.5%	1.7%	2%	1%	1%	1% - 3%	1,3% - 3%	0,2% - 0,6%

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