半導体型電流センサ(ICS)
電流センサは、より小さく、スマートで、安価でなければなりません。 LEM社 の研究開発では、電流検出機能の実装面積を削減し、自動車、産業、住宅などの幅広いアプリケーションでの電流測定の統合を簡素化するために、さまざまな電流センサICの開発を積極的に推進しております。
低電流では、シャントは実行可能なソリューションですが、絶縁の問題があり、単独で電流検出機能を提供することはできません。 測定された電圧出力の信号処理には、アンプやアナログデジタル変換 (ADC) が必要です。
半導体製造とパッケージングの技術進歩のおかげで、電流センサのすべての部位を 1 つの単一パッケージに統合することが可能になりました。 電流がデバイスを流れ、誘導磁場が 2 つのホール素子によって検出され、動作は非接触なガルバニック絶縁により、電圧信号は特定用途集積回路 (ASIC) 内で処理され、この ASIC により、 他の独自機能を追加します。
50 年にわたり電気測定のリーダとして、LEM は顧客の進化するニーズに適合する新しい技術を常に開発しています。 同社は現在、進化するニーズと新しいアプリケーションに対応するための完全な電流センサIC製品群を構築しています。
GOシリーズ
- 標準パッケージと小さな実装面積
- 良好な費用対効果
- 小型ドライブ、ロボット、太陽光パワコン、電動自転車などに最適です。
主な特徴
- 25℃で1%の精度
- 低ドリフト (オフセット: 75uV/℃、ゲイン: 200ppm/℃)
- 消費電力17mA
- 固定およびレシオメトリック出力
HMSRシリーズ
- SOIC 16互換の実装面積
- 優れた精度: 典型的精度は温度および測定範囲全体で 0.5% - 小磁気ヒステリシスが <<0.5%
- 良好なイミュニティ
主な特徴
- 電流範囲 125°C で連続 6 ～ 30 Arms (75 A ピーク)
- 絶縁: 4,950 Vrms
- グローバル精度 -25°C: 0.78 %
- グローバル精度 - 温度以上: 1.4 %
GXSシリーズ
- 標準パッケージと小型フットプリント（SOIC 8）
- 費用対効果
- 高帯域幅 (1MHz)
主な特徴
- オープンループ・マルチレンジ電流センサー 5-60A
- 絶縁： 3000Vrms
- 低電気抵抗: 1.2 mΩ
- 固定およびレシオメトリック出力
GXNシリーズ
GXMシリーズ
- 高帯域幅（1MHz）
- 優れた電流およびサージ能力（20kA）
- 高精度、低抵抗
- SOIC 10Lパッケージ
主な特徴
- オープンループ・マルチレンジ電流センサー 50~200A
- 低い電気抵抗： 0.27 mΩ
- 絶縁： 5000Vrms
技術文書
LEMの電流センサICの詳細
半導体型電流センサとは何か?
電流センサICは、電流導体、検知素子、故障検出などの専用機能を備えた信号処理ダイ、および絶縁機能をすべて1つのパッケージに集積した磁気式電流センサであり、電流検知機能の設置面積を削減します。
電流センサICを使う理由
低電流の場合、シャントも選択肢の一つですが、絶縁の問題があり、電流検出機能を成立させるためには電子部品を追加する必要があります。電流センサICは高度に統合された製品で、あらゆる用途でシームレスに機能します。LEMでは、50年にわたる基本的な電気的知識、お客様のアプリケーションの理解、そして製品イノベーションを推進しています。一体型電流センサ（ICS）は、あらゆる環境の電流を感知するために最も最適化された製品です。
レムの電流センサICにはどのような技術が使われていますか？
電流検出用ICには、電流検出にホール効果技術またはTMR技術を採用したものがあります。
ホール効果による検知は、電流によって発生する磁場を非接触で測定する方法です。ホールセルとは、磁場をそれに比例した電気信号に変換する検知素子です。ホールセルに定電流が流れると、その結果生じるホール電圧は磁場の強さに応じて変化します。
従来のホール効果式電流センサとは異なり、集積型電流センサでは、電流導体や検知素子の周囲にフェライトコアを用いて磁場を集中させることは行わない。
その代わりに、電流センサICはコアレス構造を採用しており、測定された電流をパッケージ内部を直接流れるようにする一体型の銅導体を内蔵しています。2つのホール効果センサ素子が、差動測定を行うために戦略的に配置されています。両方のセンサは、測定対象の電流によって発生する磁場を検出しますが、その極性は反対です。一方、外部磁場による影響は両センサに等しく作用します。2つのセンサの出力を差し引くことで、外部磁場の影響がほぼ相殺され、測定精度と干渉に対する耐性が向上します。
LEMの統合型電流センサの5つの利点
磁心を取り除くことで、組み込みアプリケーションにはいくつかの利点があります：
- コスト削減
- センシング側の電力密度が向上―LEMの電流センサIC製品では最大200Aに対応。
- 電流測定が磁気ヒステリシスによるオフセットの影響を受けない。
- 動作温度は、磁性材料が減磁するキュリー温度ではなく、デバイスの最大接合部温度によって制限されます。
- 周波数と帯域幅は、コアの磁気素子の固有の飽和によって制限されない。
センサICが違いを生み出すアプリケーションとは？
電流センサICは、正確な制御、効率、保護が必要とされる幅広いアプリケーションに適しています。ICSを使用することで、設計者はプラグアンドプレイで電流センシング機能を実現でき、事実上すべての課題を1つの部品で解決できます。
例えば、DC/ACインバーターやモータードライブでは、LEM社GO、HMSR製品によって小型化と設計の簡素化を実現します：
- 低電力損失の半導体型センサは、マイクロコントローラやトランジスタなどの熱源に近づけることができ、ICSの保有する絶縁性能によりPCBレイアウトが簡素化されます。
- また内蔵OCDにより、マイクロコントローラは最小限の遅延でシステムを安全な状態にすることができます。
一体型電流センサのラインアップ
規格と認証
| GOシリーズ | HMSRシリーズ |
|---|---|
| IEC 61800-5-1: 2007 | IEC 61800-5-1: 2007 |
| IEC 62109-1: 2010 | IEC 62109-1: 2010 |
| IEC 62368-1:2018 (supersedes IEC 60950-1: 2005) | IEC 60950-1: 2005 |
| UL 1577: 2014 | UL 1577: 2014 (pending) |
| UL 62368: 2019. |
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エレクトロニクスがより強力でコンパクトになるにつれ、絶縁型電流センサはスペースに制約のあるアプリケーションにおいて正確で信頼できる電流センシングのソリューションを提供します。
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