LEM電流センサICによるシステム設計の簡素化

LEM統合電流センサ（ICS）は、検知素子、信号調整、保護機能を単一のコンパクトパッケージに統合しています。そのプラグアンドプレイ特性によりシステム設計が大幅に簡素化され、開発時間の短縮と複雑な外部回路の必要性を最小限に抑えます。この統合の容易さは、精度や信頼性を犠牲にすることなく迅速な導入を求めるエンジニアにとって、電流センサICデバイスを特に魅力的な選択肢としています。電気的性能は十分に実証されているものの、実環境アプリケーションにおいて最適な精度、安定性、保護機能を実現するには、PCBへの統合が極めて重要です。

LEMのICSデバイスは、周囲温度–40℃～+125℃（特定モデルは+150℃まで）で動作します。周囲条件に加え、一次電流の消費による自己発熱を管理する必要があります。検知素子は一次導体に極めて近接して配置されているため、熱蓄積が接合部温度に直接影響を及ぼす可能性があります。最大接合部温度（T_j max = 165°C）の超過は厳に避ける必要があります。

最大接合温度は次の要因の組み合わせによって生じる：

• 周囲温度
• 導体抵抗による自己発熱（ジュール熱）

熱性能は次の要素のバランスである：

• 一次リードフレームの断面積 — 断面積が大きいほど抵抗が低下し発熱が減少する。
• 一次狭窄部 — 断面積が狭いほど磁気結合が改善され、感度が向上しノイズが低減する。

40A時の温度上昇例：

• GO-SME：最大約95.6℃
• GO-SMS：最大約57.7℃
• HMSR：安全なTjを維持しつつ、より高いピーク電流（最大25kA）に最適化。

推奨事項：最終的なPCBアセンブリにおいて熱シミュレーションと物理的測定を実施し、最悪ケースのT_j が165℃以下に保たれることを確認すること。

OCDピンにより、ファームウェアの変更なしにハードウェアレベルでの電流制限設定が可能となります。

動作原理：

• 内蔵電流センサは測定電流に比例した内部電圧を生成する
• この電圧はOCDピン電圧と比較される
• OCDピン電圧は抵抗分圧回路を介してV_ref から導出される

区切り式：

V_OCD = V_ref x R₂ / (R₁ + R₂)

例：

• V_ref = 2.5 V
• 目標トリップポイント = 定格電流の80% → V_out = 2.0 V
• OCDピンで2.0 Vを達成するため、R1 = 10 kΩ、R2 ≈ 15 kΩを選択

ベストプラクティス：

• 高精度抵抗器（±1% 以上）を使用すること
• 安定した動作のため分圧回路電流 ≥ 100 µA を確保すること
• 現場調整時は R2 のみを変更すればよい

追加ピンと機能

• OCD 内部 – 固定過電流保護用の工場設定しきい値コンパレータ。バックアップ層として使用。
• 故障ピン – オープンドレイン出力、過電流時にローレベル；MCUに接続し回路を割り込み停止またはシャットダウン。
• テスト/校正ピン – 工場用；特に指定がない限り、最終製品では通常未接続のまま。
• V_ref ピン – OCDプログラミングおよびMCUのADC基準用として安定した基準電圧（通常2.5V）を提供；ピン近くに100nFのデカップリングコンデンサを設置。

設計者は、入念なPCB配線、適切な受動部品の選定、精密なOCDプログラミングを組み合わせることで、LEMの電流センサICの性能を最大限に活用できます。

これらの統合ガイドラインに従うことで、以下が保証されます：

• 正確で安定した測定
• 信頼性の高い過電流保護
• ノイズの多い産業環境における堅牢な性能

統合されたアーキテクチャとシンプルな実装により、LEM電流センサICはコンセプトから導入までのシームレスな道筋を提供します。その容易な統合性は市場投入までの時間を短縮するだけでなく、設計の複雑さを軽減するため、大量生産の産業用アプリケーションから迅速な試作環境まで幅広く最適です。最小限の外部部品と直感的な設定により、統合型電流センサソリューションは設計負担を最小限に抑えながら、よりスマートで安全なシステム構築にエンジニアが集中することを可能にします。

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