センス抵抗。 電流測定の基礎:第1部

電流センスアンプ

センス抵抗

シャント抵抗を使用して、オペアンプで10倍にした回路を作成しようと思っております。 オペアンプを使用する事が初めてで、どのオペアンプを使用すれば良いのか全然わかりません。 アドバイスを頂ければ助かります。 オペアンプ種類は、多々あると思いますが、 今回の使用する回路に適したオペアンプ等を選定する際は、何を見て選定すればいいのでしょうか? オペアンプは、抵抗の比で増幅率を決定できる事までしか、まだ理解が出来ておりません。 何か参考となる文献等があれば、非常に助かります。 なるべく早めに作成しないといけない状況ですので、アドバイス頂ければ助かります。 補足書き込みしてくれた方有り難うございます。 早速いろいろと調べて見たのですが、いろいろと聞いたことがないような業界用語が多数出てきて悪戦苦闘しております。 そこで、今回私が考えている回路は、シャント抵抗の両端にかかる電圧0.001~0.8Vくらいを10倍にし、誤差を4%以下に 押さえるにはどのオペアンプがいいのでしょうか? おすすめのアンプとか教えて頂けたら非常に助かります。 現在はよれよれの時代遅れのおじさんです。 少し回答してみます。 どうも、いろいろな回答を見ていると、質問者を非難する文面が多くて気になります。 もっとマニュアルを見ろ、勉強しろ、とかです。 電流路に抵抗を入れ、その両端電圧をオペアンプ回路でGND基準の電圧にして電流値を測定しようというものですね! 下の回答者の批判もありますが、とりあえずオペアンプで作ってみたらいかがですか?問題点がわかってきますよ! 両端の電圧を差動増幅してGND基準の電圧にすればいいのです、ということですが、やってみるといろいろ問題が出てくるのです。 もっとも簡単な回路は抵抗の両端にオペアンプ回路であるボルテージフォロワ(IN電流は流れない をつけ、その出力の差を差動増幅するのです。 測定回路には電流が流れないような構成にしなければいけませんね!それが誤差になってしまうから。 ヴォルテージフォロワについては、 エレガントな回路案はいろいろありますが、これが基本です。 オペアンプは現代のアナログ回路の幹です。 その種類はものすごいものがあります。 簡単に全容を理解できるものではありません。 このような回路で問題になるのはオフセット電圧でしょう。 抵抗の両端電圧を10倍にした電圧に「ある電圧」が加算されしまうのです。 これはオペアンプの入力換算オフセット電圧がゲイン倍されてでてきます。 汎用では30mvMAXくらいですから、10倍であれば300mVMAXです。 -->オフセット調整回路入れる必要があるかもしれない。 -->下の岡村さんの本に出ています。 もし、それ以下にしたければ、OUTとGNDの間に抵抗つなぎます。 このとき、抵抗値は、OUT電流をMAX値(10mAくらい)以下にするように選ばなければなりません。 LM324ならその必要はありませんが、OUTにつながるものによっては必要となります。 オペアンプのIN端子電圧は、データシートに書かれている「同相入力範囲」以内でなければいけません。 これを超えると正常な動作しません。 オペアンプのDC(直流)応用の最大の問題はオフセット(下駄を履かされてしまっているOUT電圧)です。 オフセット調整は気おつけてください。 このような応用において、オフセット電圧は最も重大な問題です。 汎用オペアンプLM324あたりからはじめてください。 オフセット調整については 参考に、7ページは差動アンプについてです。 差動増幅については の「差動増幅」のところ参考にしてくださいね! オペアンプについては @ITの「いまさら聞けない」シリーズでも読んでみてください。 それで、シャントを使用した電流測定は用途に応じた 電流検出専用のアンプ がありますから それを使用すればOKです。 もう一品物か、特殊なスペックでない限りは、 オペアンプで作る時代は終わりました。 下記のような半導体メーカーのサイトで アプリケーション・ノート を読んでみてください。 一応電気の知識があれば、それで製作できるはずです。 ハイサイドであれば、電源電圧が非常に重要です。 たとえば、直流モータとかは定電圧で駆動すると、 回転数に比例したサイン波状の電流が流れます。 また業務であればこいう場所 機密保持ができない で仕様を提示するのは 普通は業務規則で禁止されているはずです。 したがって自分で考える他はなく、できることは その為に必要な情報を提供することだけです。 無責任にこうすれば良いなどとは、答えられません。 たぶん、この場合の正解は、 付け焼き刃で回路を作っても お客様に大迷惑をかけて信用を低下させるだけなので 電流計を買ってくるか、 どこかに作ってもらう ことです。 無理な自作は、一見原価は下がりますが 信用度を低下させる副作用があります。 まともな経営者であれば どうすればよいのか判断できるはずです。

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電流検出抵抗器の使い方

センス抵抗

電流検出用抵抗器が使用される用途 電気回路において電流を検出したい用途は、次の3つに分けることができます。 過電流検出 回路の故障や過負荷状態などによって通常よりも過大な電流が流れた場合に、安全のために回路動作を止める必要があります。 設定値以上の電流が流れた場合に異常と判断し出力を遮断します。 また、三相モーターを回転させるためには、電流の位相や時間などを正しく制御する必要があります。 そのため、各相に流れている電流を検出して制御回路へフィードバックしています。 EPS(電動パワーステアリング)やエアコンなどで多用されます。 電流管理(バッテリーマネージメント) 二次電池で動作する携帯機器は、電池に流れる電流や電圧を検知することによって残量の把握や、より長時間使用ができるように最適な回路動作の制御を行なっています。 目的 動作例 使用例 過電流検出 回路の故障などにより過大な電流が流れた場合、安全のために回路動作をとめる。 電源回路の過電流保後• 二次電池の過放電/過充電保護• モーターの過電流保護 電流制御 回路に流す電流値、時間、位相などを制御するために、電流を検出して制御回路にフィードバックする。 DC-DCコンバータ• インバータ電源• 交流モーターの電流制御 電流管理 携帯機器などの二次電池の充放電電流をリアルタイムに検出することにより、二次電池の残量把握や電源回路の最適動作を行う。 ノートPCや携帯電話などの 二次電池駆動機器の電流管理• 電圧検出用パターンの引き出し方• 電圧検出用パターンの引き出し方 抵抗器に電流を流したときの電圧降下を検出するために、抵抗器の両端から電圧検出用のパターンを引く必要があります。 電圧検出用パターンは、下図 2 のように抵抗器の電極パッドの内側中心部から引き出す事を推奨します。 回路基板の銅箔パターンも小さな抵抗値を持つため、その銅箔パターンの抵抗値による電圧降下の影響を受けないようにする必要があるからです。 下図 1 の様に電極パッドの横から電圧検出パターンを引き出すと、低抵抗器の抵抗値に銅箔パターンの抵抗値を加えた電圧降下を検出することになり、正確な電流検出ができなくなります。 4端子の電流検出用抵抗器 電流検出用低抵抗器には、電圧を検出するための電圧検出端子と電流を流すための電流端子を持つ、4端子タイプのものがあります。 下図に4端子タイプの電流検出用低抵抗器の例を示します。 4端子の利点は、電圧検出端子を持っているので、電圧検出用のパターン引き出しによる検出値の誤差が少なくなり、より正確な電流検出が可能なことです。 欠点としては、電流を検出するための抵抗の他に、構造上電圧検出端子と電流端子の間にも抵抗ができてしまうので、2端子タイプに比べて全体の抵抗値が大きくなります。 そのため2端子タイプに比べると、同じ電流を流した場合の消費電力が大きくなり、抵抗器の発熱も大きくなります。

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四端子測定法

センス抵抗

電流検出抵抗とは? 昇圧チョッパ回路やフライバック回路などのスイッチング電源を見ると、上図のようにスイッチング素子 一般的にはパワーMOSFETが多い のソースに 電流検出抵抗が接続され、この電流検出抵抗R SENSEとスイッチング素子の接続部がICの電流検出端子 CS端子、ISNS端子なとメーカによって端子名が異なる に接続されている回路を見かけます。 この電流検出抵抗R SENSEは スイッチング素子に流れる電流を検出するものであり、過電流保護などに使用されています。 電流検出抵抗に接続されるRCフィルタについて スイッチング素子のターンオン時には、サージ電流が流れるため、ICの誤動作を引き起こす場合があります。 また、外部から電流検出抵抗R SENSEにノイズが印加される場合、電流検出抵抗R SENSEが直接ICにノイズが伝達するため、ICの誤動作を引き起こす場合があります。 このような場合には、電流検出抵抗R SENSEにRCフィルタ C F,R F を接続します。 RCフィルタの素子値は、RCフィルタのカットオフ周波数f CがICの動作周波数f SWに対して十分大きな値になるように設計します。 カットオフ周波数f Cの式を以下に示します。 フィルタキャパシタC Fの容量値が大きすぎると、遅れ要素が大きくなります。 ICに過負荷検出機能がある場合には、過負荷検出値が変動するので注意してください。 フィルタ抵抗R Fが大きすぎると、ICの電流検出端子のラインのインピーダンスが必要以上に増加するため、配線のレイアウトによってはノイズ耐性が悪くなります。 ノイズ耐性を高めるために、RCフィルタはICの近くに配置します。 補足: RCフィルタの異なる設計方法 RCフィルタの時定数C FR Fがコンバータのオン時間T ONの0. 1倍程度になるように設計しているデータシートも見かけます。 例えば、動作周波数f SWが65kHz、オンデューティ比Dが0.

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