低コストの電流センシングソリューション：精密シャントが従来の低電圧電流変換器に取って代わる

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​I. ソリューションの背景​
産業制御、エネルギー計測、過電流保護アプリケーションにおける低コストの電流センシングの緊急な需要に対し、従来の電磁式電流変換器（CT）とホールセンサーは、高材料コスト（特に>30A仕様の場合）や複雑な製造プロセスなどの課題を抱えています。このソリューションでは、四端子マンガンシャント抵抗＋最適化された信号チェーン設計を採用することで、大量生産アプリケーションでの極限的なコスト管理を実現します。

​II. コアソリューションデザイン​

1. ​センシングユニット​
• 精密四端子マンガンシャント抵抗
• 従来のCTコアとコイル構造に代わるものです。
• 主要パラメータ：50μΩ-5mΩの抵抗範囲（電流定格に応じてカスタマイズ）、温度係数<50ppm/°C。
• 四端子構造により接触抵抗エラーが排除されます（ケルビン接続）。
2. ​信号処理チェーン​
• 低ドリフトインストルメンテーションアンプ（INA）
• <0.5μV/°Cのオフセット電圧ドリフトを持つデバイスを使用（例：AD8237, INA826）。
• ゲインエラー<0.1%、CMRR>120dB（共通モード干渉を抑制）。
• 統合EMIフィルタリングにより周辺回路が削減されます。
3. ​絶縁最適化​
• スイッチドキャパシターアイソレータ（例：ADI isoPower®）
• 従来のCTの磁気絶縁構造に代わるものです。
• >5kV DC絶縁電圧をサポート。
• 消費電力が40%低く、光結合器ソリューションの60%のコストです。
4. ​機械設計​
• 射出成形プラスチックハウジング
• 金属シールド層とポッティングプロセスを排除。
• IP54保護等級（防塵および水しぶき耐性）を維持。
• 自動組立用標準プラグイン端子。

​III. コスト優位性分析（従来のソリューションと比較）​​

​IV. 一般的な技術仕様​

• ​精度：​​ 1% FS (@25°C), 2% FS (@-40°C~+85°C)
• ​帯域幅：​​ DC~50kHz（従来のCTの10kHz制限を超える）
• ​定格電流：​​ 15-300A (>300Aの場合は並列シャント配列の使用を推奨)
• ​消費電力：​​ <15mW (自己発熱の影響なし)
• ​応答時間：​​ <1μs（過電流保護シナリオでの顕著な利点）

​V. アプリケーションシナリオへの適合性​

1. ​スマートメーター内部測定​
• クラス1以下のエネルギーメータリングに適しています。
• バスバー電流サンプリング（Σ-ΔADCとの組み合わせ）。
2. ​モータードライブ制御システム​
• 三相インバータの相電流検出。
• コスト重視のBLDCコントローラー。
3. ​過電流保護装置​
• ブレーカトリップ電流検出。
• 応答速度が50倍向上。
4. ​ソーラーインバータ​
• ストリング電流監視（DC側）。
• 従来のCTの残磁エラー問題を解消。

​VI. 実装のキーポイント​

1. ​熱管理設計​
• 銅引き放熱（PCBがヒートシンクとして機能）。
• ガイドライン：1A電流あたり≧4mm²の銅引き。
2. ​EMC最適化​
• 差動トレース長マッチング≦10mm。
• インストルメンテーションアンプ前段のπフィルター。
3. ​大量生産制御​
• 完全自動化レーザーレジスタリムトリミング校正。
• 温度補償係数ファームウェアプログラミング。
• 動的負荷テスト（従来のバーンインプロセスに代わる）。

​ソリューションの制限：​​

• >600Vの強絶縁シナリオには適していません（強化絶縁ソリューションが必要）。
• >500Aの電流では銅損失が大きくなります（磁気ソリューションを推奨）。