パワートレインシステム向けの電流検出

著者:  Namrata Pandya  - 11-11-2018 

オン・セミコンダクターは、充電およびパワートレインシステム向けの完全なシステムソリューションを提供する立場として良い状況にあります。当社は、この分野で成功を続けており、今回は電流検出/電圧検出のような一部の機能にスポットライトを当てたいと思います。

当社は、PFCおよび DC-DC コンバータ・ステージ向けのパワーモジュールと、ディスクリートのパワーデバイス(MOSFETおよびダイオード)を併せて、電流検出アンプ(Current Sensing Amplifier、CSA)ソリューションで必要となるアプリケーションBOMを提供できます。図1は、システム全体のハイレベルのブロック図を示しています。

図1. パワートレインシステムのハイレベルなブロック図

CSAは、ブーストPFC 回路(図2)において、過電流および短絡状態の検出および制御に使用されています。PFCループにおける電流のフィードバックは、アナログ/デジタル・コンバータ(ADC)との互換性を確保するために増幅されます。このフィードバックによりスイッチのPWMを制御します。

図2. ブーストPFC回路

MOSFET の電流検出は、CSAまたはオペアンプを使用してハイサイドまたはローサイドのいずれかに実装できます(図3)。電流検出がドライバまたはコントローラICに集積されているアプリケーションを目にすることも多いでしょう。スタンドアロン型のCSAは、ドライバの精度と応答時間が不十分な場合に必要です。

図3. ハイサイドまたはローサイドの電流検出の実装

NCV333Aのようなゼロドリフト・オペアンプは、コモンモード電圧範囲が低いため、ローサイドの電流検出で使用されています。これらのデバイスは、ゲイン設定のために外付け抵抗器を必要としますが、ゼロドリフト・アーキテクチャにより、汎用アンプと比較してより高精度の性能を提供できます。

NCV21xR 26V電流検出アンプは、ローサイドおよびハイサイドの電流検出に関するシステムのニーズに対応できます。これらのデバイスは、低オフセット(35µV)および低オフセットドリフト(0.5 µV/°C)により、分流抵抗器における電圧および電流のわずかな変動を高い精度で測定します。NCV21xRは、ゲイン設定抵抗器を集積しており、より優れたマッチングおよびコモンモード性能を実現しています。ゲイン設定抵抗器間のミスマッチは、電流の測定精度に、そして結果としてシャントの大きさに影響を及ぼします。

一般的に、オペアンプは、CSAよりコスト効率が良いと認識されています。しかし、これは完全なソリューションではなく部分的な比較に基づいたものです。適切にマッチングされた精度の高い抵抗器のネットワークを備えたオペアンプは、CSAと同等以上のコストがかかる場合があります。CSAのもう1つの利点は、ソリューションの導入が容易で、全体的なサイズが小さいことです。

NCV21xRウェブページをご覧になり、データシートをダウンロードなさってください。アプリケーションのセクションでは、回路の設計に役に立つシャントの選択、フィルタ回路、トランジェント電圧抑制などに関して説明しています。

詳しくは、「電流検出ディープダイブおよび車載アプリケーションへの組み込み」をご覧ください!

Tags:Automotive, Consumer, Industrial, Portable and Wireless
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