電子デバイスが適切に機能するためには、回路内のノードにどれだけの電流が流入または流出しているかを知ることが非常に重要です。多くの場合、これを判断する最も簡単な方法は、そのノードまでの回路の残りの部分の経路に抵抗器を配置することです。抵抗器の両端には電圧降下があり、おそらくオペアンプを使って測定することができます。回路のマイクロコントローラは、オームの法則I = E/Rに従って電流を計算できます。電力を無駄にしたり、回路の機能を変えたりしないように、その抵抗器 (電流検出抵抗器) は、通常100分の1 (0.01) オーム程度と非常に小さくする必要があります。
この方法は、非常に小さな電流を測定するために最もよく使用されるため、抵抗器で消費される電力量はごくわずかになります。この方法の難しさは、このように小さい抵抗器の場合、コンポーネントとの間のワイヤ リードの抵抗が抵抗器自体に比べて実際に大きく、測定を狂わせる可能性があるということです。
たとえば、抵抗器の規定値が0.001オームの場合、リード線に追加される抵抗はさらに0.002オームになる可能性があります。この場合、システムは0.001オーム間の電圧降下を読み取っていると認識しますが、実際には0.001オームと0.002オームを加えた0.003オーム間の降下を読み取っています。電流と抵抗は反比例関係にあるため (I = E/R)、計算された電流の値は実際の値よりもはるかに大きくなります。
電流検出に特殊な抵抗器が必要な理由
このジレンマを回避するには、ノードに電流を流したりノードから電流を流したりするために使用される元の2本のリード線に加えて、電圧測定専用のリード線をもう1組用意します。
これらの追加の2本のリードは、電圧降下を測定するために使用されます。また、オペアンプや電圧を読み取るその他のデバイスは非常に高い入力抵抗を持つと想定されるため、この2番目のリード線間の電圧降下は無視でき、電流の実際の値を正確に計算できます。2つではなく4つの端子を持つこの特殊な抵抗器構成は、ケルビン接続と呼ばれます。
OhmiteのLVKシリーズの4端子電流検出抵抗器は、Arrow Electronicsから入手できます。データシートには、一連の表面実装抵抗器が記載されています。下の図には、電流測定用に2つ、電圧測定用に2つの計4つのパッドが示されています。
このシリーズのメンバーは、さまざまな電力消費、抵抗範囲、許容差で利用できます。これらのデバイスは、サブオームの抵抗値を提供するにもかかわらず、安定した温度係数を備えています。
短い長さのワイヤ リードでの電圧降下によって電流測定が狂う可能性があるという概念を理解するのは難しいですが、電流測定のために使用される抵抗値が小さい場合、その影響は非常に顕著になる可能性があります。幸いなことに、デザイナーにはこの困難を回避する安価な方法があります。
