シャント抵抗器 は、低抵抗パスを作成する 抵抗器 のカテゴリを構成し、その低抵抗により高電流の測定に広く使用されています。
多くのアプリケーションでは電流測定が必要です。たとえば、過電流保護、4-20mAシステム、バッテリー充電器、高輝度LED制御、Hブリッジ モーター制御、計測などのアプリケーションでは、電流を監視する必要があります。
シャント センサーは設計が簡単な傾向があり、磁気電流センサーよりも安価です。ただし、分離は提供されません。実際、ロゴウスキーコイルや ホール効果センサー は、感知回路が監視対象システムに電気的に接続されておらず、分離されている非侵襲的な測定です。
シャント抵抗の計算方法
シャント抵抗器の技術的制約は、標準抵抗器の制約とは異なります。これらは、抵抗値が低い高精度の抵抗器です（数百アンペアの電流を測定する必要がある場合は、マイクロオームで表すことができます）。精度が重要であるため、電流検出は、リード抵抗やリード温度に対する感度の不要な影響を除去するケルビン接続（または4端子接続（図1を参照））によって最適に実現されます。
画像: 4端子接続方程式
シャント抵抗器の値はいくつかの要因によって変化する可能性があり、それらは可逆的な影響と不可逆的な影響に分けられます。長期安定性とは、機械的、電気的、熱的負荷による抵抗の不可逆的な変化です。可逆的な効果は主に2つの要素で構成されます。
- 抵抗温度係数 (TCR): ppm/oCで表され、変化する周囲温度によって抵抗器が冷却または加熱されたときのドリフトを特徴付けます。
- 電力抵抗係数 (PCR): ppm/Wで表され、抵抗器が消費しなければならない電力を表します。
シャント抵抗器パラメータ
標準抵抗器では重要ではないが、シャント抵抗器では重要なパラメータは熱起電力です。2つの異なる導電性材料の接合部では、温度によって変化する電圧が発生します (これが熱起電力または熱電対効果と呼ばれ、µV/oCで表される理由です)。金属間接合部からの温度による電圧の変化率は、金属の組み合わせの関数です。生成される電圧のセンスは、組み合わせのどちらの側が入力と見なされるかに関係なく、正または負のいずれかになります。すべての抵抗器は最終的に銅にはんだ付けされ、銅が基準金属となると考えられます。次の表は、いくつかの熱起電力値を示しています。
表1: 金属と銅の熱起電力
表2. 各種抵抗素子材料のTCR、ppm/oC
熱起電力、TCR、およびコストのトレードオフに基づいて、マンガニンは露出ブレードを備えたシャントに最適な選択肢です。露出した平行ワイヤを備えたシャントは、マンガニンの類似品で温度係数が低いゼラニンで作られています。ヒートシンク内に封入されたシャントは、通常、温度係数がほぼゼロで歪みに対する感度が高いエバノームで作られています。ビシェイ バルクメタルフォイルと呼ばれる独自の技術を頻繁に使用します。
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結論として、シャント抵抗器の選択は、抵抗値とその許容範囲だけに依存するのではありません。信頼性の高いアプリケーションを確保するには、シャント抵抗器を選択する際に、長期安定性、温度係数、抵抗の電力係数、フォーム ファクタ、熱起電力、最大電力が考慮すべき重要なパラメータとなります。