モーターの動作効率を向上させるには、電流制御が鍵となります。電流の強さを正確に測定するには、正確な電流センサーが必要です。TMR技術を使用した電流センサーは、関連アプリケーションにとって最適な選択肢の1つになります。この記事では、TMR技術の特徴、電流センサーの種類、村田製作所が販売するCrocus Technology TMR電流センサーの製品特徴を紹介し、製品選択の参考にしていただきます。
TMR技術は高い磁気感度と安定した性能を実現できる
TMR (トンネル磁気抵抗) とは、磁気トンネル接合 (MTJ) で発生する磁気抵抗効果を指します。MTJは、薄い (ナノメートル スケール) が非常に堅牢な絶縁層の両側に配置された2つの導電性磁性層で構成されています。一方の磁性層は磁気モーメントの方向が固定されており、もう一方の層は局所磁場の方向に従って自由に変更できます。薄い絶縁層の場合、電子は一方の強磁性体からもう一方の側へトンネルすることができ、そのトンネル抵抗は両側の強磁性体の相対的な方向によって変化します。磁気抵抗効果は、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ (MRAM) やハードディスクの磁気読み書きヘッドの科学的根拠であり、センシングの分野でも使用されています。
TMR技術を採用したセンサーは、ホール効果センサーと同じ目的で使用される場合があります。それでも、TMRは異なる物理現象に基づいているため、動作がまったく異なり、それが磁気センサーとしての優れた特性を説明しています。磁気抵抗効果は、外部磁場の影響を受けて抵抗値が変化する特性を持つため、さまざまな用途でさまざまな磁場に利用できます。
クロッカステクノロジーは革新的なXtremeSenseを開発し、特許を取得しました。® TMRテクノロジーは、多くのアプリケーションに優れた磁気誘導性能を提供します。エクストリームセンス® TMRテクノロジーは、高い磁気感度、温度範囲での安定した性能、低ノイズ、低消費電力を実現できるため、さまざまな最終製品や市場で役立ちます。
電流センサーは電流を検出してさらに分析し制御することができます
電流センサーは、電線内の電流を検出し、電流に比例した信号を生成できる装置です。生成される信号は、アナログまたはデジタルの電圧または電流信号になります。これらの信号は、メーター（電流計など）のディスプレイに接続し、データ収集システムに保存して、さらに分析したり制御したりすることができます。
電流センサーによって感知された電流と出力信号は、交流電流 (AC) が入力されるとアナログまたはバイポーラで出力できます。感知した電流の波形を複製することも、検出された電流の平均値またはRMS値に比例する単極性で出力することもできます。直流 (DC) 入力の場合、単極出力で誘導電流の波形を再現したり、デジタル出力を使用したりすることができます。検知された電流が一定のしきい値を超えると切り替わるユニポーラ出力とデジタル出力。
電流測定は、ファラデーの電磁誘導の法則、磁場センサー、ファラデー効果、ホール効果センサー、変圧器または電流クランプメーター、フラックスゲートセンサー、シャント抵抗器、光ファイバー電流センサー、ロゴウスキーコイル、磁気抵抗（MR）など、基本的な物理原理に従って分類できます。この記事で紹介するTMRはMR技術に属します。MRベースのセンサーには、TMRに加えて、異方性磁気抵抗 (AMR)、巨大磁気抵抗 (GMR)、巨大磁気インピーダンス (GMI) などの技術も含まれます。これらの磁場センサーは、AC電流とDC電流の検出に適しており、ホール効果よりも精度が高いため、業界で広く採用されています。
低消費電力と高感度を備えた高精度センサー
クロッカスが発表した磁気センサー製品は、革新的な特許取得済みのXtremeSenseをベースにしています。® TMRテクノロジーは、モノリシック テクノロジーを使用して磁気センサーを独自のCMOSリソグラフィー プロセスに完全に統合できるようにすることで、製造プロセスを簡素化し、より高いレベルの統合とパフォーマンス指標を実現し、広い温度範囲で高感度、低ノイズ、安定したパフォーマンスを実現します。
これらの磁気センサーは、高い磁気検知性能を備えているだけでなく、信頼性、小さなフットプリント、電流および熱の分離、高周波動作、低消費電力などの利点も備えています。ナノメートルスケールで高感度、低ノイズ、低消費電力を実現します。また、温度範囲において高い信頼性と安定した磁気特性を備えており、過酷な動作環境でも優れた安定性を発揮します。これらの特性により、精度と迅速な応答が重要となるさまざまな動作環境やアプリケーションに最適です。これは、モノのインターネットや産業用アプリケーションに最適なセンシング ソリューションです。モーター/モーション制御、エネルギー管理システム、インバーター、バッテリー管理、充電管理など、さまざまなアプリケーションで広く使用されています。
Crocusが導入したTMRセンサーには、電流センサー (接触型、非接触型) と位置センサー (スイッチ、1D、2D) が含まれます。この記事で紹介した接触型電流センサは、高解像度、高 帯域幅 完全に統合されたセンサーは、次のような製品向けのソリューションです。 s太陽光発電システム、バッテリー管理システム、サーバー電力分配ユニット (PDU)、モーター、冷蔵庫、ラップトップ、セキュリティ コンポーネント。
高精度絶縁型TMR電流センサー
CT43xエクストリームセンス® Crocusが発表したTMRセンサーは、過電流障害検出機能を備えた1 MHz帯域幅の高精度絶縁型電流センサーです。CT430 (VCC = 5.0V) およびCT431 (VCC = 3.3V) は、Crocus Technologyの特許取得済みXtremeSense® TMRテクノロジを使用した高帯域幅および超低ノイズの統合接触電流センサーであり、多くの消費者、企業、産業用アプリケーションに高精度の電流測定を提供します。センサーは8つの電流範囲をサポートし、統合された電流伝導体 (CCC) は最大65 Aの電流を処理し、線形アナログ出力電圧として電流測定値を生成します。電圧および温度範囲全体（-40℃～+125℃）において、総合出力誤差はフルスケール（FS）の1.0％未満（ ±未満）を実現しています。
CT43x XtremeSense® TMRセンサーは1MHzの帯域幅と300nsの高速応答を備え、消費電流は約6.0mAです。CT430は9.0 mARMS、CT431は9.5 mARMSで超低ノイズ、高信号対雑音比 (SNR) を実現し、どちらも -54 dBのコモンモード フィールド抑制を内蔵しているため、動作中のアプリケーションで漂遊磁場が測定に影響を及ぼさないようになっています。CT43xには、範囲外の電流 (OCD) を識別し、その結果を障害ピン (FLT#) に出力するための統合型過電流検出 (OCD) 回路が搭載されています。FLT# はオープン ドレインであり、CT43xがアクティブにしてマイクロコントローラに障害状態が発生したことを警告するアクティブLOWデジタル信号です。CT43xは業界標準の16ピンSOICワイド パッケージで提供され、UL/IEC 62387、UL1577、IEC 61000-4-5の認定を受けています。グリーンであり、RoHSに準拠しています。CT43xは、モーター制御、PLC/制御パネル、太陽光/電力インバーター、屋外製品、UPS、SMPSおよび通信電源、バッテリー管理システム、スマート家電、スマート電気メーター、住宅/商業HVAC、産業用家電、電源、過電流障害保護などの分野で幅広く使用できます。
結論
電流センサーは幅広い用途があり、モーターの動作効率に重要な役割を果たします。この記事で紹介したCrocus TMR電流センサーは、高帯域幅、超低ノイズ、高精度の特性を備えています。これは、モーター制御やさまざまな民生用および産業用アプリケーションにとって最適な選択肢の1つになります。