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より安全なシステムの実現

Currentier

課題解決

AKMは、長年培ってきた化合物半導体の磁気センサー (ホール素子) 技術、パッケージ設計技術、アナログ回路設計技術を活かし、非常にユニークな コアレス電流センサー IC「Currentier」(カレンティア) を開発しました。

Currentier は、以下のようなソリューションの実現に貢献することで、現在世界中の産業用機器、住宅設備用機器で使われています。

ユーザーベネフィット

  • システム (機器サイズ) の小型化
  • 設計工数の削減
  • より安全なシステム
  • システム効率の改善とより精密な制御

より安全なシステムの実現

#03では、Currentier がどのようにお客様の「より安全なシステムの実現」に貢献できるのかを説明します。

絶縁のニーズ

モーターを制御するための汎用インバーターや、精密位置制御のためのACサーボモータードライブ、作業を自動化するためのロボット向けコントローラー等、多くの制御機器は主に200V系や400V系の動作電圧に対応するため、高電圧が印加される一次側と制御コントローラーなどが配置される低電圧側(二次側)の間を、しっかりと絶縁する必要があります。

絶縁基準

絶縁の基準として、UL や IEC などの認証機関が定めている規格が存在し、例えば北米の産業用機器では、UL61800-5-1 に対応した絶縁をシステムで実現する必要があります。対応するための一つの指標として、電流センサーやフォトカプラーに代表される絶縁素子の「沿面距離・空間距離」をある一定数値以上確保することが必要となります。例えばある条件下で 400V 系のシステムに対応するためには、沿面距離と空間距離を 8mm 以上確保する必要があります。

絶縁対策の影響と課題

  • 沿面距離・空間距離が 8mm 以上確保できる電流センサーはコア付き電流センサーやカレントトランスデューサーしか存在しなかったため、サイズとコストが増大する。(詳細は #01 システムの小型化 参照)
  • フォトカプラーを使用する場合、周辺部品数が増えるため、コストと基板面積が増大する。(詳細は #01 システムの小型化 参照)
  • フォトカプラーを使用する場合、シャント抵抗の発熱による放熱面積の増大と、設計工数が増大する。(詳細は #02 設計工数の削減 参照)

沿面距離・空間距離 8mm 以上を実現

Currentier は、コアレス電流センサーで世界初となる沿面距離・空間距離8mm以上を実現しています (図1)。高い絶縁を実現しながら、かつ上記のサイズ、コスト、設計工数の問題をすべて解決することができるため、世界中の産業用機器で採用されています。.

図1. Currentier の絶縁規格

過電流検知のニーズ

また、絶縁に加えて安全なシステムを実現するために重要となるのが、過電流検知です。インバーター制御をするための IGBT は、現在第6世代から第7世代、第8世代へと開発が進んでおり、より高効率化が進んでいます。しかし、一般的にこの効率とトレードオフとなるのが、「短絡耐量」と呼ばれる量です。そのため、システムの高効率化を実現していくためには、過電流が流れた際により短い時間でしっかりとシステムを止める必要があります。

高速応答

Currentier は、AKMの超高感度化合物ホール素子技術を応用し、応答速度1usec(仕様typ値)を実現しています (図2、N=1の測定値は0.6usec)。

図2. Currentier CZ37xx の応答速度

設計回路

CZ3Axx シリーズでは閾値調整可能な二系統の過電流検知機能を搭載しているため、システムの周辺部品を削減しつつ、安全なシステムを実現することができます (図3)。

図3. Currentier CZ3Axx のブロック図

次は、旭化成のコアレス電流センサー IC Currentier 技術解説 #04 システム効率の改善とより精密な制御 です。

流れの、一歩先へ。

Currentier TM は、磁気センサーのリーディングカンパニーである旭化成エレクトロニクスが、長年のノウハウを生かして開発したホール式の電流センサー IC です。シンプルなオープン型方式による小型化と、オープン型でありながらクローズ型に迫る高精度、高S/N、そして高速応答性の両立を達成しました。インバーター制御や過電流検出、電力検出など幅広い用途において、最適な電流検出ソリューションを提供します。

* Currentier は、旭化成エレクトロニクス株式会社の商標です。