電子回路設計や電流測定において、シャント抵抗(シャント抵抗) は一般的かつ重要なコンポーネントです。回路内で既知の値の抵抗を直列に接続し、抵抗の両端の電圧降下を使用して電流を測定することで、電流の間接的な測定を実現します。シャント抵抗器の抵抗を正しく計算することは、測定精度と回路の安全性を確保するために重要です。この記事では、エンジニアやエレクトロニクス愛好家がシャント抵抗をよりよく理解し、適用できるように、シャント抵抗の計算プロセスを詳細に紹介します。
1. シャント抵抗の基本原理シャント抵抗器の動作原理はオームの法則 (V=IR) に基づいています。つまり、電流が抵抗器を通過すると、電流に比例した電圧降下が抵抗器の両端に発生します。この電圧降下を測定することにより、抵抗を流れる電流を推定できます。シャント抵抗の抵抗値は通常非常に小さく、電圧降下も小さいため、主回路に大きな影響を与えることはありません。
2. 最大動作電流を決定します。シャント抵抗を計算する最初のステップは、回路内の最大動作電流 (Imax) を決定することです。シャント抵抗器は、測定電圧が適切な範囲内にあることを保証しながら、最大電流で発生する電力損失に耐えることができる必要があるため、この電流値はシャント抵抗器の抵抗値を設計する際の基準となります。
3. 適切な電圧降下範囲を選択します測定精度と機器の互換性を確保するために、通常、シャント抵抗の電圧降下範囲 (Vshunt) が事前に設定されています。この電圧は通常、数十ミリボルトから数百ミリボルトの間であり、過度のエネルギー損失を引き起こすことなく測定精度を確保できます。たとえば、一般的な電圧降下範囲は 50mV ～ 100mV です。
4. シャント抵抗の抵抗値を計算します。オームの法則によれば、シャント抵抗 Rshunt の抵抗は次の式で計算できます。
Rshunt = Vshunt / Imax
この式により、最大電流条件を満たすシャント抵抗の抵抗値を求めることができます。
5. シャント抵抗の電力を計算します。シャント抵抗器は動作時に熱を発生します。その電力は次のとおりです。
P = Imax² × Rshunt
この電力損失は抵抗器の定格電力範囲内である必要があります。そうでない場合、抵抗器は過熱により損傷します。したがって、抵抗を選択するときは電力マージンを考慮する必要があります。通常は、計算された電力の 2 倍を超える定格電力を選択することをお勧めします。
6. 抵抗器の温度係数と精度を考慮する実際のアプリケーションでは、抵抗器の抵抗は温度とともに変化し、測定精度に影響を与えます。高精度シャント抵抗器は通常、安定した抵抗値を確保するために温度係数の低い材料で作られています。また、シャント抵抗器の精度も選択の際の重要な指標となります。
7. 設置およびレイアウトに関する考慮事項リード抵抗や接触抵抗による誤差を避けるため、シャント抵抗器は測定点のできるだけ近くに設置してください。同時に、追加のインピーダンスの影響を軽減するために、シャント抵抗器のリード線は短く、太くする必要があります。さらに、抵抗器が通常の温度範囲内で動作するように、放熱の問題も考慮してください。
8. マルチレンジ測定におけるシャント抵抗の選択マルチレンジ電流測定システムでは、異なる電流範囲に適応するためのスイッチングに複数のシャント抵抗を使用する必要がある場合があります。現時点では、各レンジの測定が正確かつ安全であることを保証するために、各シャント抵抗器の抵抗と電力の計算を独立して実行する必要があります。
：シャント抵抗の計算プロセスは、最大電流の決定、電圧降下の選択、抵抗の計算、電力の評価、温度と精度の考慮を含む、電流測定設計の重要なステップです。シャント抵抗を合理的に計算して選択することで、測定精度を確保できるだけでなく、システムの信頼性と安全性も向上します。この記事の詳細な手順と注意事項が、シャント抵抗の理解と適用を深め、回路設計の品質を向上させるのに役立つことを願っています。
