電子回路設計におけるシャント抵抗（シャント抵抗）は主に電流を測定するために使用される重要な部品です。回路内の既知の抵抗と直列に接続されます低値の抵抗、その両端の電圧降下を測定して、そこを流れる電流を計算します。測定精度と回路の安定性を確保するには、正しい配線方法が重要です。この記事では、シャント抵抗器の正しい使い方をマスターするために、シャント抵抗器の配線図と注意事項を詳しく紹介します。
1. シャント抵抗の基本原理シャント抵抗器は、オームの法則 (V=IR) に従って電流測定を実行します。シャント抵抗に電流が流れると、両端にわずかな電圧降下が発生します。この電圧信号は、アンプまたは電圧取得モジュールを通じて電流値に変換されます。シャント抵抗の抵抗値は非常に小さいため、回路の通常動作への影響を避けることが設計時の重要な考慮事項です。2. シャント抵抗の一般的な配線方法シャント抵抗器を配線するには、ハイサイド測定とローサイド測定という 2 つの主な方法があります。ハイサイド測定: シャント抵抗は電源のプラス端子と負荷の間に接続され、負荷に流れる電流を測定します。この方法ではアース線の干渉を回避し、測定をより正確に行うことができますが、電圧測定回路に対する要件が高くなります。ローサイド測定：負荷とグランドの間にシャント抵抗を接続し、負荷を流れてグランドに戻る電流を測定します。配線は簡単ですが、接地電位のずれが生じ、測定精度に影響を与える可能性があります。
3. シャント抵抗配線図例の解析一般的なシャント抵抗の配線図には、電源、負荷、シャント抵抗、電圧取得デバイスが含まれています。ハイサイド測定の配線手順は次のとおりです。1. 電源のプラス端子と負荷の間にシャント抵抗を直列に接続します。2. 差動アンプまたはオペアンプを使用して、シャント抵抗の両端の電圧差を測定します。
3. 測定された電圧信号をマイコンの ADC インターフェースに入力して収集します。
4. シャント抵抗の抵抗値から電流値を計算します。
ローサイド測定配線図は、負荷とグランドの間にシャント抵抗を直列に接続しており、他の手順も同様です。4. 適切なシャント抵抗値を選択しますシャント抵抗器の選択は、測定精度と回路性能に大きな影響を与えます。抵抗が大きすぎると、電圧降下が高くなりすぎて負荷電圧が低下し、機器の通常の動作に影響を及ぼします。抵抗が小さすぎると、電圧降下信号が弱くなり、測定精度が低下します。一般に、選択される抵抗値は 0.1Ω ～ 1mΩ で、電流サイズと測定精度の要件に応じて調整されます。5. シャント抵抗の定格電力と熱設計シャント抵抗器は電流が流れることで生じる電力損失に耐えられるため、適切な電力定格の抵抗器を選択する必要があります。電力の計算式は P=I²R であり、抵抗器が最大動作電流によって発生する熱に耐えられることが保証されます。さらに、優れた放熱設計により、過熱による抵抗器の損傷を防ぎ、測定の安定性を維持できます。6. 差動アンプ配線のポイントシャント抵抗器の両端の小さな電圧差を測定するには、信号増幅用の差動アンプが必要です。配線するときは、追加の電圧降下やノイズが発生しないように、アンプの入力端とシャント抵抗の両端がしっかりと接続されていることを確認してください。同時に、適切な配線とシールドにより干渉を効果的に低減し、測定精度を向上させることができます。7. 配線ミスによる測定誤差を回避する配線ミスとしては、シャント抵抗の逆接続や測定信号線の接地間違いなどが挙げられ、測定データの不正確さや回路異常の原因となります。配線の際は、シャント抵抗と測定ポートの極性をよく確認し、接続点の電圧をマルチメータで測定し、正しく配線されていることを確認してください。8. シャント抵抗の実際の配線例たとえば、電気自動車のバッテリ管理システムでは、バッテリ電流をリアルタイムで監視するためにシャント抵抗が使用されます。ハイサイド測定配線はバッテリーの充放電状態を正確に反映し、差動アンプやADC取得と組み合わせることで、バッテリーの安全性を効果的に管理できます。電流測定の重要な要素であるシャント抵抗器の配線図の設計は、測定精度と回路の安定性に直接影響します。シャント抵抗の基本原理、ハイサイドとローサイドの測定配線方法、抵抗の選択、電力定格、差動アンプの配線ポイントを理解することで、配線ミスによって引き起こされる問題を効果的に回避できます。実際のアプリケーションでは、特定の回路要件に基づいてシャント抵抗の配線方式を合理的に設計し、電流測定の精度と信頼性を確保することは、電子技術者にとって必須のスキルの 1 つです。この記事がシャント抵抗の配線の理解と応用に役立つことを願っています。
