データシート...プルアップ図5-6 プルアップ ※ スタートアップ時または低電圧検出時のVout出力がHi-Zとなる期間に電位を5Vに固定したい場合。

製品名称電流センサ型番 GCBC050-2B

※製品の改良に際し、お客様のご了解なく寸法・仕様など変更する場合があります。

Rev1.5 j EC 作成日:2017/03/28 Page:1/16 ALPS ELECTRIC CO., LTD.

基板実装タイプ電流センサ

GCBC050‐2B

データシート

Rev.1.5 j EC 2017.03.28

アルプス電気株式会社




目次

1. はじめに ........................................................................................................................................... 3

2. 製品の特徴 ...................................................................................................................................... 3

3. 検出原理 .......................................................................................................................................... 3

4. アプリケーション ................................................................................................................................ 3

5. ブロック図およびアプリケーション例 .................................................................................................. 4

5.1. ブロック図 .................................................................................................................................. 4

5.2. アプリケーション例 ..................................................................................................................... 4

6. 外形図および端子配置 ..................................................................................................................... 7

7. 電気的特性 ...................................................................................................................................... 8

7.1. 絶対最大定格 ............................................................................................................................ 8

7.2. 使用条件 ................................................................................................................................... 8

7.3. 推奨動作条件 ............................................................................................................................ 8

7.4. 電気特性(無負荷、Vdd=5.0V、Ta=25℃) ................................................................................... 8

7.5. 電気特性(RL=10kΩ、Vdd=5.0V、Ta=25℃) .............................................................................. 9

7.6. スタートアップタイミング ............................................................................................................ 10

7.6.1. スタートアップ ................................................................................................................... 10

7.6.2. 低電圧検出 ...................................................................................................................... 10

7.7. 周囲磁場から受ける影響 ......................................................................................................... 11

8. 主な特性の定義 ............................................................................................................................. 12

9. 代表特性 ........................................................................................................................................ 14

10. 推奨はんだ条件 .......................................................................................................................... 15

10.1. 手はんだ条件 ...................................................................................................................... 15

10.2. フローはんだ条件 ................................................................................................................ 15

11. 参考ランドパターン ...................................................................................................................... 15

12. お取り扱い上のご注意 ................................................................................................................ 16




1. はじめに GCBCシリーズ電流センサは、電流情報を非接触で測定可能です。電流情報の波形は、DC, ACおよびパ

ルスに対応しています。

2. 製品の特徴高感度磁気抵抗素子を応用したコアレスによる小型、軽量(3g)設計

1次電流路抵抗値60μΩ

優れた直線性±0.5%FS

+5V単電源

動作温度範囲-40℃～+105℃

DCおよびAC電流が測定可能で、高速応答

3. 検出原理電流によって生じる磁界(磁束)を磁気抵抗素子で検出します。磁気抵抗素子は、磁気センサとコンディショ

ニングICがワンパッケージ化されており、バスバ(1次電流路)上に配置されています。また、磁気抵抗素子お

よびバスバを囲むように磁界制御板を配置した構成となります。

磁気抵抗素子には、磁界制御板で集磁された磁界が発生するため、高感度な出力となります。また、1次

電流で発生する磁界と関係のない外部磁界は、磁界制御板で減衰されるため、出力誤差を低減することが

可能です。

図3-1 検出原理

図3-2 1次電流による磁界(シミュレーション結果)

4. アプリケーションモータードライバ、サーボドライバ、汎用インバータ、パワーコンディショナシステム、サーバー用電源、パッ

ケージエアコン、NC工作機、その他汎用機器など




5. ブロック図およびアプリケーション例

5.1. ブロック図

この製品の構成は、以下のとおりです。

図5-1 ブロック図

5.2. アプリケーション例

アプリケーション例の負荷の推奨動作条件は7.3章をご参照ください。

(1) 基本接続

図5-2 基本接続

※ 電流センサには上記の図に記載された時定数のLPFが内蔵されています。

※ RL=無負荷とみなせる場合の電気的特性は7.4章をご参照ください。




(2) A/D入力が3.3Vの場合

図5-3 A/D入力が3.3Vの場合

※ A/Dの入力電圧が3.3Vの場合、電流センサの出力電圧を抵抗分圧などしてお使いください。

(3) フィルタ回路を外付けする場合

図5-4 フィルタ回路

※ LPFは必要に応じて取り付けてください。

※ 本電流センサにはLPFが内蔵されておりますので、Vout端子にLPFを外付けすると２段構成のLPFとな

ります。

(4) フィルタ回路を外付けする場合(複数)

図5-5 フィルタ回路(複数)

※ 必要に応じてバッファ用のオペアンプを取り付けてください。




(5) 出力不定時の出力処理

本製品はスタートアップ期間においてVoutの出力がHi-Zとなる期間があります。その間の出力を固定した

い場合は以下のとおりです。

プルアップ

図5-6 プルアップ

※ スタートアップ時または低電圧検出時のVout出力がHi-Zとなる期間に電位を5Vに固定したい場合。

※ スタートアップタイミングに関しては7.6章をご参照ください。

※ 電流センサ側から見た負荷RLが10kΩ未満にならないように注意してください。プルアップ抵抗を接続

すると、Vout出力の電圧が内蔵フィルタの100Ωとの抵抗分圧比となりますので、抵抗分圧の誤差バラ

ツキが大きくならないように1%などの高精度の抵抗をご使用ください。

プルダウン

図5-7 プルダウン

※ スタートアップ時または低電圧検出時のVout出力がHi-Zとなる期間に電位を0Vに固定したい場合。

※ スタートアップタイミングに関しては7.6章をご参照ください。

※ 電流センサ側から見た負荷RLが10kΩ未満にならないように注意してください。プルダウン抵抗を接続

すると、Vout出力の電圧が内蔵フィルタの100Ωとの抵抗分圧比となりますので、抵抗分圧の誤差バラ

ツキが大きくならないように1%などの高精度の抵抗をご使用ください。

※ RL=10kΩとしてプルダウンした場合の電気的特性は7.5章をご参照ください。




6. 外形図および端子配置この製品の外形図の一例および端子配置は、以下のとおりです。

※ センササイズは、変更になる場合があります。

図6-1 外形図

表6-1 端子配置

ピンNo. 端子名機能

1 Vout センサ出力

2 GND センサGND

3 VDD センサ電源(+5V)

4 N 測定電流端子(-)

5 P 測定電流端子(+)

図6-2 ピン配置図

5 4

3 2 1




7. 電気的特性

7.1. 絶対最大定格

No 項目記号 Min Typ Max 単位備考

1 電源電圧 Vdd -0.3 5.5 V Vddピン

2 出力電流(VOUTピン)

Iout -1.1 1.1 mA Voutピン、連続

Iout -40 40 mA Voutピン、

パルス幅1μs、周期1kHz

3 保存温度 Ts -40 105 ℃

4 保存周囲磁場 Bs -8 8 mT

5 最大通電電流(過電流) Ipoc -110 110 A

6 最大連続通電電流 Irmcnt -50 50 A

7.2. 使用条件


1 電源電圧 Vdd 4.85 5.00 5.15 V ±3%(5.0V±0.15V)

2 測定電流範囲 Ir -50 50 A DC±50A

3 使用雰囲気温度 Ta -40 105 ℃

7.3. 推奨動作条件


1 出力電流 Iout -0.5 0.5 mA VOUTピン

2 負荷容量 CL 100 pF VOUTピン

7.4. 電気特性(無負荷、Vdd=5.0V、Ta=25℃)


1 オフセット電圧(※1) Vof 2.500 V Vdd×1/2

2 オフセット電圧温度特性 TcVof ±0.6 mV/℃ -40～+105℃

3 感度(※2) Vo 40.0 mV/A

4 感度温度特性 TcVo ±0.02 %/℃ -40～+105℃

5 直線性 eL ±0.2 %FS FS=Full Scale

6 応答特性 tr 1 μs 入力電流: di/dt=50A/μs,

80%応答

7 消費電流 Iddmax 13 mA

8 耐電圧 Vins 1500 V AC 50/60Hz,60s

センサ単体

9 絶縁抵抗 Rins 500 MΩ DC500V

信号端子一括～バスバ間

10 ヒステリシス(※3) Voh ±3 mV 測定電流範囲

11 1次導体抵抗(※3) R1 60 μΩ




7.5. 電気特性(RL=10kΩ、Vdd=5.0V、Ta=25℃)


1 オフセット電圧

(※1, ※3) Vof 2.475 V Vdd=+5.00V

3 感度(※2, ※3) Vo 39.6 mV/A

※ No1、No3以外の電気特性については、無負荷電気特性と同一となります。

※ 1 オフセット電圧は、電源電圧に対してレシオメトリックに変動します。

※ 2 感度は、電源電圧に対してレシオメトリックに変動しません。

※ 3 参考値とします。

図7-1 電流vs出力電圧

Vdd

1/2Vdd

+50A -50A

4000mV (typ)

1次電流

出力電圧

0




7.6. スタートアップタイミング

7.6.1. スタートアップ

本電流センサは、コンディショニングICが内蔵されています。

電源の立ち上がり時は、動作開始電圧を超えることでコンディショニングICが動作開始します。スタートアッ

プ時間を経て通常状態に遷移し、Vout出力は有効電圧を出力します。

7.6.2. 低電圧検出

瞬停などで動作電圧が低下したときは、動作停止電圧未満に低下することでVoutの出力を停止し、Vout

の出力はHi-Zとなります。

瞬停状態から復帰し、再び動作開始電圧を超えることでコンディショニングICが動作開始します。スタート

アップ時間を経て通常状態に遷移し、Vout出力は有効電圧を出力します。通常状態に遷移した直後は、磁

気平衡式のクローズドループが平衡状態になろうとしてフィードバック制御しますので、Vout出力の電圧に多

少の変動が見られます。

スタートアップタイミング


1 動作開始電圧 Vopu 4.05 4.4 4.75 V

2 動作停止電圧 Vopl 3 3.5 4.5 V

3 スタートアップ時間 Tstup 1 30 ms

図7-2 スタートアップタイミング




7.7. 周囲磁場から受ける影響

本電流センサの電流検出部に磁気センサを用いており、周囲の磁気の影響を受けます。

以下に、周囲の磁気の影響を最小限とするための参考情報を記載します。

近接するトランスやインダクタから漏れ磁束がある場合、漏れ磁束により電流センサの精度に影響を受け

ます。とくにX軸方向の磁束に対してもっとも影響を受けますので、部品配置はご評価の上で決定してくださ

い。

電流センサに近接して電流路が並走する場合、電流路から発生する磁束により電流センサの精度に影響

を受けます。とくにY軸方向に沿った電流路が近接する場合、もっとも影響を受けますのでPCBパターン設

計はご評価の上で決定してください。

図7-3 磁束の方向

Z軸

X軸 Y軸




8. 主な特性の定義主な特性の内容を以下に示します。各項目内の標準条件、標準状態は、以下に定義します。

標準条件: 周囲温度25℃

標準状態: VDD端子に、平滑された規定の電源電圧(5.00V)を印加し、無負荷の状態

(1) オフセット電圧

標準条件、標準状態にて、入力電流0A時の出力電圧を測定します。

(2) オフセット電圧温度特性

標準状態にて、測定温度(-40℃または105℃)に温度安定後まで放置後のオフセット電圧を測定します。性

能は、25℃のオフセット電圧を基準として1℃あたりのオフセット電圧の変化量として示します。

(3) 感度

標準条件、標準状態にて、測定電流範囲の電流を印加したときの出力電圧とオフセット電圧から最小二乗

法により直線推定値を求め、この直線推定値の傾きを感度とします。

(4) 感度温度特性

標準状態にて、測定温度(-40℃または105℃)に温度が安定するまで放置した後の感度を測定します。性

能は、25℃の感度を基準として、1℃あたりの感度の変化率として示します。

(5) 直線性

標準条件、標準状態にて、測定電流範囲の正負の最大のDC電流およびその1/2のDC電流を印加したと

きの出力電圧とオフセット電圧から最小二乗法により直線推定値を求め、この直線推定値に対する出力電圧

測定値の誤差より次式で求めます。

直線性 = { (出力電圧測定値 - 直線推定値) /

(測定電流範囲の正側最大電流時の出力電圧 - 測定電流範囲の負側最大電流時の出力電圧) }

× 100(%FS)

図8-1 直線性

出力電圧

+50A -50A 1次電流 0

出力電圧－出力電圧の推定値




(6) 応答特性

標準条件、標準状態にて、バスバに50A/μsの方形波を印加したときの出力波形のΔtを測定します。

なお、Δtは入力波形の80%変化点と出力波形の80%変化点の時間差を示します。

図8-2 応答速度

(7) 消費電流

標準条件、標準状態にて、バスバに測定電流範囲の正負の最大のDC電流を流し、このときの消費電流を

測定します。

(8) 耐電圧

標準条件にて、制御端子一括とバスバにAC電圧1500V、50Hz、60secを印加します。

(9) 絶縁抵抗

標準条件にて、制御端子一括とバスバとの間を絶縁抵抗計(DC500V)にて測定します。

(10) ヒステリシス

1次電流として測定電流範囲の正側の最大電流を印加した後、1次電流をゼロとしたときの出力と、1次電

流として測定電流範囲の負側の最大電流を印加した後、1次電流をゼロとしたときの出力の差の値を示しま

す。

80%

80%

ΔT




9. 代表特性特性の一例を以下に示します。

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60

電流（A）

出力電圧（V）

図9-1 出力特性

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60

電流（A）

直線性（%FS）

図9-2 直線性

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60

電流（A）

消費電流（m

A）

図9-3 消費電流

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

-5 0 5 10 15 20 25

時間（μsec）

出力電圧（V）

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

入力電流（A）

センサ出力

Current probe

80%応答：0.5μsec

図9-4 応答速度(赤:1次電流、緑:センサ出力)

2.30

2.35

2.40

2.45

2.50

2.55

2.60

2.65

2.70

-50 -25 0 25 50 75 100 125

温度（℃）

オフセット（V）

温度特性：-0.43/+0.27mV/℃

図9-5 オフセット温度特性

37.0

37.5

38.0

38.5

39.0

39.5

40.0

40.5

41.0

41.5

42.0

42.5

43.0

-50 -25 0 25 50 75 100 125

温度（℃）

感度（m

V/A）

温度特性：+0.01/+0.00%/℃

図9-6 感度温度特性




10. 推奨はんだ条件

10.1. 手はんだ条件

はんだコテ温度 350±5℃

コテの接触時間 3秒以内

回数 2回以内

※ 電流センサの温度上昇は、はんだコテ、実装基板によって左右されるため、上記条件にてはんだ付け

が不可能な場合には、測定電流端子の温度が260℃を超えない条件にて、はんだ付けを行ってくださ

い。

10.2. フローはんだ条件

予備加熱

基板表面温度 120℃

加熱時間 60秒

はんだ付け

はんだ槽温度 260±5℃

はんだ付け部温度 220℃以上が3秒以上

はんだ浸漬時間 10秒以内

11. 参考ランドパターン参考のランドパターンを下図に示します。

図11-1 参考ランドパターン図

※単位:mm




12. お取り扱い上のご注意本資料に記載された情報は、本製品の動作や使い方を説明するためのもので、その使用に際して、当社

および第三者の知的財産権およびその他の権利を許諾するものではありません。

本資料に記載された情報を使用される場合は、お客様の判断と責任において行うものとし、その結果生じ

た損害および権利侵害に対して、当社はその責任を負うものではありません。

絶対最大定格は超えてはならない値です。１つの項目でも条件を超えて使用した場合、破損または、破損

にいたらなくても特性のずれ、信頼性や寿命に影響を及ぼすことがあります。また通常の動作は保証され

ません。

使用条件、推奨動作条件を超えて使用した場合、電気的特性は保証されないことがあります。

本資料に記載の電気特性は、無負荷状態および10kΩプルダウン抵抗負荷状態の特性例を示しています。

負荷抵抗値により出力が変動しますので、ご注意ください。

測定電流範囲を超える電流を入力した場合、電気特性にずれを生じる場合がありますので、測定電流範

囲以下でご使用ください。

強い磁場に晒さないでください。電気特性にずれを生じる場合があります。

落下した製品は使用しないでください。電気特性にずれを生じる場合があります。

1次電流に大きな電流を入力あるいは連続で1次電流を入力すると発熱により、破損する場合があります

ので、ご注意ください。発熱量は、電流および放熱の状態により異なります。

制御配線は、外来ノイズの影響を防ぐため極力短くしてご使用ください。

近接する磁気部品からの漏れ磁束や大電流が流れるPCBのパターンから発生する磁束の影響で電気特

性にずれを生じる場合があります。配置、配線は評価の上で決定してください。

国内外の輸出関連法規により規制されている製品の輸出に際しては、同法規を遵守の上、必要な許可、

手続きなどをとってください。

軍事用途またはテロなどの反社会活動目的では、当社製品を一切使用しないでください。また、最終的に

それら用途・目的で使用されるおそれがある法人・団体・個人などへも当社製品を一切供給しないでくださ

い。

当社製品は、とくに用途を指定していない限り、本来、AV、家電、事務機、情報機器、通信機器、アミュー

ズメント機器などの一般電子機器用に設計、製造されたものです。したがいまして、原子力制御機器、宇

宙・航空機で運行にかかわる機器などの用途では一切使用しないでください。

上記の使用禁止の用途以外で、医療機器、防犯機器、防災機器、海底用機器などの高度の安全性・信頼

性を必要とする機器でのご使用の際は、当社営業担当迄ご相談いただくか、またはセットでの十分な適合

性の確認を行っていただいた上で、フェールセーフ設計、保護回路、冗長回路、誤動作防止設計、延焼対

策設計などのセットでの安全対策設計を設けてください。

車載対応製品以外の製品を車載用にご使用になる場合は、事前に当社営業担当までご相談ください。

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データシート...プルアップ 図5-6 プルアップ ※ スタートアップ時または低電圧検出時のVout出力がHi-Zとなる期間に電位を5Vに固定したい場合。

データシート...プルアップ図5-6 プルアップ ※ スタートアップ時または低電圧検出時のVout出力がHi-Zとなる期間に電位を5Vに固定したい場合。