電圧センシング ソリューション

電圧センシング ソリューション

より高い精度と信頼性で、AC 電圧と DC 電圧を測定

より高精度の電圧センシングを実現し、安全で効率的な電力変換、モーター制御、バッテリ監視に貢献

絶縁型と非絶縁型の電圧センシング ソリューションで構成された TI の幅広い製品ラインアップを採用すると、AC と DC の高精度電圧測定を実現し、システム性能を最大限に高めることができます。TI のソリューションは高度な統合を通じて、外部部品点数の低減、基板面積の節減、システム コストの削減に貢献します。TI の電圧センシング テクノロジーは、数十年にわたる革新を土台としています。開発中の設計でこれらを活用すると、より高精度の測定を行い、精密な制御と保護を実現しやすくなります。

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絶縁型  |  非絶縁型

電圧センシング分野の設計における TI 製品の利点

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クラス最高の精度

TI の各種電圧センシング ソリューションは、温度ドリフトと寿命全体にわたるドリフトがどちらも非常に小さいため、設計者はキャリブレーションなしで誤差 1% 未満という精度で電圧測定を実施できます。

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性能と信頼性を最大化するために製作

最大 400kHz の帯域幅、短い伝搬遅延、高い電磁適合性 (EMC) 耐性を通じて、信頼性の高い性能を実現します。 

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スケーラブルな製品ラインアップ

TI の製品ラインアップを活用すると、コスト最適化ソリューションから高性能ソリューションに至るまで、開発中の設計に最適なパーツを選定できるフレキシビリティを確保できます。

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設計のいっそうのシンプル化

外部部品点数の低減を通じて基板のレイアウトと設計を効率化し、システム レベルのキャリブレーションの不要化を通じて製造の時間短縮とコスト削減を実現することができます。

絶縁型電圧センシング ソリューション

TI の高電圧抵抗を内蔵しているため、システム効率の向上とボード面積の節減を実現可能

高電圧抵抗は、高電圧抵抗ラダーを、TI の絶縁型アンプや変調器デバイスに統合したものです。

利点:

  • 最大 15 個の外部高電圧抵抗が不要になるため、システム レベルのコストを削減し、ソリューション サイズを最大 50% 小型化できます。
  • システム レベルのキャリブレーションが不要になるため、製造の時間とコストを節減できます。
  • ディスクリート抵抗に比べて温度ドリフトや寿命全体にわたるドリフトが非常に小さいため、外部抵抗を必要とするキャリブレーションを行わずに、誤差 1% 未満の精度で電圧を測定できます。
アプリケーション・ノート
Increased Accuracy and Performance with Integrated High Voltage Resistor Isolated Amplifiers and Modulators (Rev. A)
ハイブリッド車 (HV)、エネルギー インフラ、モーター ドライブの各アプリケーションに適した、高電圧抵抗内蔵型のアンプと変調器の詳細をご確認ください。
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ホワイト・ペーパー
絶縁型電圧センシングによる電力変換およびモーター制御の効率性の最大化 (Rev. A 翻訳版)
内蔵の絶縁型電圧センシング機能を使用して、高電圧の電力変換とモーター制御の効率を最大化する方法をご確認ください。
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内蔵型の高電圧抵抗 に関する主な製品
新製品 AMC0386-Q1 プレビュー 車載、抵抗分圧器内蔵、外部クロック搭載、AC 入力絶縁型変調器
新製品 AMC0381D-Q1 プレビュー 車載、抵抗デバイダ内蔵、差動出力、DC入力、絶縁型アンプ
新製品 AMC0380D-Q1 プレビュー 車載、抵抗デバイダ内蔵、差動出力、AC入力、絶縁型アンプ

単一電源電圧で動作する TI の絶縁型コンバータを採用すると、外部のハイサイド電源が不要になります

TI の製品ラインアップが取り揃えている絶縁型アンプと絶縁型変調器は、絶縁型の DC/DC コンバータを内蔵しており、デバイスのローサイドから供給する単一電源電圧で動作させることができます。

利点:

  • 複数の位相間での測定など、グランドを基準としない信号を測定する場合、ノイズが多くスペースに制約のあるアプリケーションに適した、斬新なソリューションを実現できます。
  • 外部のハイサイド電源を除外する場合、設計のシンプル化と基板面積の節減に役立ちます。
技術記事
How solid-state relays simplify insulation monitoring designs in high-voltage applications
ユーザーの安全性を最大限に高め、大規模な停電が発生した場合でも損傷や火災が発生する可能性を最小限に抑えるために、絶縁系で障害が発生したときには、それを迅速かつ高精度で検出することが重要です。
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アプリケーション概要
AMC3311 を使用して、AMC23C11 に絶縁型センシングとフォルト 検出用の電力供給を行う
AMC3311 と AMC23C11 を組み合わせて使用する方針は、電圧と電流の各センシング アプリケーションにとって有用なオプションです。
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技術記事
Simplify your isolated current and voltage sensing designs with single-supply isol
単一電源電圧動作で設計をシンプルにする方法をご確認ください。
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統合型電源 に関する主な製品
AMC3330-Q1 アクティブ 車載対応、内部機能搭載、±1V 入力、高精度、電圧センシング、強化絶縁型アンプDC/DC
AMC3311-Q1 アクティブ 車載、DC/DC コンバータ内蔵、0 ~ 2V 入力対応、高精度、強化絶縁型アンプ
AMC3336-Q1 アクティブ 車載対応、DC/DC コンバータ内蔵、±1V 入力、高精度、電圧センシング、強化絶縁型変調器

マイコン (MCU) との直接インターフェイスを確立でき、外部部品が不要になります

TI の絶縁型電圧センシング デバイスには、固定ゲイン、およびレシオメトリック (可変) ゲインという、2 種類のシングルエンド出力オプションがあります。

利点:

  • 固定ゲインおよびレシオメトリックの各シングルエンド出力デバイスは、差動からシングルエンドへの変換を行うオペアンプを内蔵しているため、ソリューションのサイズとシステム コストを削減でき、マイコンとの直接インターフェイスを実現できます。
  • レシオメトリック シングルエンド出力デバイスは、マイコン内の A/D コンバータ (ADC) のスイングに合わせて絶縁型電圧センシング アンプの出力スイングを変化させることができるため、測定分解能が向上し、ADC のダイナミック レンジを最大限に活用できます。
アプリケーション・ノート
差動、シングルエンド固定ゲイン、レシオメトリック出力を備えた電圧センシング アプリケーション向け絶縁型アンプ
TI のシングルエンド出力、電圧センシング デバイスの詳細をご確認ください。
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ホワイト・ペーパー
絶縁型電圧センシングによる電力変換およびモーター制御の効率性の最大化 (Rev. A 翻訳版)
内蔵の絶縁型電圧センシング機能を使用して、高電圧の電力変換とモーター制御の効率を最大化する方法をご確認ください。
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シングルエンド出力 に関する主な製品
新製品 AMC0311R-Q1 プレビュー 車載、DC 電圧センシング向け、レシオメトリック出力、2V 入力、強化絶縁型アンプ
新製品 AMC0330R-Q1 プレビュー 車載、AC 電圧センシング向け、レシオメトリック差動出力、±1V 入力、強化絶縁型アンプ
新製品 AMC0311S-Q1 プレビュー 車載、DC 電圧センシング向け、シングルエンド出力、2V 入力、強化絶縁型アンプ

絶縁型電圧センシング アンプと変調器で構成された TI の製品ラインアップをご確認ください

TI の差動出力、絶縁型電圧センシング アンプの特長:

  • ノイズの多い環境での高いシグナル インテグリティ。
  • 信頼性の高い動作に貢献する、高い同相過渡耐性。
  • マルチソース (複数の供給源に対応) ソリューション。

 

アプリケーション概要
High-Accuracy Isolated Voltage Measurement in HEV/EV Subsystems Using AMC1311-Q1
HV/EV (ハイブリッド車と電気自動車) は非常に過酷な環境で高電圧動作するため、パワートレインの効率と長期的な信頼性を維持するうえで、高性能の絶縁型電圧 / 電流測定ソリューションが不可欠です。
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ホワイト・ペーパー
高信頼性と低コストを両立させる絶縁技術により高電圧設計の様々な課題を解決 (Rev. C 翻訳版)
このホワイト ペーパーでは、ガルバニック絶縁の概要を紹介し、高電圧システムの一般的な絶縁方法を説明します。また、絶縁のニーズに確実に対応すると同時に、ソリューションのサイズ小型化とコスト削減を達成するうえで、TI の各種絶縁デバイスがどのように役立つかを示します。
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ホワイト・ペーパー
絶縁型アンプと絶縁型変調器の比較 (Rev. B 翻訳版)
この資料は、絶縁型アンプと絶縁型変調器ベースのソリューションを比較し、絶縁型変調器ベースのソリューションで実現できるいくつかの独自の利点を説明します。
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差動出力 に関する主な製品
新製品 AMC0311D-Q1 プレビュー 車載、DC 電圧センシング向け、差動出力、2V 入力、強化絶縁型アンプ
AMC1350-Q1 アクティブ 車載対応、±5V 入力、高精度、電圧センシング、強化絶縁型アンプ

強化絶縁型、基本絶縁型、機能絶縁型いずれかのアンプや変調器を選択可能

TI の絶縁型電圧センシング デバイスは、機能絶縁、基本絶縁、強化絶縁という 3 種類の絶縁定格のいずれかを入手できます。

利点:

  • 機能絶縁型デバイスは、1mm の沿面距離と空間距離、200VRMS の動作電圧に対応しています。
  • 基本絶縁型デバイスは、4mm の沿面距離と空間距離、800VRMS の動作電圧に対応しています。
  • 強化絶縁型デバイスは、8.5mm の沿面距離と空間距離、1,500VRMS の動作電圧に対応しています。
  • 幅の広いパッケージに封止した強化絶縁デバイスは、15.7mm の沿面距離、14.7mm の空間距離、2,000VRMS の動作電圧に対応しています。
アプリケーション概要
TI 初の超広範囲の沿面距離と空間距離に対応した絶縁型アンプ
改良済みで、より幅の広いパッケージは、パッケージ表面の劣化や、ピン相互間の空気中のアーク放電を防止に貢献するため、絶縁品質を確保しやすくなります。TI の各種絶縁型アンプの沿面距離と空間距離の延長を確認できます。
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セレクション・ガイド
Understanding isolation terminology and relevance
これは、経験のある設計者にとって役立つ参考資料、または絶縁テクノロジーに新たに取り組もうとするエンジニアの出発点として活用できます。
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複数の絶縁定格 に関する主な製品
AMC1411-Q1 アクティブ 車載対応、高 CMTI、2V 入力、高精度、電圧センシング、強化絶縁型アンプ
AMC1311-Q1 アクティブ 車載対応、2V 入力、高精度、電圧センシング、強化絶縁型アンプ
AMC1211-Q1 アクティブ 2V 入力、高精度、電圧センシング、基本絶縁型アンプ

主なアプリケーションの概要

ハイブリッド、電気自動車、およびパワートレイン システム
TI の統合型電圧センシング ソリューションを採用すると、EV システムの設計小型化、低コスト化、効率化が容易になります
エネルギー インフラ
AC チャージャと DC チャージャ、ESS で高精度の電圧測定を実施すると、電力供給を強化し、消費電力を節減することが可能
モーター ドライブ
TI の絶縁型電圧センシング ソリューションを採用すると、モーター効率や電力効率の最大化、システム コストの最適化、信頼性の向上を実現可能

TI の統合型電圧センシング ソリューションを採用すると、EV システムの設計小型化、低コスト化、効率化が容易になります

DC/DC コンバータ、オンボード チャージャ、トラクション インバータ、バッテリ管理システムで TI の絶縁型電圧センシング デバイスを採用すると、航続距離の最大化と電力効率の改善に役立ちます。力率補正 (PFC) 段、DC 電圧センシング、接触器センシングなどで AC 電圧センシングを実施すると、測定精度が向上します。

主なリソース

リファレンス・デザイン
  • TIDM-02014 – 車載対応、大電力、高性能、SiC トラクション・インバータのリファレンス・デザイン
  • PMP22650 – GaN ベース、6.6kW、双方向 オンボード・チャージャのリファレンス・デザイン
  • TIDA-01606 – 10kW、双方向、3 相、3 レベル (T タイプ) インバータと PFC のリファレンス・デザイン
製品
  • AMC0386-Q1 – 車載、抵抗分圧器内蔵、外部クロック搭載、AC 入力絶縁型変調器
  • AMC0311R-Q1 – 車載、DC 電圧センシング向け、レシオメトリック出力、2V 入力、強化絶縁型アンプ
  • AMC0330R-Q1 – 車載、AC 電圧センシング向け、レシオメトリック差動出力、±1V 入力、強化絶縁型アンプ
ハードウェア開発
  • AMC038XEVM – AMC038x の評価基板
  • DIYAMC-0-EVM – DIY 絶縁型アンプと変調器向け、ユニバーサル評価基板

AC チャージャと DC チャージャ、ESS で高精度の電圧測定を実施すると、電力供給を強化し、消費電力を節減することが可能

電気自動車 (EV) チャージャ、エネルギー ストレージ システム (ESS)、ソーラー エネルギー システムそれぞれの内部で TI の各種絶縁型電圧センシング デバイスを使用すると、充電精度の向上と電力損失の低減に役立ちます。力率補正 (PFC) 段、DC 電圧センシング、接触器センシングで AC 電圧センシングを実施すると、測定精度が向上します。

主なリソース

リファレンス・デザイン
  • TIDA-01606 – 10kW、双方向、3 相、3 レベル (T タイプ) インバータと PFC のリファレンス・デザイン
  • TIDA-010933 – GaN ベース、1.6kW、双方向、マイクロインバータのリファレンス デザイン
  • TIDA-010232 – 高電圧の EV (電気自動車) 充電とソーラー・エネルギー分野の絶縁監視に適した AFE (アナログ・フロント・エンド) のリファレンス・デザイン
製品
  • AMC0386-Q1 – 車載、抵抗分圧器内蔵、外部クロック搭載、AC 入力絶縁型変調器
  • AMC0311R-Q1 – 車載、DC 電圧センシング向け、レシオメトリック出力、2V 入力、強化絶縁型アンプ
  • AMC0330R-Q1 – 車載、AC 電圧センシング向け、レシオメトリック差動出力、±1V 入力、強化絶縁型アンプ
ハードウェア開発
  • AMC038XEVM – AMC038x の評価基板
  • DIYAMC-0-EVM – DIY 絶縁型アンプと変調器向け、ユニバーサル評価基板

TI の絶縁型電圧センシング ソリューションを採用すると、モーター効率や電力効率の最大化、システム コストの最適化、信頼性の向上を実現可能

AC インバータやサーボ ドライブのようなモーター ドライブ システムで TI の絶縁型電圧センシング デバイスを採用すると、モーター制御や電力効率の改善に役立ちます。グリッドから電力を供給される AC インバータで AC 電圧センシングを実施し、サーボ ドライブや、DC リンクの両端から電力を受け取る AC インバータで DC 電圧センシングを実施します。 

主なリソース

リファレンス・デザイン
  • TIDA-01541 – 3 相インバータ向け高帯域幅位相電流 / DC-Link 電圧センシングのリファレンス・デザイン
  • TIDA-010255 – ロボットとサーボ ドライブ向け、230VAC、2kW、3 相、GaN インバータのリファレンス デザイン
  • TIDA-00366 – 電流 / 電圧 / 温度保護機能搭載、強化絶縁型 3 相インバータのリファレンス・デザイン
製品
  • AMC0386-Q1 – 車載、抵抗分圧器内蔵、外部クロック搭載、AC 入力絶縁型変調器
  • AMC0311R-Q1 – 車載、DC 電圧センシング向け、レシオメトリック出力、2V 入力、強化絶縁型アンプ
  • AMC0330R-Q1 – 車載、AC 電圧センシング向け、レシオメトリック差動出力、±1V 入力、強化絶縁型アンプ
ハードウェア開発
  • AMC038XEVM – AMC038x の評価基板
  • DIYAMC-0-EVM – DIY 絶縁型アンプと変調器向け、ユニバーサル評価基板
技術資料

非絶縁型の電圧センシング ソリューション

高精度の抵抗ペアを使用して、高精度の高電圧センシングを実現

TI の IC パッケージに封止済みの高電圧抵抗デバイダは、高電圧の精密な減衰を実現し、ダウンストリームで低電圧部品を使用して安全に実装するのに役立ちます。

シングルチップへの集約を通じてソリューション全体のサイズを小型化し、規定の最大レシオメトリック ドリフトを通じて精度を向上させ、露出ポイントの減少を通じて複数の個別抵抗を接続したチェーンに比べて基板レベルのリーク電流を低減することができます。TI の高精度マッチング抵抗製品ラインアップは、ディスクリート差動アンプを製作するためのネットワークも取り揃えており、差動からシングルエンドへの変換の際に高精度を確保できます。

高電圧 に関する主な製品
新製品 RES60A-Q1 プレビュー 車載対応、12.5MΩ 固定入力、1400V、マッチング形式の薄膜抵抗デバイダ
RES11A アクティブ 1kΩ 固定入力、低ノイズ、マッチング形式の薄膜抵抗デバイダ ネットワーク
RES11A-Q1 プレビュー 車載、1kΩ 固定入力、低ノイズ、マッチング形式の薄膜抵抗デバイダ ネットワーク

グランドを基準として相対的な電圧を測定

シングルエンドの電圧センシングには、共通のグランド リファレンスを基準とした相対的な電圧信号を測定することが関係します。これは、最小限の複雑さで信号のバッファまたは増幅を行う簡明な方法です。TI の各種アンプは、高精度とコストの両方を重視するアプリケーションで、高精度かつ高信頼性のシングルエンド電圧センシングを実現できる設計を採用しています。

シングルエンド に関する主な製品
OPA2391 アクティブ デュアル、マイクロパワー、優れた速度電力比、低バイアス電流、RRIO (レール ツー レール入出力)、高精度オペアンプ
TLV9052 アクティブ コスト最適化アプリケーション向け、デュアル、5.5V、5MHz、15V/μs のスルーレート、RRIO (レール ツー レール入出力) オペアンプ
OPA2387 アクティブ 超高精度、ゼロドリフト、入力バイアス電流の小さいオペアンプ

高精度センシング向けに、広い同相電圧に対処する、差動からシングルエンドへの変換

TI の各種差動アンプは、最大 ±275V の広い同相範囲とユニティ ゲイン動作をサポートしており、高電圧の高精度センシング アプリケーションで差動入力からシングルエンド出力への変換を可能にします。これらのアンプは薄膜高精度抵抗を内蔵し、独自の e-Trim™ テクノロジーを採用しているため、小さいゲイン誤差と高い同相除去を通じて高精度の性能を実現します。

回路設計
広い同相差動入力電圧範囲を ±10V の ADC 入力電圧範囲に変 換する回路 (Rev. A 翻訳版)
この資料では、差動アンプまたは計測アンプを使用して、同相電圧の高い信号を ADS86xx ファミリに入力できるレベルに変換する方法の長所と短所を説明します。
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アプリケーション概要
Supporting High Voltage Common Mode Using Difference Amplifier
プログラマブル ロジック コントローラのアナログ入力モジュールで高い同相をサポートする際に、コスト効率の非常に優れた方法は、差動アンプを活用することです。
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アプリケーション概要
Supporting High Voltage Common Mode Using Difference Amplifier
INA500x は、ディスクリート設計の価格範囲内で統合型の設計を実現し、差動アンプの全体像を刷新します。
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差動 に関する主な製品
INA500 アクティブ 低消費電力、1MΩ を上回る RIN (入力抵抗)、13.5μA の静止電流 (Iq)、小型減衰差動アンプ
INA148-Q1 アクティブ オートモーティブ、±200V 同相モード電圧、差動アンプ
INA149 アクティブ 同相電圧が高い差動アンプ

広い同相電圧範囲にわたる電力監視を通じて、開発中システムの最適化に貢献

システム サイズを小型化し、コストを削減すると同時に、高性能を維持します。TI のデジタル電力モニタは、シングルチップ ソリューションで、電圧、電流、電力、エネルギー、充電量を測定することができます。この製品ラインアップは、アラート機能を搭載した複数のバージョンや、1,000A ~ 100mA の範囲で複数の桁に対応する電流センシングを実行する能力、または TI の EZShunt™ テクノロジーを使用する内蔵シャントを取り揃えています。

TI の電力計測向け A/D コンバータ (ADC) は、複数チャネルの高精度かつ同時サンプリングをサポートすると同時に、広いダイナミック レンジや低消費電力を実現します。

アプリケーション概要
デジタル電流センサによる電力とエネルギーの監視
電力効率の高いシステムの需要が増大を続ける現状で、システムの消費する電力とエネルギーを高精度監視することはますます重要になっています。
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アプリケーション・ノート
How EZShunt Technology Simplifies and Reduces Error in Shunt-Based Designs
従来の電流センス アンプは外部シャント抵抗を使用して電力を監視する設計を採用しています。それに対し、TI の EZShunt テクノロジーはシャント機能とデジタル変換を統合するのに役立ちます。
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電力監視 に関する主な製品
INA700 アクティブ WCSP (ウェハー チップ スケール パッケージ) 封止、EZShunt™ 技術採用、40V、16 ビット、I²C 出力、デジタル電力モニタ
INA780B アクティブ 400μΩ、EZShunt™ 技術採用、85V、16 ビット、I²C 出力、デジタル電力モニタ
新製品 INA4235 アクティブ I²C インターフェイス搭載、クワッドチャネル、16 ビット、超高精度、電流と電圧と電力とエネルギーのモニタ

過電圧、低電圧、過渡的なスパイクに対する保護を実現する電圧センシング機能

保護を目的とする電圧センシングは、潜在的な損傷や精度の不足から電圧測定システムを保護するのに役立ちます。これが搭載しているのは、過電圧レベルを管理する過電圧保護機能、電圧低下中にシステムの信頼性を維持する低電圧保護機能、高速スパイクやサージからの保護を実現する過渡保護機能です。

TI の製品ラインアップは、高速アンプと、リファレンスを内蔵したアンプやコンパレータで構成されており、厳しい条件が要求されるアプリケーションで迅速な応答と高精度測定能力を実現できます。

アプリケーション概要
Designing CC-CV Feedback Circuits With the TL103WB
バッテリ充電アプリケーションでは、コスト最適化済みの定電流 (CC) 設計と定電圧 (CV) 設計を活用すると、過度のコストを生じさせずに、十分な充電性能を達成しやすくなります。
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関連資料
コンパレータによる過電圧保護回路
この過電圧保護回路は、高電圧コンパレータとプッシュプル出力段を使用して、電源を負荷に接続する P チャネル MOSFET (金属 酸化膜 半導体の電界効果トランジスタ) を制御します。
回路設計
How to Protect 48-V Batteries from Overcurrent and Undervoltage
電動自転車や他のバッテリ支援車両がますます一般的になっている現状で、低電圧保護と過電流保護を組み合わせると、48V バッテリの安全な動作を確保できます。
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保護 に関する主な製品
TL103WB アクティブ リファレンス内蔵、デュアル、36V、1.2MHz、低オフセット電圧、オペアンプ
TLV1812 アクティブ デュアル、マイクロパワー、高電圧コンパレータ
TLV9022 アクティブ オープン・ドレイン出力、デュアル高精度コンパレータ

関連テクノロジーの詳細

高電圧システムの要求に対応できる設計を採用した各種デバイスは、優れた信頼性の達成に貢献します。

絶縁型システムと非絶縁型システムで高精度かつ高速な
電流センシングを実現できます。

より信頼性の高い絶縁の採用を通じて、より低いシステム コストで、安全性が向上します。