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알면 득이 되는 키 포인트

소형 · 높은 정격전력의 전류 검출용 칩 저항기 (션트 저항기) 「GMR50」 개발

5.0×2.5mm 사이즈로 업계 최고의 정격전력 4W 실현

주목 키워드
  • 전류 검출용 저항기
  • 션트 저항기
  • 분류 (分流) 저항기
  • 저항치는 mΩ에서 수백 mΩ 대
  • 큰 정격전력과 소형 사이즈
  • 정밀도 (허용 오차)
  • 온도 계수
  • 방열성을 대폭 향상
  • 표면 온도 상승을 57% 저감
  • 5.0×2.5mm의 소형 사이즈
  • 업계 최고인 4W
  • 실장 면적을 39% 삭감
  • 과전류 부하에 대한 제품의 내구성이 높다
  • 저항치 5mΩ에서 0~+25ppm/℃의 우수한 저항 온도 계수 (TCR)
  • 열 시뮬레이션

로옴은 5.0×2.5mm의 소형 사이즈로 업계 최고*의 정격전력 4W를 보증한 전류 검출용 칩 저항기 (션트 저항기) 「GMR50」을 개발하여, 제공하고 있습니다. *2019년 11월 28일 로옴 조사

전류 검출용 저항기 (션트 저항기)란?

전류 검출용 저항기 (션트 저항기)란 전류 검출을 위해 사용하는 저항기이며, 기본적으로 전류 검출용 저항기와 션트 저항기는 동일한 의미로 사용됩니다. 기존의 션트 저항기는 전류계에 병렬로 삽입하는 분류 (分流) 저항기의 명칭이었지만, 전류 경로에 직렬로 삽입하여 저항에 의한 전압 강하로부터 흐르는 전류치를 구하는 옴의 법칙에 입각한 측정용 저항기도 션트 저항기라고 합니다. 다양한 모터 및 전원 회로에서의 전류 검출에 사용되며, 본 Tech Web 사이트에서 다루고 있는 DC/DC 컨버터, AC/DC 컨버터, 파워 디바이스 편에서 소개한 전원 회로 및 전력 변환 회로에서도 많이 사용되는 부품 중 하나입니다.

큰 전류치를 검출하는 경우, 전류 검출용 저항기의 저항치는 mΩ에서 수백 mΩ 대로 낮은 것이 일반적입니다. 이는, 전압 강하를 이용하기 때문입니다. 예를 들어 10Ω의 저항기에 5A가 흐르는 경우 전압 강하는 50V가 되어, 5V나 12V계의 전압으로 동작하는 회로에서는 처리가 어려워집니다. 만약 100mΩ이라면, 5A 시의 전압 강하는 500mV가 되어 저전압 회로에서 취급하기 쉬운 전압을 얻을 수 있습니다. 저항치는 검출하는 전류치와 전압 강하의 관계에 따라 선택하게 되지만, 전압 강하 = 손실이라는 점도 고려해야 합니다.

또 한가지 검토해야할 것은 정격전력입니다. 저항에 의한 전압 강하를 이용한다는 전제이므로, 단순히 저항치와 흐르는 전류에 의해 저항기에서의 손실 전력이 결정됩니다. 저항기의 사양에는 정격전력이 제시되어 있어, 사용 조건에 적합한 정격전력의 저항기를 선택하게 됩니다. 일반적으로 정격전력이 커지면, 저항기의 사이즈도 커지는 경향이 있습니다. 그러나, 최근 소형화 요구에 따라 전류 검출용 저항기에 있어서도 큰 정격전력과 소형 사이즈가 요구되고 있습니다.

전류 검출용 저항기를 사용하는 경우에는, 저항치, 정격전류, 사이즈와 같이 중요 검토 사항과 더불어, 정밀도 (허용 오차)나 온도 계수 등도 추가로 검토할 필요가 있습니다.

전류 검출용 저항기 GMR50의 포인트

  • ・5.0×2.5mm 사이즈로 업계 최고의 정격전력 4W (단자 온도 TK=90℃ 시)
    보증
  • ・전극 구조의 개선과 소자 설계의 최적화를 통해 기판 방열성 향상
  • ・4W 정격전력의 일반품 대비 실장 면적 39% 삭감 가능
  • ・과전류 부하에 대한 높은 내구성
  • ・정격전력을 초과하는 부하가 인가된 경우에도 안정적인 전류 검출 정밀도 유지
  • ・저저항 영역에서도 우수한 저항 온도 계수 실현

방열 성능을 대폭 향상시켜, 업계 최고의 정격전력 실현

전류 검출용 저항기의 정격전력을 높이면서 소형화를 실현하기 위해서는, 저항기의 온도 상승에 대한 장기 신뢰성을 확보해야 합니다. GMR50은 전극 구조의 개선과 소자 설계의 최적화를 통해, 방열성을 대폭 향상시켰습니다. 예를 들어, 5mΩ 제품을 2W에서 사용할 경우, 5025 사이즈의 일반품 대비 표면 온도 상승을 57% 저감할 수 있습니다.

높은 정격전력에서도, 소형 사이즈로 스페이스 절약

GMR50은 5.0×2.5mm의 소형 사이즈로, 단자 온도 TK=90℃일 경우 업계 최고인 4W 정격전력을 보증하며, 단자 온도 TK=110℃일 경우에도 정격전력 3W를 보증합니다. 기존의 4W 정격전력 제품보다 한사이즈 소형이므로 실장 면적을 39% 삭감할 수 있어, 기기의 스페이스 절약화에 기여합니다.

우수한 내구성으로, 한층 더 안정된 전류 검출 가능

전류 검출용 저항기는, 회로의 쇼트 등으로 인해 대전류가 흐르는 경우에도 안정된 전류 검출이 요구됩니다. 방열성이 우수한 GMR50은 일반품 대비 과전류 부하에 대한 제품의 내구성이 높아, 정격 이상의 과전류가 흐르는 경우에도 저항치의 변화가 적으므로, 안정된 전류 검출 정밀도를 유지할 수 있습니다.

저저항 영역에서도 우수한 저항 온도 계수 실현

GMR50은 저항체 금속에 고기능 합금 재료를 채용함으로써, 저항치 5mΩ에서 0~+25ppm/℃의 우수한 저항 온도 계수 (TCR)를 달성하였습니다. 주위 온도 변화의 영향을 최소한으로 억제하여, 안정적이고 고정밀도의 전류 검출이 가능합니다.

열 시뮬레이션 서포트

로옴은 열 시뮬레이션 등의 설계 서포트를 강화하였습니다. 현재 사용하고 있는 부품에서 GMR50으로 대체 시의 온도 상승을 사전에 시뮬레이션함으로써, 설계의 리워크를 줄여 개발 기간을 단축할 수 있습니다.

예를 들어, 기존품 (5025 사이즈)의 경우 2개를 병렬로 사용해야 했던 회로에서, GMR50은 탑재 개수를 1개로 줄여도 기존품에 비해 표면 온도 상승을 억제할 수 있습니다. 또한, 저항기와 더불어 전원 IC, SiC MOSFET나 IGBT 등의 주변 부품을 포함한 시뮬레이션을 통해 열 설계 서포트가 가능하여, 종합 반도체 메이커로서의 강점을 활용하여, 토탈 솔루션을 제공하고 있습니다.

라인업

5.0×2.5mm 사이즈의 GMR50, 6.4×3.2mm 사이즈의 GMR100과 더불어, 개발중인 GMR320의 개요입니다.

품명 사이즈
약칭
(mm)
<inch>
정격전력 저항치
허용차
저항
온도 계수
TCR
(ppm/℃)※1
저항치 범위
(mΩ)
사용온도
범위
(℃)
GMR50 5025
<2010>
3W<110℃>
4W<90℃>
F
(±1%)
0~+25 5 -55

+170
★-65

+170
±25 10~220
(E24 시리즈)※2
GMR100 6432
<2512>
3W<110℃>
★ 5W<110℃>
★ 7W<70℃>
0~+25 5
±20 10~220
(E24 시리즈)※2

GMR320
7142
<2817>
7W<110℃>
10W<70℃>
0~+25 5
±25 10~100
(E24 시리즈)※2

☆ : 개발중 (저항치에 따라 개발 스케줄이 다르므로, 별도 문의하여 주십시오.)
★ : 검증중
※1 : +20℃~+60℃
※2 : 저항치에 따라 개발 스케줄이 다르므로, 별도 문의하여 주십시오.

※본 기사는 2020년 4월 시점의 내용입니다.

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