電流センシングの設定とトポロジ
ローサイド構成
グランドと負荷の間で電流を検出します。電流センス･アンプ入力ピンには、グランドに近い電圧が印加されます。この場合、入力コモンモード電圧（Vicm）はグランド電位となります。
グランドと負荷の間で電流を検出します。電流センス･アンプ入力ピンには、グランドに近い電圧が印加されます。この場合、入力コモンモード電圧（Vicm）はグランド電位となります。
ハイサイド構成
電源電圧と負荷の間で電流を検出します。電流センス･アンプ入力ピンには、電源電圧に近い電圧が印加されます。この場合、入力コモンモード電圧（Vicm）はグランド電位となります。
電源電圧と負荷の間で電流を検出します。電流センス･アンプ入力ピンには、電源電圧に近い電圧が印加されます。この場合、入力コモンモード電圧（Vicm）はグランド電位となります。
ハイサイドのメリット
ハイサイド電流センシングは負荷のグランドへの短絡を検出できます。
ハイサイド電流センシングは負荷のグランドへの短絡を検出できます。
ハイサイド構成とローサイド構成の比較
ハイサイド構成とローサイド構成のメリットと課題の比較
| High-side | Low-side |
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| メリット |
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| 課題 |
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ハイサイド構成とローサイド構成のメリットと課題の比較
| High-side | Low-side |
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| メリット |
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| 課題 |
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片方向センシングと双方向センシング
片方向動作
片方向動作モードでは、シャント抵抗を流れる電流を一方向のみ測定できます。出力基準電圧は、Vref1ピンとVref2ピンを使用して、グランドまたはVccに設定できます。Vrefピンがない電流センス･アンプは片方向センシング専用です。
グランド基準
この構成では、Vref1ピンとVref2ピンをグランドに接続します。シャント抵抗に電流が流れていない場合、出力コモン･モード電圧は自動的にGNDに設定されます。この構成では、片方向モードで出力範囲をフルスケールで使用できます。図1に示すように電流を測定できます。
図1：グランド基準の出力
Vcc基準
この構成では、Vref1ピンとVref2ピンをVccに接続します。シャント抵抗に電流が流れていない場合、出力コモン･モード電圧は自動的にVccに設定されます。この構成では、片方向モードでフルスケール出力が可能で、図2に示すように電流を測定できます。
図2：Vcc基準の出力
双方向動作
双方向動作モードでは、シャント抵抗を流れる電流を両方向で測定できます。出力基準電圧は、電源電圧範囲内の任意の値に設定できます。出力コモン･モード電圧を中央値に設定すると、正負両方向で同じフルスケール電流測定範囲を確保できます。図3に示すように、一方のVrefピンをVccに、もう一方のVrefピンをGＮＤに接続することで、この設定を実現できます。また、図4に示すように、両方のVrefピンをVcc/2の電圧に接続することでも実現できます。
正負両方向で必要な電流測定範囲が異なる場合は、Vrefを要件に応じて調整することで、出力範囲を非対称に設定できます。
電源分圧による基準電圧設定
この設定の大きなメリットは、出力コモン･モード電圧をスケールの中央値に設定して双方向モードで使用でき、外付け部品や外部電源を追加することなく0.1%という高い精度を実現できることです。この設定では、電源電圧に対してレシオメトリックな中間スケール･オフセットが生成されます。
図3：電源分圧による基準電圧設定
外部電源
この設定では、Vref1ピンとVref2ピンを基準電圧に接続します。シャント抵抗に電流が流れていないと、出力コモン･モード電圧は自動的にこの基準電圧に設定されます。この構成では、アプリケーションの要件に応じて出力オフセットを調整できます。アナログ信号チェーンの較正にDACを使用することもできます。
図4：外部電源
電流センシングの位置：メリットとデメリット
| ハイ サイド アンプ ハイサイド電流センス･アンプ メリット 短絡検出 デメリット 全体の電流情報のみ取得可能 |  |
| ロー サイド アンプ 高スルー･レート･オペアンプ メリット シンプル & 低コスト デメリット 駆動電流 ≠ 相電流 |  |
| イン ライン アンプ 専用ハイサイド電流センス･アンプ メリット 実際の相電流を連続測定可能 デメリット コモン･モード電圧の過渡変動への対応が必要 |  |
センス抵抗（Rsense）の選択
TSC2011およびTSC2012双方向電流センス･アンプを使用したケース･スタディ
シャント抵抗の選択では、ダイナミック･レンジと消費電力のトレードオフを考慮する必要があります。
一般に、大電流センシング･アプリケーションでは、できるだけ小さい値のシャント抵抗を選択し、消費電力（I²R）を可能な限り低減することが重要です。測定するフルスケール電流が小さい場合は、シャント抵抗の選択は比較的容易です。小電流アプリケーションでは、シャント抵抗値を高くすることで、オフセット電圧が回路に与える影響を最小限に抑えることができます。数µAの入力バイアス電流の影響により、コモン･モード電圧が電源電圧を超える場合、TSC2011では同じ電流範囲を測定できません（動作原理に関するセクションを参照）。
特に、同じシャント抵抗値で小電流から大電流まで測定する必要があり、測定電流のダイナミック･レンジが広い大場合には、このトレードオフが重要になります。一般に、TSC2011のの出力電圧範囲とゲインに基づいて、測定電流のフルスケール範囲（Imax-Imin）からシャント抵抗値を決定します。TSC2011では、100mVからVcc - 100mVのΔVoutをフルスケール出力範囲として使用でき、最大ゲイン誤差は0.3%です。
一次近似では、ゲイン誤差と入力オフセット電圧のみを誤差要因として考慮することで、Rsenseを流れる電流の全測定範囲を式1から求めることができます。
式1
Vsenseパラメータは、式1に基づいて電気的特性に定義されます。
この式から、Rsense x TSC_gainの積はアプリケーション条件によって決まり、/いずれか一方のパラメータを選択すれば、もう一方の最大値を算出できることがわかります
• シャント抵抗での消費電力を最も重視する場合は、以下のようにRsenseを選択します。
その後、適切なゲインを選択します。たとえば、大電流を測定する場合、TSC2012では100倍のゲインを選択できるため、より小さいシャント抵抗を使用して電力損失を抑えることができます。ただし、測定精度が低下する可能性があります。
• または、入手可能な製品を先に選択し、その製品仕様に応じてシャント抵抗値を決定する方法もあります。