シャント抵抗の具体的な使い方を教えて下さい。

質問

先日、DIYにて、基板の勉強も兼ねて、修理しておりました所、シャント抵抗なるものの、存在を見つけました。
ググって調べてみますと、電流値をチェックする様な内容が、書かれておりました。
これだけだと、意味が分からないので、自分なりに、いろいろと、ググって、調べてみたのですが、私のレベルでも、理解出来る様に、噛み砕いて、説明して下さっているサイトを、見つける事ができませんでした。
実際に、シャント抵抗なるものを、テスターで測ってみますと、数Ω～数十Ω程度しかなく、テスターで、導通チェックしてみると、全て、導通して、ピーッとなる物ばかりです。
基板に半田付けされている、他の抵抗より、形状は大きく、基板上、結構、あちこちにあったりします。
添付画像のRB2？ ( もしくはR82？ ) と書かれているものが、シャント抵抗と思われる物です。抵抗値は、5Ωくらいでした。この他にも、240？ ( もしくは24D？ ) と表示されたものもあり、こちらは、25Ωくらいでした。

と言う事で、
(1) このシャント抵抗、基板上に半田付けされている理由は、ずばり、なんでしょうか？
(2) なにを目的として、どのような有用性がある物なのでしょうか？
(3) 具体的に、どの様な接続の仕方で、使いますか？
(4) また、なんで、抵抗値が、極めて低い物ばかりなのでしょうか？

( ここから先は、とりあえず、私の頭の中で、想像している推測です )
分圧とかを利用して、なにかを検出しようとしている？
例えば、しきい値電圧の様なものがあって、それを超えたら、ICが電源を切るようにプログラムされているとか？

(1)～(4)の項目別に、ご回答頂けると、分かり易くて、嬉しいです。
どうぞ、よろしくお願い致します。

回答No.6

FattyBear · ベストアンサー

別な方向から回答いたします。
（１）基板上の回路で電流の検出が必要な場合にその検出抵抗はその　　　回路に最も近いところに実装するのが最良だから。
（２）その抵抗による電圧降下を利用して電流値を検出しています。
（３）例えば、ご説明した電流制限回路などに使われます。
（４）電流値の検出が目的なので電圧ができるだけ下がらないのが
　　　理想的です。だから低抵抗値のものを使います。
シャント抵抗と言ってもただの普通の抵抗器です。抵抗としての機能しかありません。例えば料理用ハサミ、散髪用ハサミ、の様に用途を付加した名称にすぎません。
「しきい値電圧の様なものがあって、それを超えたら、ICが電源を切るようにプログラムされているとか？」のような回路にもシャント抵抗は使われますが比較される”しきい値電圧”を作り出すのがシャント抵抗であって”それを超えたら・・・”はそのシャント抵抗に接続された回路やCPUにより判断、制御されます。

お礼

何回も、ご親切に、ご回答くださり、ほんとに感謝です。

今回の、ご回答は、私のレベルでも、十分、理解する事ができました。

今回は、シャント抵抗のみならず、安定化電源の勉強の機会もくださって、ほんとに、ありがとうございました！

回答No.5

nowane4649

シャント抵抗というのは、電流値測定のために、回路に直列に挿入される抵抗を指します。

中学校の理科を思い出してください。
オームの法則 V＝RIを習ったと思います。つまり、ある抵抗に電流が流れている時にはその両端に電気抵抗X電流値となる電圧降下が生じます。なので、抵抗両端の電圧を測って、その電気抵抗で割れば、流れている電流が逆算できるというわけです。
そして、電流は直列接続では一定、並列接続では。抵抗の逆数に比例して配分されます。電圧は、並列接続だと、どれも同じ値、直列接続だと、抵抗にに比例比例して配分となるというのも習ったと思います。それゆえに、電流計は抵抗値が小さくて、回路に直列接続しなければならず、電圧計は抵抗値が大きくて、回路に並列接続すると習ったはずです。

これらの応用で、流れている電流を知りたい場所に、抵抗を直列に挿入し、その両端の電圧を測ることで電流を測定するというのがシャント抵抗の原理です。
シャント抵抗の挿入の影響を小さくするためになるべく小さい値であることが望ましいです。また、シャント抵抗自体の発熱を抑制する面でもなるべく低抵抗が選択されます。

シャント抵抗自体は単に電流値を電圧に変換しているだけなので、その両端に生じた電圧でどのような処理をするかはケースバイケースです。
遮断処理のための閾値越え監視もあれば、定電流駆動のための電流値モニタリングもあります。

お礼

ご回答くださいまして、ありがとうございます。

私の知識でも理解できる様な、分かり易い説明で、助かります。
確かに、回路における電流値は、どこでも一定なので、回路に、負担とならないような、微弱な抵抗器を、回路内に、直列挿入する事で、意図的に分圧を作りだし、分圧で得た電圧を、ICなどで処理すれば、電流値を管理する事が出来ますね。
よく理解する事が出来ました。
ありがとうございました。

回答No.4

FattyBear

それでは、具体的な回路例として定電圧電源の電流制限回路を使って説明致します。回路図はCQ出版社でのサイトに掲載されているものです。安定化電源とも言われる汎用的な回路です。負荷として何を接続されるか不明の場合に、ある一定以上の電流が流れない様にこの回路自体を保護するために組まれている回路が「電流制限回路」でRSENSE,R5,R6,Q3で構成されています。このRSENCEが電流検出抵抗つまりシャント抵抗です。実際には分流ではないですが。
Q3のベース(B)、エミッタ(E)間は回路図にも示す様に約０．７以上にならないと電流は流れず、Q3はＯＮしませんがOUTからの電流が増えRSENCEの電圧降下が増えてQ3のB,E間電圧が0.7V以上になるとQ3がONし、制御用のQ1のベース電流を分流して流してしまうので結果OUT出力電圧を下げると同時に取り出せる電流値も下げてしまう様に動作します。この回路はいわゆるフの字特性の保護回路と言います。
仮にショート状態でも保護されるように動作します。
電流計は接続してなくとも電流を検出して目的の動作をするシャント抵抗のほんの１例です。
可能であれば回路を組んで実験してみると面白いデス。なお、Ｄ１はツェナーダイオード（定電圧ダイオード）です。R3＋R4を可変抵抗器（ボリューム）にすれば可変出力の電源になります。

お礼

再度、ご回答くださり、ほんとにありがとうございます。
また、具体的な回路図まで、添付いただき、感謝致します。
しかしながら、現在の、私の知識のレベルでは、この回路を見て、ああ、なるほど、と言う訳にはいかず、安定化電源回路も含め、この回路で、勉強を始めようと思います。
せっかく、具体的に、ご教示下さったのに、私の知識不足で、大変に、申し訳ありません。
勉強の機会を、与えて下さった事について、心から感謝致します。
ほんとに、どうも、ありがとうございました。

回答No.3

ohkawa3

もう既に十分な情報が提供されていますが、別の情報の方が理解しやすいかもしれないので、参考URLに貼っておきます。

回路に流れる電流を、シャント抵抗で電圧に変換して、電圧を観測することで電流値をモニターするような使い方が一般的です。

電流を検出するシャント抵抗は、その抵抗値が低いほど、電流を検出するために消費する電力は少なくできますが、抵抗器の両端に発生する電圧が低下するので、精度よく検出することが困難になります。

シャント抵抗を電流計に並列に入れて電流計の測定レンジを拡大することは、数十年昔のアナログメーターの時代は一般的でしたが、ご質問者さんが添付なさったプリント基板の例には当てめることは困難です。プリント基板の例では、抵抗器の両端に発生する電圧によって、電流をモニターすることが、シャント抵抗の機能とご理解になるのがよさそうです。

参考URL：

https://jp.rs-online.com/web/generalDisplay.html?id=ideas-and-advice/shunt-resistor-guide

お礼

ご回答、ありがとうございます。

シャント抵抗の抵抗値を、小さくすれば消費電力は、小さくて済むが、その分、パターンの抵抗とか、その他、回路上に存在する、諸々の抵抗値に、近付いてしまうので、精度が悪くなると言う事ですね。
なるほど。
よく分かりました。
参考URLも添付してくださり、どうもありがとうございました。

回答No.2

FattyBear

ＲＯＨＭのホームページのコピペです。
従来、電流の測定範囲を拡大するために分流器として電流計と並列に接続する抵抗器をシャント (Shunt) と言いましたが、近年は回路電流を検出する電流検出用途の抵抗器を総称してシャント抵抗器と言うようになっています。
シャント (Shunt) は "脇へそらす" "回避する" や "分流する" といった意味があり、従来は分流用途として電流計に並列入れる抵抗器のことをいいました。
電流計の測定範囲を拡大させることを目的とし、抵抗器を電流計に並列に入れることで、流れる電流を分流させ、回路に流れる全電流を測定します。
これでもご理解いただけなければ不明部分をご説明いたします。

お礼

ご回答、ありがとうございます。
このサイトは、私も拝見致しました。
しかしながら、現在の私の知識レベルでは理解できず・・・(^_^;)
お言葉に甘えて、もう少し、お聞かせ下さい。
『 抵抗器を電流計に並列に入れることで、流れる電流を分流させ、回路に流れる全電流を測定します。 』とありますが、電流計と言う言葉で、訳が分からなくなりました。
なぜなら、電流計は、当たり前ですが、基板上にはないのに、果たして、どのようにして、電流を測るのだろう？と言うのが、私の疑問でした。
電流を監視したいラインに、シャント抵抗を入れて、分圧の具合で、電流を監視したりするのでしょうか？
具体的に、回路の何処に設置して、どの様にして、電流値の監視をするかが、知りたいです。

すいませんが、どうぞ、よろしく、お願い致します。

回答No.1

TIGANS

（１）電流値検出用でしょう。
（２）過電流保護、消費電流の把握のためが多いかと。
（３）回路方式しだいでしょう。（電流経路に挿入）
（４）抵抗が低いほうが損失が小さくなる。（誤差は大きくなる）

お礼

ご回答、ありがとうございます。
( 3 ) ( 4 ) につきまして、もう少し、教えていただけると、嬉しいです。

( 3 ) 電流経路に、シャント抵抗を、挿入することで、どうして、電流値が分かるのですか？
( 4 ) 抵抗値を低くする事で、誤差が多くなると言うところが、よく理解できません。電流検知という目的からすると、誤差は少ないに越したことはないと思うのですが。
この、誤差が多くなる、と言うのは、また、別の意味ですか？