プロジェクトの背景

5G基地局の消費電力は4G基地局の消費電力を大幅に上回り、1局の消費電力は3～5kWに達することもあり、エネルギー消費は事業者にとって重要なコストとなっている。世界的に有名な通信機器メーカーは、5G基地局の電源製品ラインをアップグレードしており、負荷監視、故障診断、インテリジェントなエネルギー効率管理を実現するための高精度電流検出ソリューションを必要としている。

システム技術要件：

• 電源方式：DC-48V（通信業界標準）
• 出力数：マルチ出力、シングル50A～100A
• 総電力：5kW
• 電流測定精度：±0.5%
• 働く温度: -40℃~+70℃。
• 信頼性：MTBF > 500,000時間

直面する技術的課題

1.キャリアグレードの信頼性

通信基地局は、99.999%（ファイブナイン）の可用性が要求される重要なインフラであり、年間のダウンタイムが5分を超えることは許されない。基地局の生命線である電源システムには、さらに高い信頼性が求められます。

2.広い温度範囲

基地局は、極寒の北は-40℃から、灼熱の南は+70℃まで、さまざまな過酷な環境に設置される可能性があります。シャントは全温度範囲で精度と信頼性を維持する必要があります。

3.正確なエネルギー効率測定

5G基地局は大量のエネルギーを消費しており、正確な消費電力監視はエネルギー効率管理の基礎となる。各回路の出力電流を正確に測定し、各サブシステムの消費電力を計算し、エネルギー効率を最適化するスペースを特定する必要がある。

4.電磁両立性

基地局電源システムには多数のスイッチング電源モジュールが含まれており、高周波スイッチングノイズが電流測定精度に影響する。シャント回路と信号調整回路には、優れた干渉防止設計が必要です。

テクニカル・ソリューション

1.シャント構成

異なる出力回路の電流仕様に応じて、FL-2タイプの75Aおよび100Aシャントは75mVの均一な定格電圧降下で構成されています：

• FL-2-1mΩ-75A：50～75A出力回路用
• FL-2-750µΩ-100A: 75-100A出力回路用

2.キャリアグレードの信頼性設計

• 長期安定性、年間ドリフトに優れたマンガン銅合金材料の選択<50ppm未満
• 電子ビーム溶接プロセスにより、信頼性の高いはんだ接合を実現
• すべての製品は168時間の高温エージング・スクリーニングを経ており、初期不良を排除している。
• キャリアグレードの要件を満たすMTBF計算 > 100万時間

3.精度保証対策

• 0.5等級精度シャントの採用
• TCR<30ppm>
• 4端子配線でリード抵抗の影響を排除
• 精密信号調整回路

4.干渉防止設計

• スプリッターをスイッチング管などの高周波ノイズ源から離して設置
• 差動配電線、信号グラウンドと電源グラウンドの分離による電圧サンプリングのアライメント
• 信号調整回路にRCローパスフィルターを追加

プロジェクト結果

• 測定精度：全温度範囲（-40℃～+70℃）で±0.5%の電流測定精度。
• 信頼性：テレコムグレードの信頼性試験（高温、低温、温度衝撃、振動、塩水噴霧など）に合格。
• 適用規模：世界中で10万以上の5G基地局に使用されている
• エネルギー効率管理：正確な消費電力データは、お客様のインテリジェントなエネルギー効率管理システムをサポートし、ステーションあたり年間5～10%の電力削減を実現します。
• ライブパフォーマンス：現場での故障率は業界平均よりはるかに低く、顧客から高く評価されている。