[AK3102]
018008539-J-01 2018/8
- 1 -
1. 概 要
AK3102は、電流値に比例したアナログ電圧を出力する、磁気式のオープン型コアレス電流センサで
す。高感度の化合物ホール素子と、LSIによる信号処理技術により超低ノイズを実現しています。また、
コアレス構造で磁性体を含まないため、ヒステリシスがなくオーディオ用途に最適です。特に、スピー
カーのボイスコイル電流をフィードバックし、ボイスコイルの動きを制御するシステム(Motional
Feedback)に最適です。
さらに、安全規格に対応した超小型のコアレスパッケージを採用している為、産業機器向けのモータ
ー制御等の用途にも最適です。AK3102は超低ノイズのため検出電流分解能が高く、モーターの高精度
のトルク制御にも貢献します。
2. 特 長
□ -108dBm/√Hz（積算ノイズ0.35mV
rms
、100Hz~200kHz積算）の超低ノイズを実現
□ コアレス構造で1次導体はCuを使用しており、磁性体を含まず出力にヒステリシスがない
□ 1.6mΩの低抵抗で電流検出が可能
□ 総合精度 1.5%F.S.(T
a
=-40～90°C Typ.)
□ 小型・薄型表面実装パッケージ （7.9mm×7.6mm×1.15mm）
□ IEC/UL60950認証取得、UL1577認証取得予定
□ 絶縁耐圧 3.0kV
rms
（AC50/60Hz、60s）
□ 高速応答 2μs typ.
□ レシオメトリック出力
□ 5V単一電源で動作
3. 用 途
□ スピーカー電流検出（Motional Feedback）
□ モータードライバー
□ 汎用インバーター
□ UPS
□ パワーコンディショナー
その他、微小な電流検出、絶縁計測が必要な用途に最適です。
超低ノイズ コアレス電流センサー
AK3102
[AK3102]
018008539-J-01 2018/8
- 2 -
4. 目 次
1. 概 要 ................................................................................................................................................ 1
2. 特 長 ................................................................................................................................................ 1
3. 用 途 ................................................................................................................................................ 1
4. 目 次 ................................................................................................................................................ 2
5. ブロック図と機能説明 ....................................................................................................................... 3
6. ピン配置と機能説明........................................................................................................................... 4
7. 絶対最大定格 ..................................................................................................................................... 5
8. 推奨動作条件 ..................................................................................................................................... 5
9. 電気的特性 ......................................................................................................................................... 7
10. 各特性の定義と特性値 ....................................................................................................................... 8
11. 外部接続回路例 ................................................................................................................................ 10
12. 熱抵抗測定基板 ................................................................................................................................. 11
13. パッケージ情報 ................................................................................................................................ 12
14. 信頼性試験項目 ................................................................................................................................ 15
15. 取扱い上の注意 ................................................................................................................................ 16
重要な注意事項 ............................................................................................................................... 17
[AK3102]
018008539-J-01 2018/8
- 3 -
5. ブロック図と機能説明
Figure 1. AK3102のブロック図
Table 1. 各ブロックの機能
回路ブロック
機能
Primary
Conductor
被測定電流を印加する導体。
Hall Sensor
磁束密度を検出するホール素子。
Amplifier
ホール素子出力電圧の増幅回路。
Buffer
ゲイン付出力バッファ回路。
1次導体に流れる電流値に比例した電圧V
OUT
を出力します。
Compensation
電流感度、零電流電圧の絶対値および温度特性の補正回路。
Bias Unit
ホール素子駆動回路。
EEPROM Unit
補正パラメータ設定用の不揮発性メモリ。
Primary Conductor
Hall
Sensor
Amplifier
Buffer
Compensation
Bias Unit
EEPROM Unit
VOUT
TEST3
TEST1
VDD1
IP
VSS1
VSS2
VDD2
TEST2
N.C.
IN
[AK3102]
018008539-J-01 2018/8
- 4 -
6. ピン配置と機能説明
Figure 2. AK3102のピン配置及び出力特性
Table 2. ピン機能説明
ピンNo.
ピン名
I/O
機能
1
VSS1
GND
センサーGND (0V)
2
VSS1
GND
センサーGND (0V)
3
N.C.
-
N.C.ピン, GND接続推奨
4
TEST1
-
テストピンGND接続推奨
5
VDD1
PWR
センサー電源, 5.0V印加
6
VDD2
PWR
センサー電源, 5.0V印加
7
TEST2
-
テストピン, GND接続推奨
8
VOUT
O
センサー出力
9
TEST3
-
テストピン, GND接続推奨
10
N.C.
-
N.C.ピン, GND接続推奨
11
VSS2
GND
センサーGND (0V)
12
VSS2
GND
センサーGND (0V)
13
IN
I
被測定電流路端子（－）
14
IP
I
被測定電流路端子（＋）
I
IN
0
I
NS
−I
NS
V
DD
1/2 V
DD
IP→IN
IN→IP
V
OUT
1
Measured Current I
IN
AK3102
(Top View)
12
13
14
IP
IN
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
[AK3102]
018008539-J-01 2018/8
- 5 -
7. 絶対最大定格
Table 3. 絶対最大定格
項目
記号
最小
最大
単位
備考
電源電圧
V
DD
−0.3
6.5
V
VDD1, VDD2ピン
アナログ出力端子電流
I
OUT
−10
10
mA
VOUTピン
動作ジャンクション温度
T
j
-40
125
°C
保存温度範囲
T
STG
−40
125
°C
注意）絶対最大定格に規定された範囲を超えた条件で使用した場合、デバイスが破壊に至ることがあり
ます。破壊に至らない場合でも、信頼性や寿命に悪影響を及ぼすことがあります。また、通常の
動作は保証されません。
8. 推奨動作条件
Table 4. 推奨動作条件
項目
記号
最小
標準
最大
単位
備考
電源電圧
V
DD
4.5
5.0
5.5
V
VDD1, VDD2ピン
出力負荷電流
I
OUT
−0.5
0.5
mA
VOUTピン
出力負荷容量
C
L
100
pF
VOUT－VSS1, VOUT－VSS2 間
被測定電流
最大実効値 *1)
I
RMSmax
20
A
rms
一次導体に定常的に流せる電流値。直
流電流値、もしくは交流電流の実効値。
動作環境温度
T
a
−40
90
°C
高温領域はディレーティング有
注意）推奨動作条件に規定された範囲を超えた条件で使用した場合、電気的特性は保証されません。
*1) 被測定電流最大実効値(I
RMSmax
)はディレーティングカーブによって規定されます。
Figure 3.をご参照ください。
[AK3102]
018008539-J-01 2018/8
- 6 -
条件：12章に記載の評価基板に実装し評価。冷却等の対策は実施しておりません。V
DD
= 5V。
※冷却あるいは放熱条件により、ディレーティングカーブを改善することが可能です。
Figure 3. AK3102のディレーティングカーブ
0
5
10
15
20
25
-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100
被測定電流最大実効値 I
RMSmax
[A]
動作環境温度 [˚C]
(80°C, 20A)
(90°C, 10A)
[AK3102]
018008539-J-01 2018/8
- 7 -
9. 電気的特性
Table 5. 電気的特性
条件(特記無き場合)：T
a
= 35°C, V
DD
= 5V
項目
記号
条件、備考
最小
標準
最大
単位
消費電流
I
DD
無負荷、I
IN
=0A
14
20
mA
電流感度
*2)
V
h
10.1.項参照
I
IN
=±10A, 35ms
99
100
101
mV/A
零電流電圧 *2)
V
of
I
IN
=0A,10.1.項参照
2.48
2.50
2.52
V
出力不飽和範囲 *3)
I
NS
−21
21
A
非直線性 *2)
ρ
10.1.項参照
−0.6
0.6
%F.S.
立上り応答時間
t
r
負荷容量: C
L
=100pF, 10.5.項参照
2
μs
立下り応答時間
t
f
負荷容量: C
L
=100pF, 10.5.項参照
2
μs
周波数特性
f
T
出力−3dB低下時の周波数
負荷容量: C
L
=100pF
210
kHz
出力電圧ノイズ電圧
V
Nrms
100Hz~200kHz積算
0.35
mV
rms
V
N
50Hz ~ 200Hz
50Ω終端
-108
dBm/
√Hz
電流感度
レシオメトリック誤差
V
h-R
V
DD
= 4.5V~5.5V, 10.2.項参照
−1.0
1.0
%
零電流電圧
レシオメトリック誤差
V
of-R
V
DD
= 4.5V~5.5V, 10.3.項参照
−0.5
0.5
%F.S.
パワーオン時間 *4)
t
on
I
IN
=0A
電源4.5V到達～出力±10%到達
35
ms
1次導体抵抗 *3)
R
P
1.6
mΩ
絶縁耐圧 *5)
V
INS
AC 50/60Hz, 60sec
3.0
kV
rms
絶縁抵抗*3)
R
INS
DC 1kV
500
MΩ
Table 6. 温度特性
条件(特記無き場合)：T
a
= −40°C ~90°C, V
DD
= 5V
項目
記号
条件、備考
最小
標準
最大
単位
電流感度温度特性
*6)
V
h-d
電流感度(T
a
= 35°C)からの変化率
T
a
= −40~90°C
±1.7
%
零電流電圧温度特性
*6)
V
of-d
I
IN
=0A, 零電流電圧(T
a
= 35°C)か
らの変化量
±3
mV
総合精度 *6)
E
total
零電流電圧(T
a
=35°C)補正実施後
1.5
%F.S.
*2) これらの値は、長期使用（リフロー変動含む）により変動します。
変動量については、「信頼性試験項目」の項をご参照ください。
*3) 設計値です。量産検査しません。
*4) ウエハ状態で検査しています。
*5) 量産検査環境にて代替試験として3.6kV
rms
、1secの条件で全数検査を実施しております。
*6) あるロットにおける実測結果の”平均値±1σ”の値で定義しています。
VOUTピンは無負荷で評価しています。
[AK3102]
018008539-J-01 2018/8
- 8 -
10. 各特性の定義と特性値
10.1. 電流感度(V
h
)、零電流電圧(V
of
)及び非直線性(ρ)は下記のように定義します。
出力不飽和範囲(I
NS
)の間で一次導体電流(I
IN
)を牽引した時の出力電圧(V
OUT
)から、最小二乗法によ
って求めた近似直線の傾きを電流感度(V
h
)とします。また、一次導体電流(I
IN
)が0Aの時の出力電圧
(V
OUT
)を零電流電圧(V
of
)とします。
非直線性(ρ)はフルスケール(F.S.)に対する近似直線と出力電圧(V
OUT
)の間の最大誤差電圧(V
d
)の割
合と定義し、下式で計算されます。
ρ = V
d
/ F.S. × 100
フルスケール(F.S.)は4.4V（V
DD
=5Vの場合）とします。
Figure 4. AK3102の各特性の定義
10.2. 電流感度レシオメトリック誤差は下記のように定義します。
10.3. 零電流電圧レシオメトリック誤差は下記のように定義します。
V
h
V
d
|I
NS
|
I
IN
[A]
V
OUT
[V]
最小二乗法による近似直線
−|I
NS
|
0
F.S.
=4.4V
V
of
1
[AK3102]
018008539-J-01 2018/8
- 9 -
10.4. 総合精度E
total
は次式で計算されます。(V
DD
=5.0Vの場合)
ℎ
ℎ
ℎ
V
h
_
meas
: 実測した電流感度[mV/A]
V
of_meas
: 実測した零電流電圧[V]
V
of_meas_35
: T
a
= 35°Cで実測した零電流電圧[V]
ρ
meas
: 実測した直線性[%F.S.]
F.S. =4.4 [V]
10.5. 立上り応答時間t
r
[μs]及び立下り応答時間t
f
[μs]は下記のように定義します。
パルス入力電流(I
IN
)の立上り90%(又は立下り10%)到達時から、出力電圧(V
OUT
)の立上り90%(又は
立下り10%)到達時までの時間を立上り応答時間(又は立下り応答時間)と定義します。
Figure 5. 応答時間の定義
立上り応答時間 (t
r
)
立下り応答時間 (t
f
)
I
IN
[A]
V
OUT
[V]
Time [s]
Time [s]
90% I
IN
90% V
OUT
t
r
I
IN
[A]
V
OUT
[V]
Time [s]
Time [s]
10% I
IN
t
f
10% V
OUT
[AK3102]
018008539-J-01 2018/8
- 10 -
11. 外部接続回路例
Figure 6. AK3102の推奨接続回路例（A/Dコンバータ使用時）
(a) バイパスコンデンサ1μFをAK3102のVDD、VSS端子のできるだけ近くに配置してくださ
(b) AK3102はレシオメトリック出力を有しており、出力をA/Dコンバーターで受ける際にAK3102の
電源とA/Dコンバーターのリファレンス電圧を共通とすることで、電源電圧変動によるA/D変換誤
差を低減する事が可能です。R1、R2による抵抗分割はA/Dコンバーターのリファレンス電圧が+5V
より低い場合に必要となります。
（例）A/Dコンバーターのリファレンス電圧が電源電圧レベルで、+3.3Vの場合は、R1=20kΩ、
R2=39kΩが推奨されます。
また、A/Dコンバーターのリファレンス電圧が電源電圧レベルと異なる場合には、更なる抵抗分割
が必要となります。
(c) 必要に応じ、VOUTにローパスフィルタを挿入してください。
13 +5V
VSS2
11, 12
N.C.
10
IN TEST3
9
VOUT AIN
8
TEST2 VSS A/D
7
VDD2 1µF
6
VDD1 VREF
5
IP TEST1
4
N.C.
3
VSS1
14 1, 2
(c)
R1
R1
R2
R2
R
F
C
F
(b)
(a)
[AK3102]
018008539-J-01 2018/8
- 11 -
12. 熱抵抗測定基板
Table 7. ボード情報
ボードサイズ
43.1mm × 46.9mm
層数
2層
銅箔厚
各層70μm
基板厚
1.6mm
(a) 表面パターン
(b) 裏面パターン
Figure 7. AK3102の熱抵抗測定基板
[AK3102]
018008539-J-01 2018/8
- 12 -
13. パッケージ情報
13.1. 外形寸法図
Unit:mm
公差は特に定める以外は±0.1mmとします。
※は設計値です。
Figure 8. AK3102パッケージ外形図
端子材質：Cu
端子めっき材料：Sn-Bi
パッケージ材料：RoHS対応、ハロゲンフリー
Table 8．パッケージ特性
項 目
記号
最小
標準
最大
単位
沿面距離
C
r
5.0
mm
空間距離
C
l
5.0
mm
*パッケージ樹脂の燃焼性はV0です（UL94燃焼試験）。
*パッケージ樹脂の比較トラッキング指数(CTI)は600V、絶縁材料グループは”Ⅰ”です。
13.2. 安全規格
・IEC/UL 60950-1 – Information Technology Equipment – Edition 2. (File No.E359197)
・CSA C22.2 NO. 60950-1-07 – Information Technology Equipment – Edition 2. (File No. E359197)
[AK3102]
018008539-J-01 2018/8
- 13 -
13.3. 推奨ランドパターン
Figure 9. 推奨ランドパターン
Table 9. 推奨ランドパターン寸法
被測定電流ラインとして2層以上のパターンを使用する場合は、層間に十分に電流が流せるようにスル
ーホールを設けることを推奨します。
また放熱性の観点から、1次導体のパッド部にはPad on Viaを設けることを推奨します。
L
1.42
E
7.62
W1
3.60
W2
0.35
C
0.30
P
0.65
W1
W1
C
W2
P
U
Unit:mm
E
L
L
[AK3102]
018008539-J-01 2018/8
- 14 -
13.4. マーキング
マーク表示はレーザー印刷となります。AKMロゴを除き、全10字表示となります。
Figure 10. AK3102のマーク表示
Table 10. 製造マーク表示対応表
年（Y）
月（M）
日（D）
ロット識別
印字
対応年
印字
対応月
印字
対応日
印字
対応通番
8
2018 年
C
1 月
1
1 日
1
1
9
2019 年
D
2 月
2
2 日
2
2
A
2020 年
E
3 月
3
3 日
3
3
B
2021 年
F
4 月
4
4 日
4
4
C
2022 年
G
5 月
5
5 日
5
5
D
2023 年
H
6 月
6
6 日
6
6
E
2024 年
J
7 月
7
7 日
7
7
F
2025 年
K
8 月
8
8 日
8
8
G
2026 年
L
9 月
9
9 日
9
9
H
2027 年
M
10 月
0
10 日
0
10
J
2028 年
N
11 月
A
11 日
A
11
K
2029 年
P
12 月
B
12 日
B
12
L
2030 年
C
13 日
C
13
N
2031 年
D
14 日
D
14
P
2032 年
E
15 日
E
15
R
2033 年
F
16 日
F
16
S
2034 年
G
17 日
G
17
T
2035 年
H
18 日
H
18
U
2036 年
J
19 日
J
19
V
2037 年
K
20 日
K
20
W
2038 年
L
21 日
L
21
X
2039 年
N
22 日
M
22
P
23 日
N
23
R
24 日
P
24
S
25 日
R
25
T
26 日
S
26
U
27 日
T
27
V
28 日
U
28
W
29 日
V
29
X
30 日
W
30
Y
31 日
X
31
Y
32
Z
33
型名 (AK3102)
製造マーク (4桁)
A
K
M
A
K
3
1
0
Y
M
D
L
2
[AK3102]
018008539-J-01 2018/8
- 15 -
14. 信頼性試験項目
Table 11. 信頼性試験項目と条件
No.
試験項目
試験方法・条件【準拠規格】
n
試験時間
1
高温高湿動作試験
【JEITA ED-4701 102】
T
a
= 130C, 85%RH, 連続動作
22
200h
2
高温動作試験
【JEITA ED-4701 101】
T
a
= 150C, 連続動作
22
1000h
3
高温保存試験
【JEITA ED-4701 201】
T
a
= 150C
22
1000h
4
低温動作試験
T
a
= −40C, 連続動作
22
1000h
5
温度サイクル試験
【JEITA ED-4701 105】
−65C ⇔ 150C, 気相中
30min. ⇔ 30min.
22
200サイクル
各試験実施前に以下の前処理を実施
乾燥125C/24h → 吸湿60C/60%RH/120h → リフロー3回 (JEDEC MSL2a)
合否判定基準:
前処理後の値から試験実施後の値までの変動量が、以下に記載の値のものは良品とします。
電流感度 V
h
(T
a
= 35C) ： ±3%以下
零電流電圧 V
of
(T
a
= 35C) ： ±20mV以下
直線性 ρ (T
a
= 35C) ： ±1%F.S.以下
EEPROMデータ ： 変化無きこと
[AK3102]
018008539-J-01 2018/8
- 16 -
15. 取扱い上の注意
［保管環境のご注意］
直射日光を避け、5~35°Cの常温下で、デシケーター等を使用して出来るだけ湿度の低い環境下で保
管して下さい。また、梱包開封後は4週間以内にご使用いただくことを推奨いたします。
また、塩素や腐食性のあるガスも避けるようお願いします。不適切な環境で保管した場合は、製品
特性に影響する事があります。
［長期保管のご注意］
適切な保管環境でも長期に保管した場合は、リード端子の半田付け性が悪くなったり電気特性が不
良になる場合がありますので、長期保管した場合は、半田付け性や電気特性をご確認の上ご使用下
さい。
保管が長期（1年以上）に及ぶ場合は、窒素雰囲気中での保管をお勧めします。大気中で保管され
ますと、大気中の酸素により素子のリード部分が酸化され、リード端子の半田付け性が悪くなりま
す。
［その他注意事項］
1) 塩素、硫黄等の腐食性ガスが発生する環境では使用しないで下さい。
2) 全てのリード線は鉛フリー（Sn-Biメッキ処理）に対応しております。部品として保管する場合、
高温高湿環境を避けるなど、なるべく酸化しにくい環境で保管してください。
3) 電源電圧の極性を誤って接続したり仕様に記載されている以上の過大な電圧で使用した場合、
破損します。
4) 定格電流を上回る電流（実効値）で、長時間使用すると破損しますので、電流容量の選定に際
しては、ご使用になる最大実効電流が電流センサーの定格電流以下になるよう配慮して下さい。
5) 近接する電流や磁場および電場の影響により、特性が変化することがあります。取り付け位置
と方向には十分ご注意下さい。
本製品には、ガリウム砒素が使用されていますので、次の事項にご注意下さい。
1) 本製品を燃焼･溶融させたり、破壊させたり、化学処理を行わないでください。
2) 本製品を廃棄する場合は、関連法令と貴社の廃棄物処理規定に従って処理してください。
[AK3102]
018008539-J-01 2018/8
- 17 -
重要な注意事項
0. 本書に記載された弊社製品（以下、「本製品」といいます。）、および、本製品の仕様につきま
しては、本製品改善のために予告なく変更することがあります。従いまして、ご使用を検討
の際には、本書に掲載した情報が最新のものであることを弊社営業担当、あるいは弊社特約
店営業担当にご確認ください。
1. 本書に記載された情報は、本製品の動作例、応用例を説明するものであり、その使用に際し
て弊社および第三者の知的財産権その他の権利に対する保証または実施権の許諾を行うも
のではありません。お客様の機器設計において当該情報を使用される場合は、お客様の責任
において行って頂くとともに、当該情報の使用に起因してお客様または第三者に生じた損害
に対し、弊社はその責任を負うものではありません。
2. 本製品は、医療機器、航空宇宙用機器、輸送機器、交通信号機器、燃焼機器、原子力制御用
機器、各種安全装置など、その装置・機器の故障や動作不良が、直接または間接を問わず、
生命、身体、財産等へ重大な損害を及ぼすことが通常予想されるような極めて高い信頼性を
要求される用途に使用されることを意図しておらず、保証もされていません。そのため、別
途弊社より書面で許諾された場合を除き、これらの用途に本製品を使用しないでください。
万が一、これらの用途に本製品を使用された場合、弊社は、当該使用から生ずる損害等の責
任を一切負うものではありません。
3. 弊社は品質、信頼性の向上に努めておりますが、電子製品は一般に誤作動または故障する場
合があります。本製品をご使用頂く場合は、本製品の誤作動や故障により、生命、身体、財
産等が侵害されることのないよう、お客様の責任において、本製品を搭載されるお客様の製
品に必要な安全設計を行うことをお願いします。
4. 本製品および本書記載の技術情報を、大量破壊兵器の開発等の目的、軍事利用の目的、ある
いはその他軍事用途の目的で使用しないでください。本製品および本書記載の技術情報を輸
出または非居住者に提供する場合は、「外国為替および外国貿易法」その他の適用ある輸出
関連法令を遵守し、必要な手続を行ってください。本製品および本書記載の技術情報を国内
外の法令および規則により製造、使用、販売を禁止されている機器・システムに使用しない
でください。
5. 本製品の環境適合性等の詳細につきましては、製品個別に必ず弊社営業担当までお問合せく
ださい。本製品のご使用に際しては、特定の物質の含有・使用を規制するRoHS指令等、適
用される環境関連法令を十分調査のうえ、かかる法令に適合するようにご使用ください。お
客様がかかる法令を遵守しないことにより生じた損害に関して、弊社は一切の責任を負いか
ねます。
6. お客様の転売等によりこの注意事項に反して本製品が使用され、その使用から損害等が生じ
た場合はお客様にて当該損害をご負担または補償して頂きますのでご了承ください。
7. 本書の全部または一部を、弊社の事前の書面による承諾なしに、転載または複製することを
禁じます。
Rev. 1
-
1
-
2
-
3
-
4
-
5
-
6
-
7
-
8
-
9
-
10
-
11
-
12
-
13
-
14
-
15
-
16
-
17
