(突入電流リミッタ)としてNTCサーミスタが電源装置で使われることもありますが、より最適なソリューションはPTCサーミスタの利用です。過酷な温度や出力状態において、PTCサーミスタは、より信頼性の高い保護機能を提供することができます。PTCサーミスタは、回路がショートした際の保護素子としても、すぐれた機能を発揮します。モータ駆動システム、インバータやスイッチング電源などにおいては、電源が投入される際に、大きな電流が流れます。過度の突入電流は、電源装置の整流器などの電子部品に損傷や破壊を起こしたり、ヒューズが飛んだりするおそれがあるため、何らかの保護対策が必要となります(図1)。突入電流制限としては、基本的に2つのアプローチがあります。1つはICL(突入電流リミッタ)のような保護部品の電源回路への挿入で、もう1つは突入電流のピークが減衰した後に起動するアクティブなバイパス回路の使用です。これらは、それぞれパッシブICL回路、アクティブICL回路と呼ばれます。アプリケーションごとに適した突入電流制限の方法は、多くの条件に依存します。システムコスト要件です。電流が限界レベルを超えると、ヒューズが飛んだり、整流器が破壊されたりします。これを防ぐために突入電流制限が必要となります。NTCサーミスタによるパッシブICLソリューション最大数W程度の超小型電源装置向けの突入電流制限対策としては、抵抗器を直列に負荷に追加することが、最も簡単で実用的なソリューションです。高い定格電力の電源装置においては、固定抵抗の電力損失が、全体の効率を大幅に低下させるおそれがあります。した場合、NTCサーミスタは標準的なICLソリューションとなっています(図2)。2:NTCサーミスタを用いたパッシブICL回路NTCサーミスタは、当初は高抵抗ですが、温度が上昇するにつれ、抵抗は無視できるレベルにまで低下します。W程度の電源装置向けの標準的なICLソリューションとして使われています。NTCサーミスタは、室温状態では抵抗が高く、温度上昇とともに抵抗が低下する素子です。ICL用のNTCサーミスタは、この高い初期抵抗によって、ピーク値の高い突入電流を効果的に吸収します。負荷電流とそれに続く自己発熱の結果として、NTCサーミスタの抵抗は室温時の数%にまで低下します。この特性により、連続動作時にはICLとしてのNTCサーミスタの電力消費は低減されるので、コンデンサが完全充電された後でも、NTCサーミスタを回路内に残しておいても問題ありません。その結果、低コストかつ容易なソリューションが実現できます。電源設計においては、電力損失をできるだけ少なくすることがますます重要になっています。Wのレベルを超えると、パッシブICL回路によるソリューションの欠点が顕著になってきます。ICLが常に負荷に直列に入っていると、それが引き起こす電力損失が大きくなってしまうからです。装置の定格電力が高くなり、稼働時間が長くなるほど、この電力損失はより大きなものとなります。ICL用のNTCサーミスタが、装置の総電力の1%の電力損失を発生させ、電源の効率が92%の場合では、全体の損失の約12.5%はNTCサーミスタによることになります。高い電力レベルでの標準的な手法は、リレーやトライアックを用いて突入電流のピークをいったん減衰した後に、ICLにバイパスする方法です。アプリケーションに応じて、このアクティブICL回路には、パワー抵抗器およびNTCサーミスタやPTCサーミスタ(図3)をICL部品として用いることができます。OBC)に広く使用されています。W以上の高い定格電力において最も顕著ですが、より低い電力レベルのアプリケーションにおいても、性能を改善するため必要となる場合があります。この場合、システムコストがやや高くなりますが、電力損失を減少させ安価なスイッチや半導体の使用が可能となります。3:アクティブICL回路アクティブICL回路には、パワー抵抗器、NTCサーミスタやPTCサーミスタを、ICL部品として使用することができます。PTCサーミスタによる効果的なICLソリューションアプリケーションによっては、PTCサーミスタはICLとして、きわめてすぐれた性能を提供します。NTCサーミスタの場合、電源投入時の抵抗は、周囲温度に依存します。非常に低い温度では、NTCサーミスタの抵抗はより高くなるため、充電電流はより低く、充電時間はより長くなります。サーミスタの能力は制限されます。した温度依存性は、広い動作温度範囲のアプリケーションで、特に問題を引き起こす可能性があります。寒冷地の屋外で使用される電源は、冬期にはNTCサーミスタの抵抗が十分に低下するまで、温められないことがあります。逆に、たとえば給湯用の循環ポンプは、起動後はすでに非常に熱くなっていることがあり、NTCサーミスタが突入電流を制限できない原因となります。より、通常30~120秒の間で変動します。NTCサーミスタは、完全な冷却後にのみ、再び突入電流を制限する準備が整います。多くの場合、冷却は迅速に行われますが、NTCサーミスタが十分に冷却される前に、効果的に突入電流を制限しなければならないこともあります。リンクコンデンサの急速放電が起こりうるアプリケーション(たとえば、最新の洗濯機や乾燥機など、インバータ方式の家電製品)に当てはまります。必要な冷却期間が、短い停電などで不安定になってしまうこともあります。したがって、アクティブICL回路の設計は、NTCサーミスタがまだ低抵抗の状態のまま、突入電流のピークが発生する可能性がある状況を含め、あらゆる状況を常に考慮する必要があります。PTCサーミスタは、効果的なICLソリューションを提供します。PTCサーミスタならではの自己保護特性PTCサーミスタのICL機能は、通常の動作条件下では抵抗として働きます。Ω間の抵抗を持ちます。これは、突入電流のピークを制限するのに十分です。サーミスタはバイパスされます。充電回路に故障が生じた場合は、PTCサーミスタならではの特性が回路を保護する役割を果たします。PTCサーミスタは、電流が流れるにつれ、加熱して抵抗値が大幅に増加します。したがって、この自己保護特性のおかげで、次の故障モードにおいて、PTCサーミスタがもともと持っているメリットが得られます。コンデンサがショートした場合DCリンクコンデンサの充電後に、電流制限素子がバイパスされない場合(スイッチング素子の故障)これらのすべての故障モードには、電流制限デバイスへの熱ストレスという共通点があります。ICL部品がこうした事象によって破壊されないようにする効果的な方法は2つです。十分な定格電力のパワー抵抗器を使用すること、あるいはPTCサーミスタを使用することです。ICL用のPTCサーミスタは、直接接続される供給電圧が、最大定格電圧であっても耐えるように設計されています。これらのPTCサーミスタは、自己保護特性をもつため、追加の電流制限は必要ありません。ショートなどにより過電流が流れた場合には、PTCサーミスタの温度が上昇して抵抗値が大幅に上昇することで、電流値を致命的なレベル以下に制限します(図4)。4:コンデンサをショートさせた場合のPTCサーミスタと抵抗器の電流曲線コンデンサをショートさせた場合、PTCサーミスタを流れる電流は、限界値以下のレベルへと急速に低下します(青)。抵抗器では、電流は一定の高いレベルの値のままです(赤)。PTCサーミスタは、さまざまなアプリケーションにおけるアクティブICLソリューションとして使用することにより、きわめて大きなメリットを提供します。極端な動作温度でもICL機能は影響を受けません。通常動作中常に冷却されているので、負荷が遮断されるとすぐに効果的な突入電流制限が行われます。回路の誤動作による過負荷電流に対して自己保護機能をもっています。サーミスタの幅広い製品ラインナップにより、厳しい温度条件下における大きな突入電流やショートなどから電源装置を確実に保護することができます。その代表的な製品セレクションを以下の表に示します。これらは「ICL自己保護パワー抵抗器サンプルキット」(発注コードB59003Z0999A099)に含まれています。当社の製品にご興味をお持ちの方は、世界各地にある当社の営業所の概要をご覧ください。製品の問い合せ私たちのソリューションに興味がありますか?お気軽にお問い合わせください。私たちはあなたを助けるために喜んでいます。2023TDKロゴはTDK株式会社の商標または登録商標です。TextTwitter続けるをクリックするとTwitterがお客様のデータにアクセスできるようになり、これをもってお客様は同社によるデータ処理に同意することになります。Twitterは、欧州域内のデータ保護と同等のデータ保護が行われていない米国に本社を構える会社です。Twitterがどのようにお客様のデータを処理しているかについて詳しくはこちらをご覧ください。Electronicsはこのデータ処理に対して何らの影響力を持ちません。取り消し次LinkedIn続けるをクリックするとLinkedInがお客様のデータにアクセスできるようになり、これをもってお客様は同社によるデータ処理に同意することになります。LinkedInは、欧州域内のデータ保護と同等のデータ保護が行われていない米国に本社を構える会社です。LinkedInがどのようにお客様のデータを処理しているかについて詳しくはこちらをご覧ください。Electronicsはこのデータ処理に対して何らの影響力を持ちません。取り消し次Twitter続けるをクリックするとTwitterがお客様のデータにアクセスできるようになり、これをもってお客様は同社によるデータ処理に同意することになります。Twitterは、欧州域内のデータ保護と同等のデータ保護が行われていない米国に本社を構える会社です。Twitterがどのようにお客様のデータを処理しているかについて詳しくはこちらをご覧ください。Electronicsはこのデータ処理に対して何らの影響力を持ちません。取り消し次LinkedIn続けるをクリックするとLinkedInがお客様のデータにアクセスできるようになり、これをもってお客様は同社によるデータ処理に同意することになります。LinkedInは、欧州域内のデータ保護と同等のデータ保護が行われていない米国に本社を構える会社です。LinkedInがどのようにお客様のデータを処理しているかについて詳しくはこちらをご覧ください。Electronicsはこのデータ処理に対して何らの影響力を持ちません。