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» 2018年03月29日 11時00分 公開

中堅技術者に贈る電子部品“徹底”活用講座(17):抵抗器(3) ―― ヒューズ抵抗器/ソリッド形、金属板抵抗器 (1/2)

引き続き、代替えの利かない一部のタイプの抵抗器について説明します。今回は、ヒューズ(ヒューズブル)抵抗器と、ソリッド形抵抗器、金属板抵抗器を紹介します。

[加藤博二(Sifoen),EDN Japan]

 前々回前回と汎用品ではないが代替えの利かない一部のタイプの抵抗器について説明をしてきました。

 今回も引き続き、代替えの利かない抵抗器について説明をしていきます。

ヒューズ(ヒューズブル)抵抗器

 前回説明したヒューズ付き抵抗器は安全に電流を遮断できますが温度ヒューズが作動する発熱量には必要最小限の値があり、AUX出力などの小電力では動作しない場合もありますし、形状的にも大型化します。また既に説明した電流ヒューズでは大きさや応答時間で用途に合致しない場合があります。

 これらのヒューズやヒューズ付き抵抗器に対して“ヒューズ抵抗”は普段は抵抗器として機能し、異常時には抵抗体が安全に溶断して回路電流を遮断するという機能を持った抵抗器です。これは高温時に抵抗体が焼損して断線する現象を利用したものです。構造的には(酸化)金属皮膜抵抗と同じ構造をしていますが抵抗体が焼損するため外装塗装は難燃性です。
 ある程度の抵抗値が必要で、かつ回路に異常が発生したときに発煙、発火することなく溶断してほしい箇所に使用します。ただしその原理上、応答電流値や応答時間のバラツキはヒューズやヒューズ付き抵抗器に対して大きくなります。

ミゾ切部を有する皮膜抵抗器のサージ耐量

 ヒューズ抵抗に限らず、炭素被膜抵抗器、金属皮膜抵抗器などは抵抗値の調整のためにレーザーカットなどによる調整用のミゾを抵抗皮膜表面に刻みます。
 図1はそのイメージです。図1の展開図の通り、ミゾとミゾに挟まれた抵抗体の部分にはどうしても電流が集中してしまいます。

図1抵抗器のミゾ切部の概要 図1:抵抗器のミゾ切部の概要
図2ヒューズ抵抗機器の溶断時間特性 図2:ヒューズ抵抗機器の溶断時間特性

 特にヒューズ抵抗器では抵抗体の温度上昇で抵抗体を焼損させて保護動作を行いますのでサージ耐量は通常の抵抗器に対して低下しています。
 つまりヒューズ抵抗器はその性質上、他の抵抗器に比べて許容サージ耐量が小さいので使用に当たってはメーカーから図2のサージ耐量の保証曲線(電力−時間特性)を入手して、必要なディレーティングを確保する必要があります。
 特にスイッチング電源などパルス波形で使用する回路では、ヒューズと同様に起動時などの最大パルスによって溶断しないかを確認をする必要があります。

 このサージ耐量を上げるにはミゾ切をやめるわけにはいきませんからミゾの切削長を減らして電流通路の面積を広くします。ただし、大幅に抵抗値を調整することができなくなりますので、抵抗塗膜のバラツキを厳密に管理するなどの工程管理能力が要求されます。

ヒューズ抵抗器の使用上の注意事項

 以下に、ヒューズ抵抗器の使用上の注意事項を列挙します。

  • ヒューズ抵抗器には過電力時に抵抗が増大するタイプと、抵抗が減少するタイプがあります。使用回路のインピーダンスを考慮して品種を選択してください。
     定電圧電源の負荷短絡に対する保護には抵抗が減少するタイプが、また、
     過電力試験などの持続型ストレスに対する保護には抵抗が増大するタイプが適しています。
  • 異常時の過負荷条件が図2の溶断領域内にあることを確認した上で、使用してください。
  • 過電流で溶断した後の電圧再印加でアーク放電を起こすことがありますので、最高開回路電圧以下で使用してください。
  • 樹脂コーティング、ポッティングおよびモールド封止を行うと、溶断特性が変化することがあります。
  • はんだ付け時の各部の温度が許容温度以下になるように放熱管理をしてください(プリヒート、手はんだ)。
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