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» 2018年07月23日 11時00分 公開

DC-DCコンバーター活用講座(21) DC-DCコンバーターの保護(2):DC-DCコンバーターの出力過電圧保護と入力過電圧保護 (2/5)

[Steve Roberts(RECOM),EDN Japan]

SCRクローバー保護

 DC-DCコンバーターを落雷から保護する必要はないというルールには例外があるので、ここでは、規則的なスパイクと過電圧過渡による損傷から入力側を保護するために使われる、より一般的な電圧クランピング回路を解説する前に、DC-DCコンバーターの入力または出力側を非常に高エネルギーのサージから保護するために使用できる、DC電圧レベル保護の方法について説明します。

図3:SCRクローバー回路 出典:RECOM

 クローバーは、サージが発生するラインを短絡することによって過電圧に対応します。最も一般的な保護方法は、シリコン制御整流器(SCR)クローバーです。SCRは、あらかじめ定められた電圧値を超えた場合に作動するサイリスタで、作動後は、流れる電流が保持電流限界値を下回るまで導通状態を維持します。回路を図3に示します。ツェナーダイオードDZ1はトリガー電圧を設定します。Ziは、長いケーブルのインピーダンスを表します。

 ヒカップモードで短絡保護されたDC-DCコンバーターの出力側SCRクローバーは、出力が短絡するとヒカップ回路によって電流が自動的に遮断され、SCRがリセットされるというメリットをもっています。逆に入力側のSCRには、1次電源短絡電流と過電圧短絡電流の両方を吸収しなければならないデメリットがあります。従って、クローバーがトリガー後に自動的にリセットされることはなく、電源を遮断してSCRと1次電源の両方を恒久的な過負荷から保護するために、入力ヒューズまたはPPTCデバイスとともに使用する必要があります。入力側SCR回路は、Ziをヒューズに置き換えられることを除いて図3と同じです。

クランピング素子

 クランピング保護素子は、印加電圧に対する抵抗の変化が直線的ではないデバイスで、特定の遷移点において電流が急激に増加します。SCRと異なり、クランプではリセットの必要がないので、電源を遮断することなく以前の状態に戻ります。

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