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設計のポイント

EMC対策について③
バリスタを活用したサージ保護回路設計:
信頼性向上のための技術

分類電子回路設計のポイント

設計のポイント

1.概要

電子機器の信頼性を確保するためには、
サージ(過渡的な高電圧・電流)からの保護が不可欠です。
本記事では サージ保護の代表的な部品であるバリスタに焦点を当て
その基本特性や動作原理 さらには設計時の活用方法について解説します。
適切なバリスタの選定と回路設計を通じて 過電圧の影響を効果的に抑え、
電子機器の長期的な安定稼働を実現するためのポイントを紹介します。

2.バリスタとは?基本特性と動作メカニズム

バリスタは電圧が一定以上になると抵抗が急激に下がり 過電圧から回路を守る部品です。
通常は高い抵抗値でほとんど電流を流しませんが、
過電圧が加わると大きな電流を流して電圧を抑えます。

主に雷やスイッチング時に発生する突発的な電圧変動から電子機器を保護します。
反応が速く、サージに即座に対応可能です。
ただし長時間の過電圧には弱いため、
設計時には定格や耐久性をしっかり確認することが重要です。

ある電圧までは 抵抗値が大きく電流は流れにくいが
ある電圧を超えると抵抗値が小さくなり 急激に電流が流れる

3.サージとは何か?バリスタ導入前に知っておきたい基礎知識

サージとは、電子機器に過渡的に高い電圧や電流が発生する現象を指し
主に雷やスイッチング動作によって発生します。
図のようにサージは「パルス幅」と「パルス過電圧」の大きさで分類され、
代表的なものに下記の4つがあります。

 

〇 静電気放電 (ESD)
パルス幅が非常に短く 過電圧は比較的低い一方、急激な電圧変動が特徴

 

〇 誘導雷サージ
雷が近くに落ちた際に発生し より長いパルス幅で高い過電圧を伴う

 

〇 直撃雷サージ
雷が直接設備に落ちた場合で 非常に高い過電圧が長時間続く

 

〇 開閉サージ
電源のオンオフや負荷の切り替え時に発生し、パルス幅は広いものの過電圧は比較的低い

 

これらの多様なサージに対して、バリスタは過電圧が一定値を超えると
瞬時に電流を流して電圧を抑えることで回路を保護します。
サージの種類や特性を理解したうえで適切な保護設計を行うことが、
電子機器の信頼性向上に繋がります。

4.まとめ

サージは種類ごとにパルス幅や過電圧の特性が異なり、
それぞれが電子機器に異なる影響を及ぼします。
静電気放電から直撃雷サージまでの幅広いサージ現象を理解することが重要です。
バリスタはこれらの過電圧から回路を瞬時に保護する役割を果たし、
適切な部品選定と設計によって機器の信頼性を大きく向上させます。

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