電流制限回路が電子機器と電源を保護する仕組み

電流制限回路は、過負荷や短絡が発生した際に全体的な保護を確保することで、電源を支援します。

一般的に、電子部品に電流制限器が装備されており、電源供給時の将来的な損傷を防ぎます。これらは、電源IC（集積回路）の規制に必要な標準機能の一つです。

以上の内容をこの記事で詳しく説明します。

1. 電流制限回路とは

簡単に言えば、電流制限器は制御された電源からの電流を制限することで回路への損傷を防ぎます。これにより、電子回路が決定できる電流の最大レベルのみが長期的に適用されます。

電流制限器は様々な用途で使用できるため、電子部品の寿命と安全性を確保するのに最適です。最終的に、デバイスに電流保護が施されます。

よく、電流制限回路はリニア電源で使用されたり、スイッチング電源でセンシング技術が適用されたりします。他の場合、高ワットLEDの動作に電流制御回路を使用できます。

両方の用途について今後触れていきます。

プロジェクトに応じて様々な電流制限器から選べます。しかし、一般的に使用されるのは以下のタイプです。

技術者たちは、電源制御時の電流制限の最も基本的な形を定電流制限と見なしています。

作用メカニズム： 定電流制限器は、電流が最大レベルに上昇する間、出力電圧を維持します。電流がピークに達すると、それを一定に維持します。その後、負荷増加に伴い電圧が低下します。

その利点には以下が含まれます：

さらに、電流制限が作用し始めると、最大電流を引き出せます。しかし、この過程で出力電圧が低下し、電源制御のシリーズパストランジスタの両端電圧が増大します。結果として、電子デバイス内の電力損失が増加します。
3番目に、出力電圧がほぼゼロで最大電流が引き出されるとき、電圧は整流回路と平滑化からの初期入力電圧とほぼ等しくなります。

残念ながら、電子回路設計段階でこのような状態は推奨されません。余裕がなく、より大きなシリーズパストランジスタの採用を強制されるためです。

また、追加のヒートシンク機能が必要となり、結果として制御電源のサイズとコストが増加します。

フォールドバック電流制限は、電流制限の作用開始まで出力電圧を維持します。その際、電流が低下し始め、電流を制限します。慣習的に、より高い電力過負荷は電流を減少させ、結果として電気回路損傷の可能性を低減します。

そのメリットには：

フォールドバック制限器は定電流制限器より複雑で、より多くの電子部品を必要とします。リニア電源に複雑さが追加されます。
第二に、非線形負荷ではうまく機能しません。
さらに、非オームデバイスで制限器を使用するとロックアウトが発生する可能性があります。同時に、デバイスは電源電圧に依存せず連続的な電流レベルを引き出す傾向があります。

注：ロックアウト状態を避けるため、フォールドバック電流制限器には過渡遅延を含めることがあります。