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電流制限とは、負荷に供給される電流に制限を課すことで、電流を生成または伝送する回路を短絡または過負荷による有害な影響から保護することです。「電流制限」という用語は、過電流保護装置の種類を定義するためにも使用されます。2020 NEC/NFPA 70 によると、電流制限型過電流保護装置は、「電流制限範囲内で電流を遮断するときに、障害のある回路に流れる電流を、装置を適合インピーダンスを持つ固体導体に置き換えた場合に同じ回路で得られる電流よりも大幅に小さい値にまで低減する装置」と定義されています。
突入電流制限
突入電流リミッタは、突入電流を制限するために使用されるデバイスまたはデバイスの組み合わせです。抵抗器などの受動抵抗コンポーネント（電力消費の欠点あり）や負温度係数（NTC）サーミスタはシンプルなオプションですが、正温度係数（PTC）サーミスタは、回路の動作後に最大電流を制限するために使用されます（どちらも冷却時間の欠点あり）。より単純なオプションが適さない場合は、能動コンポーネントを使用したより複雑なソリューションを使用できます。
電子電力回路において
一部の電子回路では、ヒューズがソリッドステートデバイスを保護できない場合があるため、アクティブ電流制限を採用しています。
電流制限回路の 1 つのスタイルが画像に示されています。回路図は、安定化 DC 電源とクラス AB パワー アンプで使用される単純な保護メカニズムを表しています。
Q1 はパスまたは出力トランジスタです。R sensは負荷電流検出デバイスです。Q2 は保護トランジスタで、R sens の両端の電圧が約 0.65 V になるとすぐにオンになります。この電圧は、R sensの値と、そこを流れる負荷電流 (I load ) によって決まります。Q2 がオンになると、Q1 からベース電流が除去され、Q1 のコレクタ電流 (負荷電流とほぼ同じ) が減少します。したがって、R sens は最大電流を 0.65/R sensで与えられる値に固定します。たとえば、R sens = 0.33 Ω の場合、R load が短絡しても (V oがゼロになっても) 、電流は約 2 A に制限されます。
さらに、この電力消費は過負荷が存在する限り継続するため、デバイスは相当の期間それに耐えられる必要があります。この電力消費は、電流制限回路がない場合に比べて大幅に少なくなります。この技術では、電流制限を超えると、出力電圧は電流制限と負荷抵抗に応じた値まで低下します。
短絡時にパスデバイスによって放散される熱を減らすために、短絡時の電流を減らすフォールドバック電流制限が使用されます。短絡時には出力電圧がゼロになり、電流は通常、最大電流のごく一部に制限されます。
リニア電源におけるフォールドバック電流制限の主な目的は、出力トランジスタを安全な電力消費限度内に維持することです。リニアレギュレータは、入力電圧と出力電圧の差を熱として消費します。過負荷状態では出力電圧が低下するため、差が大きくなり、消費が増加します。フォールドバックは、障害時および過負荷状態で出力トランジスタを安全な動作領域内に維持するのに役立ちます。フォールドバックは、障害状態での負荷の電力消費を大幅に削減し、火災や熱による損傷のリスクを軽減します。[1]
多くの電源装置では定電流制限保護を採用しています。フォールドバックは、出力電圧が低下すると出力電流制限を直線的に減らすことで、さらに一歩進んでいます。ただし、これにより電源装置が複雑になります。電源電圧とは無関係に定電流を流す非抵抗デバイス (オペアンプなど) では、「ロックアウト」状態が引き起こされる可能性があります。フォールドバック電流リミッターは、ロックアウトを回避し、短絡時の局所的な加熱を制限するために、過渡遅延を採用する場合もあります。
出力が短絡した状態で電流制限で動作するスイッチング電源では、パワートランジスタの電力消費は増加しないため、フォールドバック電流制限は、負荷障害によって電源が破壊されるのを防ぐ機能ではなく、アプリケーション機能に過ぎません。負荷の短絡に供給される電力を減らすことによる安全上の利点は、動作電流制限に比例します。フォールドバック電流制限は、地域の安全基準を満たすことが独立して認定された製品のコンポーネントであるスイッチング電源に最もよく見られます。[2]
単一電源回路
前の回路の問題点は、Q1 のベースが V ccより約 0.5 ボルト高い電圧にバイアスされない限り、Q1 が飽和しないことです。
これらの回路は、単一電源（V cc）でより効率的に動作します。どちらの回路でも、R1 により Q1 がオンになり、電圧と電流が負荷に流れます。R_sense を流れる電流が設計制限を超えると、Q2 がオンになり、Q1 がオフになり、負荷電流が制限されます。オプションのコンポーネント R2 は、負荷が短絡した場合に Q2 を保護します。V ccが数ボルト以上の場合は、ドロップアウト電圧を下げるために Q1 にMOSFET を使用できます。この回路は単純なため、高出力 LED の電流源として使用されることがあります。[3]
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NPNトランジスタを使用した電流リミッタ（Vo出力はPNPの例と同様の位置にあります） -
PNPトランジスタによる電流制限器
参照
参考文献
外部リンク
- ステッピングモーターの電流制限
- LEDアレイ用電流制限抵抗計算機
- 定電流およびフォールドバック電流制限