過電圧・過電流が加わる原因

質問

ある機器のレギュレータ部が破損してしまい、調べた結果、どうやら過電圧もしくは過電流が加わったのではないかとの結論になったのですが、落雷があったわけでもなく、１２ＶＤＣのカーバッテリで電源供給していたため、何故そうなったのか原因がわかりません。（電圧が減衰する事はあっても、増幅する事はないと思うのですが。）
可能性としては、上記に挙げた要因の他、
１）静電気が帯電していた
２）配線ミス
が考えられますが、２に関してはミスがなかったことを確認しています。１に関しては、無人の状態だったため、放電する条件がなないとの見解で、要因ではないと考えています。（ただ、アースは接続していませんでした。）
弱電・強電関連の技術者の方に、他にどのような要因が考えられるか、アドバイスをお願いします。

回答No.3

sailor · ベストアンサー

過電圧もしくは過電流との事ですがこれは入力側に対してでしょうか、それとも出力側でしょうか？

バッテリー電源であっても回路内にリアクタンス（モーターやコイルなど）を含む場合、電源の投入や切断の際に誘導電圧でバッテリーよりはるかに高い電圧が発生する可能性はあります。またレギュレーターの種類によりますが、シリーズ型のレギュレーターでは入力電圧より出力電圧が高く保持されると壊れる場合があります。入力電圧＜出力電圧となると言うのは一寸不思議に思うかもしれませんが、負荷側に平滑用のコンデンサーなどがある場合、その容量しだいでは、出力側の電位が高くなりレギュレーターに逆方向の電流が流れる場合あります。これを防ぐには正常動作時に逆方向になるように、入出力間をダイオードでつないでしまう方法があります。

いずれにせよ、情報が不足しています。せめて機器の種類、レギュレーターの種類を記載していただければ、より具体的な原因を推測できるでしょう。

補足

すみません、間違えておりました。
確認した所、破損したのは、レギュレータではなく、電源を作るアンプ部分でした。せっかくご丁寧にご回答頂いたのに、申し訳ございません。
もし、ご回答頂けるなら、以下の内容についてアドバイスして頂けますでしょうか？

機器は、12VDC供給→0－1VDC信号出力の、気象用センサで、基板内部電源の＋4Vを作るアンプ部が破損していました。
アンプは抵抗を変化させて出力電圧を調整するタイプです。
出力信号は、記録計に接続します。記録計とセンサの電源は、同じバッテリから供給していました。
回路図の見方に自身がなく、ご不明な点もあるかもしれませんが、宜しくお願い致します。

回答No.4

sego

１２Ｖを抵抗分圧か抵抗で４Ｖを作っているとしたら、負荷（アンプ）が軽くなった場合電圧が上がるのではないでしょうか、
たとえば１２Ｖを６Ωの抵抗と６Ω程度のアンプとして電流が１Ａ流れていると仮定すると、アンプの負荷が軽くなり無負荷になるとアンプに電流がながれなくなると抵抗側はそのまま６Ωなので、アンプに１２Ｖすべてがかかります。オームの法則

アンプの消費電流が１／１０になると０．１Ａとして１００Ωの抵抗になり１００Ω×０．１＝１０Ｖがアンプにかかります。

もしそのような状況があるのなら３端子レギュレータの使用をお薦めします。５Ｖでもアンプが動くのであればそのまま使用できますし４Ｖでなければいけないばあいそこから抵抗で落とすと最悪５Ｖまでしかあがりません。

可変三端子レギュレータＬＭ３１７やＬＭ３５０で４Ｖをつくると
電圧変動しません。
両端にＯＳコンデンサーや村田の積層コンをつけると
電源からのノイズも良好に消せ信号のＳＮ比も向上する場合も、
http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?c=ic&s=popularity&p=1&r=1&page=#I-00158

回答No.2

a987654

車のエンジンは、かかっていたのでしょうか？

１．もし、エンジンがかかっていた場合は
　発電機（ダイナモ）は平均で１３～１４Ｖで発電しています。（でないとバッテリを充電できませんので）
　なおかつ、上記で平均と書いたのは瞬間的にはもっと高い電圧が発生することもあります。
　これは、ダイナモ内に消費電流に合わせて発電量を制御するＳＷが組み込まれており、
　このＳＷがＯＮ／ＯＦＦする瞬間には瞬間的に高電圧が発生することがあります。
　（通常はバッテリが吸収してしまうのですが）
　バッテリが弱っていたり、ダイナモに不具合があったりするとこの現象が発生します。

２．ある機器のレギュレータ部というのはスイッチングレギュレータではありませんか？
　スイッチングレギュレータとは、ＤＣ電源を高周波でＯＮ／ＯＦＦさせて高周波トランスに加え
　トランス２次側の高周波電圧を整流・平滑して１次側とは別のＤＣ電圧を作り出すもので
　別名ＤＣ－ＤＣコンバータとも呼ばれます。
　スイッチングレギュレータは、それ自身が高周波で発振していることから１次電源に
　高周波ノイズがあると寄生振動による異常発振を起こすことがあり、結果として過電流が
　流れ焼損してしまいます。

車の電源は、エンジンがかかって入る時は非常にノイズの多い電源です。
車用の電子機器には当然のこととして、これらの問題には対処されており問題は発生しませんが、
一般の電子機器では、焼損はありえることで注意が必要です。

補足

すみません、sailorさんのところでも書きましたが、レギュレータではなく、アンプ部の破損でした。申し訳ございません。

回答No.1

DIGAMMA

レギュレータの種別が不明なので、はっきりしたことはわかりませんが、入力電圧より高い電圧を内部で発生させている可能性はあります。乾電池で点灯する蛍光灯はトランス昇圧してますし、電源電圧が３．３ＶのＩＣの内部ではチャージポンプで１２Ｖを作り出していることもあります。また、落雷がなくとも、乾いた空気中とか、粉雪の日の野外に露出した導線が思わぬ高電圧の帯電をすることもありますし、電圧が低くても抵抗が小さければ、当然大電流が流れます。

入力がカーバッテリーということですが、何に対してどんな電圧を出力してたのかとか、その間のケーブルの引き回しとか、冒頭の変圧方式などがわかれば、さらに詳しい回答がもらえるのではと思います。

曖昧な回答ですいません。ご参考になれば幸いです。

補足

申し訳ございません、レギュレータではなく、アンプ部の故障でした。（上のsailorさんの補足をご参照下さい。）
入力電圧より高い電圧を内部で作っている事があれば、アンプ部が壊れる可能性はあるかもと、素人考えで思ってしまいました。ただ、実際にそのセンサはバッテリを接続するだけで使用できるものなので、そのような事があるとすれば、部品不良なども考えられるでしょうか？
線の引き込については、センサから記録計・バッテリまでは、屋外のため、ケーブル保護管で保護していました。ケーブルは、電源・シールドを含む6芯ケーブルです。
情報が不足していましたら仰って下さい。
どうぞ宜しくお願い致します。