ツェナーダイオードによるサージ対策

質問

電源回路でバッテリーの電圧をつないだ瞬間、使用しているLDOの定格よりも高い電圧が出力されレギュレータの破壊につながってしまいます。

そこで下記のように
http://www.ee.kochi-ct.ac.jp/~shiba/lib/devices/TA7805.pdf
これのP12のように入力サージ用に保護ダイオードを入れようと思うのですが、
電流制限抵抗は必要ないのでしょうか？
VIN>VZとなったとき電流が大量に流れてダイオードの破壊につながる
ような気がします。
一応考えてみたのですが添付の考え方あってますでしょうか？
VIN＜VZではRには電流流れないので1kΩぐらいでいいのかなと。
サージで瞬間20Vでたとしても(20-15)/1000=15mAツェナーに消費させる。

あるいはほかに良い方法ありますでしょうか？

回答No.6

mink6137

補足説明ありがとうございます。

＞スイッチを設けてもスイッチがONの状態でバッテリーコネクタの抜き差しを
＞されたら結局NGですよね。

そのとおりすね！まさに活線挿抜そのものですから…。
いろいろな制約の下で製品レベルの「フールプルーフ」を実現するのは難しい課題ですが、
そこが技術者の腕の見せ所でもありますよね。
１ヶ月くらい考え続ければ特許or実用新案になるような良いアイディアも出てくるでしょう。

（１）当面はソフト（手順など）面で対応する。
（２）次善のアイディアを適用する。
（３）最終的に完全「フールプルーフ」を適用する。
で進めるのが現実的かと思います。

手がかりが掴めてきたらこのカテで質問を立てるのも良いと思いますよ。

回答No.5

mink6137

＞バッテリーをコネクタにつなげた瞬間をオシロで見てみるとつないだ瞬間20Vほどでているよう
＞でした。その電圧はそのままLDOの入力電圧になっています。

サージの問題にするのは早計ですね！
コネクタを電源の入り/切りスイッチ代わりにすることが問題の主犯でしょう。
いわば活栓挿抜に相当することをやっている訳ですから、それに無防備の回路が壊れてしまう
のは当然でしょう。
基本はコネクタの前後の相応しい所に13.8V用のスイッチを設けることです。
コネクタ使用がマストの場合は、
・挿入時：バッテリーの負側→バッテリーの正側の順に繋げる。
・引抜き時：バッテリーの正側→バッテリーの負側の順に切り離す。
ことが確実にできる特殊構造のコネクタを使う必要があります。

補足

スイッチを設けてもスイッチがONの状態でバッテリーコネクタの抜き差しを
されたら結局NGですよね。
バッテリーコネクタの抜き差しは使用者が行える前提ですので、スイッチを
設けてもONしっぱなしだと結局問題が出てしまいますので、スイッチで対応
するというのは難しいです。
同様に挿入時と引き抜き時に規定の順番にするような特殊なコネクタを用意
するのも難しいです。

ただためしにスイッチを設けてみたとこ壊れることがなくなったので活栓挿抜
が原因のようです。

回答No.4

tadys

＞＞LDOの型名は何ですか？
＞LDOはREG103です。
REG103には色々な種類があります。
REG103xx-3.3、REG103xx-5、REG103xx-Aなどです。
xxの部分にはFA、GA、AUなどが入ります。

REG103xx-Aを使用している場合は外部に適切な抵抗を取り付ける必要が有ります。
REG103の入力端子の近くには0.1uFのセラミック端子を取り付ける必要が有ります。

マイコンを繋がない状態で、全ての端子の電圧はどうなっていますか？

＞バッテリーをコネクタにつなげた瞬間をオシロで見てみるとつないだ瞬間20Vほどでているようでした。
本当に20Vが出ているのであれば、REG103の使用はあきらめて他のレギュレータを使用したほうが良いです。
バッテリー電圧が13.8VもあるのであればLDOを使用する理由は有りません。

補足

LDOは正確にはREG103GA-3.3です。

>本当に20Vが出ているのであれば、REG103の使用はあきらめて他のレギュレータを使用したほうが良いです。
バッテリー電圧が13.8VもあるのであればLDOを使用する理由は有りません。

この回路は本来13.8Vのバッテリーを使用するために設計したものではなく、別のものを
流用した回路になっています。
ですのでLDOが適切ではないのはわかっているのですが、現状の構成でなんとか
できないかなと考えているところです。

回答No.3

tadys

質問内容が曖昧です。
LDOの型名は何ですか？
バッテリーの電圧はいくらですか？
＞LDOの定格よりも高い電圧が出力され
どれだけの電圧がどのディバイスから出力されてどのディバイスに入力されているのですか？
自動車に使用する回路ですか？

＞電流制限抵抗は必要ないのでしょうか？
電流制限抵抗を入れたら保護用の回路として動作しません。
保護用のダイオードはサージの電力に耐えるだけの性能が必要です。
サージの電力はいくらなのですか？
そもそもLDOの故障の原因は本当にサージなのですか？

どのような負荷で必要な電流はいくらですか？
部品の型名、値を入れた回路図を示してください。

補足

＞LDOの型名は何ですか？

LDOはREG103です。

＞バッテリーの電圧はいくらですか？

満充電で13.8Vです。

＞LDOの定格よりも高い電圧が出力され
どれだけの電圧がどのディバイスから出力されてどのディバイスに入力されているのですか？

バッテリーをコネクタにつなげた瞬間をオシロで見てみるとつないだ瞬間20Vほどでているようでした。
その電圧はそのままLDOの入力電圧になっています。

＞自動車に使用する回路ですか？
使用しません。

＞そもそもLDOの故障の原因は本当にサージなのですか？
LDOの出力側にはマイコンがつながっているのですが、バッテリーをつなぐとマイコンが焼損
し、LDOも出力と入力が短絡状態になり故障してしまいます。
安定化電源の同じ13.8Vを入力してもそのようなことになりません。
充電途中のバッテリー電圧が低い状態でもそのようなことにはなりません。
ですのでサージで定格16VのLDOが破損し、マイコン側に入力電圧がダイレクトに供給され焼損しているのではないかと判断しています。

＞どのような負荷で必要な電流はいくらですか？

LDOの出力側にぶら下がってる回路はマイコンを使った電子回路で、maxでも負荷150ｍA程度の回路です。

回答No.2

bogen55

添付図では，ツェナーは保護されますが，LDOは保護されません．
電流制限抵抗は必須ですが，電流が多いときはこんな感じにしたら動でしょうか？
http://bbradio.sakura.ne.jp/psupply12/psupply12.html
大きなトランジスタを使えば，LDOの出力電流が多いときも大丈夫です．
ただし，トランジスタの損失を計算して1W以上になるときは，ヒートシンクが必要です．

回答No.1

koujikuu

表面実装用三端子レギュレータは、放熱の関係上入力電圧が低く抑えられていると思われます

放熱器付の三端子レギュレータに変えるか、整流用ダイオードを数本直列にして入力電圧を下げてみてはいかがですか？

（整流ダイオードは電流により降下電圧が変わるので、マージンを見る必要があります）