コンデンサの充電電流

質問

信号ラインとグランドラインに容量の大きいコンデンサが挿入されている場合は、そのコンデンサの充電電流または放電電流が、前段もしくは次段の部品の定格を超えたり、CMOS_ICをラッチアップさせる恐れがあるため、コンデンサと前段もしくは次段の部品との間に抵抗を挿入する必要があるということを聞いたことがあります。
しかし上述の考え方だと、たとえコンデンサの容量が小さくても充放電電流は流れるため、抵抗が必要になるのではないかと思います。(コンデンサが小容量でも、抵抗がなければ結局は瞬間的に短絡状態になるのでは？)
本当に制限抵抗は必要なのか、そしてどのくらいの容量から充放電電流の影響を考えなければいけないのか、どなたかご存知の方がいらっしゃいましたらご教授お願いします。
参考になりそうなサイトをご存知の方でも結構です。

回答No.1

noname#230359 · ベストアンサー

過渡現象を詳しく説明するだけの知識を持ち合わせていませんので
物足りない説明になりますが・・・・

よく突入電流が問題になるのは電源回路です。
信号ラインに大きな容量のコンデンサは一般的に挿入しません。
それは、信号の波形がなまったり崩れたりで使い物のならないからです。
ただ、ディレイに使う場合は別ですが、それでも突入電流が問題になるほどの容量の物は使いません。

また、コンデンサの充電電流は電源とコンデンサ間を電気的に最短距離で流れますので
その回路に直列に挿入された素子には一時的に充電電流は流れますが
その周辺回路には流れないので直接的な被害を与えません。（大ざっぱ）

短絡電流と言っても、コンデンサにも回路にも抵抗が存在しますし、極短時間です。

制限抵抗は、何の目的か分かりませんが、信号ラインだと
コンデンサに使う場合はCR回路として時間を稼ぐ（信号を送らせる）ためですよね。
ICなどの入力にある場合はコンデンサに関係なく入力電流の抑制です。

また、ラッチアップは最近のICではよほどのことがない限り発生しません。

と言うことですが、そのコンデンサの役割は何ですか？

参考URL：

http://www.chigen.ne.jp/elebook1/p010(1).html

お礼

ご回答頂きましてありがとうございます。

おっしゃる通り、信号ラインには遅延やフィルタの役割でコンデンサを使うことがほとんどですので、短絡電流が影響するということは考えにくいですね。
質問に挙げましたコンデンサの役割は遅延です。
CPUのRESET端子に接続されていて、RESETが'Lアクティブ'ですので、電源投入直後はCPUをRESET状態にし、CPU内部や周辺回路の状態が落ち着いた後にCPUのRESETを解除するという一定時間の遅延に使っている回路です。抵抗と0.01μのコンデンサでCR回路を構成しているのですが、そのCR回路とCPUとの間に電流制限用として100Ωが使われています。この制限抵抗が本当に必要なのかどうか…。
またご意見などがございましたら、よろしくお願いします。

回答No.4

noname#230359

> ちなみにサンプル回路の抵抗は10kでした。大きい値ですね。一般的にはもう少しコンデンサの容量を大きくして、抵抗値を小さくするのでしょうか？

パワーオンリセットに必要な時間をCRで決めますから
それぞれマイコンごとにデータシートに書かれている時間又はクロック数を
CRの時定数に置き換えればOKです。
経験的にRは、数ｋ20k程度、　Cは、0.1u数十u、
保護抵抗は100数kと言ったところでしょうか。

お礼

いろいろご教授頂きましてありがとうございました。
もっとデバイスのデータシートをチェックする必要があると痛感しました。
今後は各デバイスのデータシートと使い方を重点において調べていこうと思います。

回答No.3

noname#230359

パワーオンリセット回路ですね。
マイコンによっても多少条件が違いますので、
それぞれのハードウェアマニュアルに従うのがいいでしょう。

例えば、PIC等ではEOS/ESD対策として入れるように指示してあります。
プロとして回路設計をするなら入れるべきです。と言いたいのですが
コストを少しでも切りつめたいという要求に応えなければならないなら
普通に使う分には無くても壊れません。とも言えます。

安全性の要求の高さに応じて判断されたらいいと思います。

気になるので逆に質問です。
0.01μのコンデンサとありますが、非常に小さいと感じました。
抵抗が非常に大きくなりませんか？

お礼

ご回答頂きましてありがとうございます。

なるほど、PIC等はESD対策として挿入の指示があったのですか。お恥ずかしながら知りませんでした。後で確認します。
ちなみにサンプル回路の抵抗は10kでした。大きい値ですね。一般的にはもう少しコンデンサの容量を大きくして、抵抗値を小さくするのでしょうか？
その辺についてもこれから調べてみます。
また何かございましたらアドバスお願いします。

回答No.2

noname#230359

既にplusさんが回答していますので補足のみしますが
>信号ラインとグランドラインに容量の大きいコンデンサが挿入されている場合
この様な場合は普通存在しないと思う
電源ラインにはパスコンとして0.1μF程度のコンデンサを入れます此れには抵抗はつけません
（抵抗を付けたらパスコンの意味をなさない）
信号ラインとGND間に入れるコンデンサは通常はCR積分回路（ローパスフィルタ）を構成する
ローパスフィルタとするならば抵抗を入れなければフィルタとならない
逆に信号ラインとGNDラインに抵抗無しでコンデンサを入れなければならない回路（理由）
教えてほしいくらいですが

お礼

ご回答頂きましてありがとうございます。

やはり、信号ラインにコンデンサを使うとしたら、遅延やフィルタの用途くらいですね。
質問に挙げましたコンデンサは遅延として使っているようですが、それにしてもCR遅延回路とCPUとの間に100Ωの抵抗が本当に必要なのかどうか…、です。
いろいろ調べてみます。
また何かございましたら、アドバイスお願いします。