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コンデンサ負荷とは?過大な電流との違いは?メカニズムを教えてください
- コンデンサ負荷とは電源と負荷を接続する際に生じる現象の一つです。低ドロップレギュレータの起動時に過大な電流が流れることにより、電源が立ち上がらない場合があります。
- 一方、コンデンサ負荷を接続しても突入電流は流れますが、過大な電流とは異なります。コンデンサ負荷は負荷への電力供給を安定化するための役割を持っており、電源の立ち上がりを妨げることはありません。
- 具体的なコンデンサ負荷のメカニズムについては解説が必要です。コンデンサ負荷は負荷に一時的な電力を供給することで起動時の電流の変動を緩和します。これにより、電源の立ち上がりをスムーズにする効果があります。
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電源が立ち上がるか否かは、 電源の過電流保護特性と、負荷の電圧-電流特性の組み合わせ次第で決まり ます。 広い入力電圧の変動範囲に対して出力を一定化する作用があるレギュレータ を設けた負荷の場合、入力電流は、入力電圧に反比例するように増減します。 (定格電圧が印加されたとき1Aの入力電流とすると、定格電圧の1/2が 印加されたときには2Aの電流が流れると言うことです。) 電源を投入する場合、電圧がゼロの状態から、定常状態に達するように変化 しますから、必ず負荷に対する入力電圧が低い状態が発生します。このとき 電源の過負荷保護機能によって、出力電流が制限されていると、負荷が要求 する電流を供給できずに、長時間待っても「電源が立ち上がらない」という 現象が起きます。電源の過負荷保護特性が「フの字特性」の場合は、この現 象がおきやすいでしょう。 一方で、コンデンサ負荷の場合も、電源を投入するとき、電圧がゼロの状態 から、定常状態に達するように変化において、本来の定常的な負荷電流のほ かに、コンデンサの充電電流が流れますから、前記のレギュレータを設けた 負荷の場合に近い挙動をする可能性が考えられます。 両者の大きな違いは、コンデンサ負荷の場合は、過負荷保護によって電流制 限されてもある程度の時間が経過すれば電圧は上昇してきますから、「電源 が立ち上がらない」という結果には至る可能性が低いということです。 ただし、電源の過負荷保護が、出力をシャットダウンするような動作をする 場合は、「電源が立ち上がらない」という結果に至ります。
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低飽和タイプのレギュレータは通常タイプのものより、起動時に多く電流が流れたはずです。(内部回路の違いによるものです。うろ覚えでスミマセン) 過電流保護機能が「フの字特性」の電源だと、突入電流が流れる負荷を接続した場合、起動不良となることがあります。電源起動時に過電流保護が働いてしまい、そのまま起動できずにいるのです。 ご質問されているコンデンサ負荷も低飽和レギュレータも意味合いは同じです。要は電源起動時に大電流が流れる負荷だということです。 「フの字特性」+「起動不良」で検索すれば納得のいく説明があると思います 。
お礼
ご回答ありがとうございました。
「低ドロップレギュレータ」をLDOなどの半導体ICレギュレータとするなら、それ単体の特性としては起動時に過大な電流が流れる物とは言えません。 もちろんレギュレータの出力にコンデンサが接続されていれば、レギュレータの制限電流値までは電流が流れる可能性が大きいですが。 どちらかと言えばPAMなどの入力電圧にかかわらず同じ消費電力を使う条件の回路の立上りで大電流が流れる場合などに当てはまりやすいですし、DCモーター起動時などももちろん当てはまります。 ということで「低ドロップレギュレータなどの起動時に過大な電流が流れる物は使うと電源が立ち上がらない」 の出典を明らかされるのが早道かと。
お礼
>コンデンサ負荷の場合も、電源を投入するとき、電圧がゼロの状態 から、定常状態に達するように変化において、本来の定常的な負荷電流のほ かに、コンデンサの充電電流が流れます。 成る程そうですか。 理解できました。