過電圧保護とは？回路構成と機能を解説

過電圧保護とは、外部からのサージ電圧から内部回路を守るための回路、またはデバイスの異常で出力が過電圧状態になった際に後段デバイスを保護するための機能です。 OVP(Over Voltage Protection)と呼ばれたり、OVLO(Over Voltage Lock Out)と記載される場合もあります。

主にレギュレータの出力異常による過電圧から後段デバイスを保護するため、電圧検知IC(リセットIC)でレギュレータの出力電圧を監視し、異常をCPUへ通知してCPUからレギュレータを停止させる方式です。 検知ICから直接レギュレータを停止させない理由は、停止⇒電圧低下⇒停止解除⇒過電圧…を繰り返してしまうためです。 そのため、CPUを介してレギュレータの停止を維持し、電源再投入時にリスタートさせるなどの処理を行います。 各メーカーの電圧ICにどのようなものがあるかは、こちらをご覧ください。 電圧検知IC(リセットIC)一覧

レギュレータICに内蔵される過電圧保護

• 異常通知タイプ
• 電圧クランプタイプ
• ラッチオフタイプ

ディスクリート部品で組む過電圧保護回路

検知方式は先程と同じでツェナー電圧とトランジスタのVBEで決まります。 過電圧を検知するとレギュレータ出力と負荷デバイスの間にあるMOSスイッチをオフさせることで負荷デバイスを過電圧から保護します。 CPUを介さないためレギュレータは動作し続けますので、レギュレータ端の過電圧状態は継続します。

バリスタを使ったサージ保護回路

バリスタとは、印加される電圧が一定を超えると電流が一気に流れ、電圧をクランプする素子です。 落雷や静電気(ESD)、車のロードダンプなどによる高電圧(サージ電圧)から機器を保護する目的として使われます。 バリスタは、下図のような電圧電流特性を持ちます。

PFM制御とは、Pulse Frequency Modulation(パルス周波数変調)の略で、オン時間、またはオフ時間を固定した状態でスイッチング周波数を変化させることでDUTYを変化させ、所望の出力電圧値に制御するスイッチングレギュレータの方式です。 PFMには以下の３つの制…

チャージポンプとは、コンデンサとダイオード（スイッチ）を組み合わせて出力電圧を昇圧する回路で、DCDCコンバータの一種です。 充電されたコンデンサの下端電圧の上げ下げを繰り返すことで、ダイオードのカソード側に入力電圧より高い電圧を出力することができます。 チャージポンプの動作原理…

オートディスチャージ機能とは、レギュレータやロードスイッチがオフした時に出力コンデンサの電荷を放電する機能です。 「放電シャント」という呼び方をしているメーカーもあります。 オートディスチャージの目的はオフシーケンスの遵守です。 シーケンサーでレギュレータをオフしたとしても、出力…

スイッチングレギュレータ（DCDCコンバータ）は、効率が良いというメリットがある反面、ノイズが大きいというデメリットがあります。 ノイズ対策はカット＆トライで行われている場合が多く、非常に時間がかかっているのが実情です。 スイッチングレギュレータのノイズ発生原因をしっかり理解でき…

RHPゼロは、20dB/decadeでゲインが上昇し、位相を90°遅らせます。 RHPはRight Half Planeの略で、右半面ゼロとも呼ばれます。 RHPゼロを複素平面で表すと、右側半面にプロットされます。 合わせて学習 ポール、ゼロについて RCフィルタとLCフィルタの…

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