サージの種類と対策部品

サージとは雷やスイッチング等に起因する過渡的な高電圧ノイズのことです。
このサージは許容範囲をはるかに超えた高電圧である場合が少なくなく、その場合は一瞬にして部品や機器が破壊に至ります。
一概にサージと言ってもその発生要因によって数種類に区分され、それぞれの区分によって対策部品は違ってきます。
そこで、ここではサージの種類とその対策部品について解説します。

サージの種類

右図は、サージの電圧と幅のイメージをマップしたものです。以下にサージの種類について説明します。
 

① 雷サージ

自然現象である雷は非常に大きなエネルギーを持っています。雷によるサージは、直撃雷サージと誘導雷サージに分けることができます。 直撃雷に対する保護は困難ですが、誘導雷に対しては保護対策が可能です。誘導雷は、近隣の落雷により電源ラインや通信ケーブルなどの比較的長い配線に誘導される高電圧サージです。誘導雷サージは、直撃雷サージほどではないにしても電気・電子部品を簡単に破壊する大きなエネルギーを持っています。

② 開閉サージ

開閉サージは、スイッチやリレーなどのオンオフ(開閉)時、特にオフ時の急激な電流変化と回路や配線のインダクタンスにより、接点に誘発される過渡的な高電圧サージです。開閉サージの電圧は非常に高く、場合によってはスパークが生じたり、インダクタンスと接点の浮遊静電容量による大きな減衰振動電流よって熱や電磁波を放出したりします。 この高電圧サージは、電子回路の誤動作や場合によっては部品の破壊の原因になります。

③ ロードダンプ

ロードダンプは、自動車おいてバッテリの遮断に起因して発生するサージです。エンジンの作動によりオルタネータ(バッテリ充電用発電機)がバッテリを充電している状態で、バッテリへの接続が途絶えた場合が最悪ケースとなります。サージ電圧の大きさは、切断の瞬間におけるオルタネータの回転速度と磁界の励磁強度によって決まります。

④ ESD(静電気放電)

ESD(静電気放電)は、人体や物質が持つ微小な浮遊容量に蓄えられた電荷が周囲の物体に放電する現象で、サージの一種に分類されます。ESDは、時間が短くエネルギーとしては小さいのですが、数キロボルト台に及ぶ一過性の過渡的な高電圧のため、電子回路の誤動作を誘発したり電子部品にダメージを与えたりします。

サージ対策部品

以下にサージの種類とそれに対応するパナソニックの対策部品を示します。これらは両端子間の電圧が低い場合には電気抵抗が高いものの、ある程度以上に電圧が高くなると急激に電気抵抗が低くなる性質を持ちます。
この性質を利用し、電気回路に高電圧のサージが加わった場合に電流をバイパスすることでサージの回路内への侵入を防ぎます。

サージの種類 サージ対策部品 備  考
雷サージ(誘導雷サージ) ZNRサージアブソーバ ライン電圧(100V~数kV)やエネルギー量に応じてタイプ(シリーズ)を使い分けする
開閉サージ
ロードダンプ SMDタイプ(HFシリーズ)
ESD(静電気放電) チップバリスタ 主にkHz,MHz帯の信号ライン、低圧電源ライン
ESDサプレッサ 主にGHz帯の信号ライン

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