抵抗器、どう使う？

一番直近で、抵抗器（部品）について考えたのはいつでしょうか？一般的に、多くの人が高校での理科の授業で、簡単な電子回路を作成した時のことを想像すると思います。これらの実験では、回路内のエネルギーの流れを制御するために、抵抗器を使用しました。結果的に、抵抗器によって、電球が暗くなりました。

一般人にとって、抵抗器に注目したのはこの実験が最後かもしれません。基本的には、電気の流れを妨げる導体にすぎず、その他の電子部品の中でも、コイルやコンデンサよりも単純な部品です。このため、抵抗器は、他の電子部品に比べて、興味の対象外なのかもしれません。

しかし、抵抗器は、どのタイプも非常に用途が広く、「抵抗器が、単なる抵抗器以上のものとして使われるのはいつか」と、疑問を持つようになりました。

典型的な抵抗器

抵抗器というと、多くの人が上の画像のようなものをイメージするでしょう。あるいは最近では表面実装技術の発達により、長方形のチップをイメージする方もいるかもしれません。たいていの場合、電子基板の上でよく見かけることができます。

抵抗の形式に関係なく、抵抗器は基板上で様々な動作をします。電圧を分圧するために使用されたり、回路のバランスを取るためにも使用されたりと、基板上を流れるエネルギーの量を制御するために、抵抗器が使用されます。

これは単純に聞こえますね。その通りです。使用するものに対して適切な製品を選択する必要があるため、様々な選択肢が生まれます。例えば、チップ抵抗器は薄膜または厚膜から選ぶことができます。違いは一見しただけではわかりません。どちらのタイプも、標準の表面実装パッケージサイズで入手できます。違いとして挙げられるのは、これらの製造法です。結果的に、パワーと精度の間に、不正確さが生まれます。厚膜抵抗器は質量が大きいため、より高い電力定格での使用に適していますが、その構造により、抵抗値の精度が低下します。

対照的に、薄膜抵抗器は、その製造工程によって、電力定格が低くなりますが、精度が大幅に向上します。この精度は、医療機器や計量機器などの特定の機器で必要不可欠です。VishayのMCWシリーズ (205-6956) など、材料と技術の新しい開発により、パワーと精度の境界線が曖昧になっていて、エンジニアによって、多くの選択肢が存在します。ただし、大きな電力を処理する必要がある場合は、他の技術を検討する必要があります。

ヘビー級

小さなチップ抵抗は電気回路の微調整に理想的ですが、高電力を扱うには、プリント回路基板から離れる必要があります。大きな電力抵抗器は、エレクトロニクスの世界で最も重要なものです。それらは、大量の過剰エネルギーを処理し、それを安全に放散するように設計されています。

これらの抵抗器は、セラミックコアと、それに巻き付けられたワイヤーのコイルで構成され、熱を放散するためにアルミニウムヒートシンクに入っているような、強い製造法で造られています。巻線抵抗器は、過去の製品のように思えるかもしれませんが、近年でも重要な役割を担っています。実際のところ、電気マイクロジェネレーションから電気自動車に至るまでの最新のトレンドは、抵抗器に新たな命を吹き込んでいます。

電気自動車は、モーターに電力を供給する巨大なバッテリーを使用しています。電流と電圧の定格は高く、電気自動車を修理しなければならない整備士にとってこれは、非常に危険です。バッテリーを安全に放電するための何らかの方法が必要であり、ここで、巻線抵抗器は理想的なものであると言えます。

この場合、これらのモンスター級巻線抵抗器は、従来の意味での抵抗器ではなく、エネルギー管理デバイスと見なすことができます。Arcol HSW600シリーズ (252-3016) などの製品は、最大600ワットの電力を放散するように設計されており、さらには水冷機能を備え、熱管理のタスクに役立ちます。

セーフガード

抵抗器は、重要な安全装置になる場合があります。表面実装技術への移行は目まぐるしく進んでいるように思われますが、スルーホール抵抗が特に役立つ機器はまだあります。

安全の探求はさまざまな道をたどることができます。製品によって、安全性とは、内部の敏感な電子機器に損傷を与えることなく、大きなパルスまたは電力のサージを吸収できることを意味します。他の製品では、熱に弱い他の部品から、エネルギーを安全に放散できるようにすることが重要です。

これらの機器では、TE ConnectivityのSQシリーズ (137-2755) のような抵抗器 が使用可能です。セラミックとセメントの構造により、大量のエネルギーを放散することができ、電子機器内で安全に使用できます。このタイプの製品は、従来のヒューズまたは回路ブレーカーに代わる安全装置として、提供されています。

抵抗器についてもう一度考える

この記事では、抵抗器技術の表面にしか触れていません。抵抗器は、エレクトロニクス業界で長い間無視されてきた部品なんてことは全くなく、エンジニアのツールキットでは、多くの機能を持つ部品です。エネルギーレギュレーターや熱管理デバイス、または回路ブレーカーの代替品として使用することができます。今後、製品設計の問題を解決する必要があるときは、抵抗器がどのような用途に適しているかを考えてみてください。