【やさしい技術解説】電子負荷を使うときに気にしたいこと その1 – 配線経路の抵抗
電子負荷装置は接続するだけで任意の電流あるいは電力を引いてくれる便利な計測器です。しかし電子負荷の性能を発揮させるために利用上で気にしたい事が幾つかあります。
電子負荷装置は何らかの電源につないで始めて用をなします。しかし意外とこのつなぐ事に関心が払われていない事が多く、電子負荷装置の性能を上手く使えていない場合が有ります。
電流を導体に流すと、流す量とその経路の抵抗に比例した電圧が両端で降下します。これはオームの法則として誰もが知っているところです。しかし電子負荷装置を使用する際、電子負荷装置と電源の間の配線抵抗がどの位あり、具体的にどの程度電圧が下がるのか知らないで使用されている事が多いのでは無いでしょうか？
配線経路上での抵抗は主に
・配線線材自身の抵抗
・端子台などでの接触抵抗
の2つで構成されます。
線材自身の抵抗はどの程度でしょうか？例えば線材の径が、AWG(American Wire Gauge)で言うところ12AWG(直径約1mm)の線材であればその直流抵抗は長さ1mあたり0.005Ω(5mΩ)程度となります。直流抵抗はほぼその線材の断面積に反比例しますのでおおよそ断面積がAWG12の半分のAWG15であれば直流抵抗は倍の1mあたり0.01Ωにも達します。
これに対し接触抵抗は多くの場合、一桁以上高い抵抗値になります。例えば多くの端子台は仕様上で数十mΩ(以下)の接触抵抗を明記しています。更に圧着端子などを使えば端子と線材間でも接触抵抗が発生します。
もし15AWGの線材1mを両端圧着端子を用いて端子台に繋ぐ方法で配線した場合には合計で最悪数十m～100mΩ近い配線上の抵抗が電子負荷装置と電源の間に挿入される事になります。この様な大きな抵抗ですと10Aも電流を流すと0.数V～1V近い電圧降下が発生する事になります。
しかし電源の出力電圧は電源の出力端で測るし、電子負荷装置の端子でたとえ1V程度降下してもたいして問題無いのでは？と思われるかもしれませんが必ずしもそうでは有りません。
例えばフの字垂下形式の過電流保護回路の動作試験などを行う場合、負荷電流を上げていくに従い出力電圧が下がります。電子負荷装置の端子での電位差は保護による出力電圧の低下に電圧降下分の低下が重なり更に小さくなります(もちろん出力電流も制限されるため電圧降下も小さくなりますが)。問題は電子負荷装置の引ける電流は負荷装置の端子間の電位差に依存すると言うことです。
低くなった端子間の電位差に対し十分な電流を引く事が出来ない場合は均衡点で停止し引ききる事が出来ないか、当社の電子負荷の様に限りなく0V付近まで電圧に比例した電流を引く事が出来ないタイプの電子負荷装置の場合は一定以下に電圧が下がった時点で負荷が開放(OFF)される事になります。負荷が無くなると電源は出力を復帰しますが、端子間電圧が戻った時点でまた負荷が印加(ON)される事になります。あとはこれを延々繰り返し、いわゆるハンチング状態になります。
この様に限界付近で使用する場合は僅かな配線経路の抵抗も問題になる場合が有ります。十分に電子負荷装置の性能を使い切るには、配線経路の抵抗も気にしたいものです。
今回の話は直流抵抗についての話でしたが、負荷電流が時間と共に変化する場合はまた別の事を気にしなくてはなりません。次回はそれについて触れます。
