Technical Note
電力抵抗器の用途
1996/12/01, 2005/07/01
ニッコーム株式会社 技術部
1. Fixed Resistors
固定抵抗器とは、電気エネルギを自在に制御する電子部品である。電流を制限する。擬似負荷としてエネルギを熱に変換する。半導体回路に不都合なサージ電圧を熱に変換して抑制する。流れる電流を測定し、通過電力を監視測定する。電流を電圧に変換し回路を安定化させる。線路インピーダンスを整合させ、伝送終端における反射を防止する。電流伝送制御系の終端で電圧に変換する。電圧を分割する。以上のように、用途は多く、広範囲にわたる。ニッコームの抵抗器は、大別して、精密抵抗器、電力抵抗器、マイクロ波抵抗器の 3 種類に区分される。精密抵抗器は、取り扱うエネルギ耐量よりも、むしろ長期に安定して厳しい抵抗値精度を維持することに注目して設計された電子部品である。マイクロ波抵抗器は、抵抗値精度ではなく、むしろ高周波領域において純抵抗性を維持するように設計された抵抗器である。電力抵抗器は、取り扱う電力が５Ｗから１ＫＷ程度の発熱の大きい抵抗器であって、精度、高周波特性よりは、むしろ熱を効率的に外部に引き出すよう、構造設計した抵抗器である。ここでは電力抵抗器のアプリケーションについて説明している。
固定抵抗器の特性は、抵抗器の仕様項目で特定される。表１では、固定抵抗器の主な仕様項目を示している。
仕様

電力抵抗器
0.0005-100 Ohms
50-250ppm/K
1-10%
5-10,000W

抵抗値
抵抗温度係数抵抗値許容差定格電力

精密抵抗器
10-1M Ohms
1-10ppm/K
0.001-0.1%<0.5W

マイクロ波抵抗器
50 Ohms
50ppm/K
1%
0.5-250W

Table1. Precision, power and RF resistors.
2. Power Resistor
ニッコームの産業用電力抵抗器は、パワーエレクトロニクスの分野において多方面で使用されている。パワーエレクトロニクスは、電力半導体すなわち、サイリスタ、ＧＴＯサイリスタ、ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳなど飛躍的な技術革新と、その電子化設備の効率の良さとともに用途を広げ、発電、変電、力率改善、５０Ｈｚ／６０Ｈｚ周波数変換、電圧の昇圧、降圧、モータ制御、などあらゆる社会基盤に関係する産業用機械に応用されている。パワーエレクトロニクスのあるところに、電力用抵抗器が活躍している。
電力プラント

ビル設備

輸送設備

産業用機械

その他

発電所設備

ＵＰＳ

列車制御装置マシンニングセンタ

プロオーデイオ

50/60Hz 周波数変換

自家発電設備

自動車制御装置

ＮＣ工作機械

高精細ＣＲＴモニタ

力率改善装置

エレベータ

航空機制御装置

溶接機械

汎用ＵＰＳ

直流送電設備

空調設備

船舶制御装置塗装機械

凍結防止ヒータ

変電設備

送風設備

組立ロボット

恒温用ヒータ

風力発電設備受電設備

誘導加熱乾燥装置

結露防止ヒータ

太陽電池発電設備

上下水道設備誘導加熱浸炭装置
半導体製造装置
工業用高周波電源
自動倉庫設備コンベア装置設備電源装置Table 2. Market of power resistors.

Nikkohm Co., Ltd. 3-31-2640 Minamicho, Misawa, Aomori 033-0036 Japan TEL: +81-176-53-2105, FAX: +81-176-53-2106© 2009 Nikkohm Co., Ltd.
URL: http://www.nikkohm.co.jp & http://www.nikkohm.com / e-mail: info@nikkohm.co.jp

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3. Inverter/ Converter
表１の応用のもっとも多いパワーエレクトロニクスは、インバータといわれる電子回路である。インバータとは、周波数の固定した商用電力をＡＣ／ＤＣ変換したのちＤＣ／ＡＣ変換して、任意の周波数、位相の交流電源を得て、効率のよい、性能の優れたモータ制御を行なうときによく使用される回路である。小電力の応用では、デジタルカメラ、ＤＶＤ再生装置、ＨＤＤ駆動装置などがあるが、大電力の設備では、超高層高速エレベータモータから、電力プラントにまで浸透している。したがって、ここでは、0.5KW から 100KW 級の一般的なモータインバータについて、電力抵抗器のアプリケーションを説明する。

Rush Current Protection

BleederRecycle

SnubberCurrent Detect

AC Motor

Power SourceDivider

Power Detect

Gate Control

Chopped Braking

Current Detect

Figure1. Typical power electronics
ResistorOperation

Rush Current Protection

電源投入時整流コンデンサを充電する電流を制限する
コンデンサの耐電圧を増加させるために電解コンデンサを直列接続する際、中点の電位を安定させるとともに、動作終了後、放電させる。
回生制動抵抗であって、モータが慣性で回転しているとき、その起電力をコンデンサに戻し節電するが、その電圧上昇を制限する。

Bleeder

RecycleSnubber

誘導性負荷を駆動し、半導体スイッチが切り替わるとき発生するインパルスのエネルギーを熱に変換し削減する。

Current Detect, Power Device

半導体のドレイン／コレクタ電流を監視し、制御する。

Notes
間欠的で、継続時間 1second 程度の大電流が流れるから、尖頭電流が定格電力を超えないようにする。。
安定的な DC 電流が流れる。抵抗器の定格電力を負荷軽減して使用する。
間欠的で、継続時間 1second 程度の大電流が流れるから、尖頭電流が定格電力を超えないようにする。
連続的、繰り返し 10KHz ないし100KHz、継続時間数 us、大きな尖頭電が流れる。抵抗器のインパルス耐電力と平均電力、双方を考慮して抵抗器を選定する。
P-MOS, IGBT などの半導体素子の電流を測定し、電流破壊を防止する。

P/N Selection
Wire Wound
複数の RNP100S

RNP20S, RNP50S

Wire Wound
複数の RNP100S

RNP20S
RNP50S

WSL, RCS, NSS

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Current Detect, Motor

モータの各相の電流を監視する。

Chopped Braking

サーボモータの減速応答速度を高めるために、断続的に電気ブレーキをかけ、その電流を制御する。

Gate Control

Power Mos, IGBT などのゲート電流を最適に制限する。

Power Detect

AC-DC 変換後、DC 電圧は一定既知であるから、DC 電流を測定し、通過電力からモータの出力を計算し、制御する。

Voltage Divider

AC-DC 変換後、DC 電圧を測定するための分圧抵抗器である。

多相モータの各相の電流を監視し、モータの異常を検出する。
間欠的で、継続時間 1second 程度の大電流が流れるから、尖頭電流が定格電力を超えないようにする。
ゲートキャパシタンスに整合した抵抗器で、ゲート ON/OFF のパルス的な信号を扱うので、高周波領域で純抵抗性を有する抵抗器を使用する。
負荷に供給する全電流を測定するのであるから、0.1-0.5 milliohm クラスの低抵抗を使用する。１A ないし500A クラスのシャント抵抗器を使用する。
単純な電圧の分圧抵抗であり、無駄な電流を流すことを避けるために数 10K ｵｰﾑの抵抗器の定格電力を負荷軽減して使用する。

WSL, RCS, NSS
Wire Wound
複数の RNP100S
RPG
RFJ
RNP20S,
RNP50S

WSL,
RCS,
NSS

RNP20S
RNP50S

4. Full bridge motor control
DC-DC スイッチング電源、ＤＣモータ制御にはハーフブリッジスイッチング回路、フルブリッジスイッチング回路が用いられる。これらのスイッチング電源には、パワートランジスタ、パワーＭＯＳ、ＩＧＢＴなどのパワーデバイスが使用される。図 2 はフルブリッジモータコントロールの代表例を示してあり、多くの性能の異なる電力用抵抗器が用いられる。

Gate resistor

Source resistor

Source resistor

Gate resistor

Dumping resistor
Current detect resistor

Gate resistor

Gate resistor

Figure 2. Full bridge motor drive

Resistor
Source Current Protection

Gate ControlOperation
負荷の事故などで過大なＯＮ電流がながれた場合に、保護回路が動作する前に短時間に大電流が流れて機器を破壊することを防止する。
Power MOS, IGBT などのゲート電流を最適に制限する。

Notes
抵抗値は 1 オーム以下が使用されるから、平均電力とＯＮ電流から抵抗器の定格電力を計算して使用する。
ゲートキャパシタンスに整合した抵抗器で、ゲート ON/OFF のパルス

P/N Selection
RNP20S
RNP50S
RNP20S,
RNP50S

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Load Current Detect

負荷が短絡する、負荷のモータがロックするような事故の場合、スイッチング電源に過大な電流が流れ、破損にいたることを防止する。

Damping Resistor

容量性負荷あるいは誘導性負荷を接続し、負荷インピーダンスが変動するさいに、出力のＬＣフィルタの特性にピークが発生することを防止する。

的な信号を扱うので、高周波領域で純抵抗性を有する抵抗器を使用する。
負荷に供給する全電流を測定するのであるから、0.1-0.5 milliohm クラスの低抵抗を使用する。１A ないし500A クラスのシャント抵抗器を使用する。
抵抗器に印加される電圧はＤＣであるから、抵抗器の定格電力と負荷軽減割合に注意して、高周波特性の優れた抵抗器を選定すればよい。

WSL,RCS,NSS

RNP20S
RNP50U
RNP50S
RNP100S

5. ラウドスピーカ用ネットワーク
プロフェッショナルオーデイオのラウドスピーカシステムは、電気信号と空気とのインピーダンスを整合させる機能を有するが、可聴周波数範囲全域でインピーダンス整合させることが技術的に困難であるから、低音周波数音域、中間周波数音域、高音周波数音域など複数の周波数帯域に分割し、電気音響変換をした後、空気中において音響的な合成を行なう方式が取られる。高域周波数の再生を目的として設計されたツィータに無理に数百 Hzの低域信号を入力するとスピーカーが破壊などの不具合を発生するため、スピーカーにはあらかじめ決められた周波数からかけ離れた周波数の信号を入力してはならない。このためマルチウェイ方式の場合、パワーアンプからそれぞれのスピーカーの間にデバイディ
High range
Dumping resistor
ングネットワークというフィルタを挿入して、数１００Ｗという電力信号を周波数帯域別に振り分ける。
デバイディングネットワークは高電力を入出力する
Power AmpＬＣフィルタである。ＬＣフィルタは、ストレイキ
Mid rangeャパシタンス、ストレイインダクタンスなどの影響もあって、通過帯域の通過率（減衰量）が平坦にならず、リップルする。これを防止し、理想的に近い
Low range
デバイディングネットワークを構成するために、ダDumping resistor
ンピング抵抗を使用する。この抵抗器は、抵抗値の周波数依存性をきわめて削減した、電力抵抗器を使用することが好ましい。
Figure 3. Dividing network of loudspeaker system

Resistor

Operation

Damping Resistor

デバイディングネットワークの共振などを防止する。

Notes
間欠的で、継続時間0.1second 程度の大電流が流れるから、尖頭電流が定格電力を超えないようにする。

P/N Selection
RNP100S
RPG300,
RPJ2006. 高周波線形増幅器
高周波電源装置、移動体通信固定局の電力増幅器では、30Ｗクラスのパワーモジュールを並列接続し、100W の出力を得る場合が多い。並列接続するとき、入力高周波信号を複数のパワーモジュールに供給する場合、ウイル
キンソン分波器、出力側でひとつの出力に合成する場合、合波器を使用することがある。ウイルキンソン回路では、吸収抵抗器が使用される。また、増幅器をつぎのデバイスに接続する場合、増幅器の出力インピーダンスは、次段のデバイスの入力インピーダンスに整合させることが困難であるから、出力と次のデバイスの中間にアイソ

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Technical Note
レータを介して接続することが多い。アイソレータは、3 端子サーキュレータの 1 端子を特性インピーダンスに相当する抵抗器で終端して使用する。
Resistor

Operation

Absorption Resistor

ウイルキンソン回路の伝送線路インピーダンスを整合させる。

Terminationサーキュレータの 1 端子を特性インピーダン
スと同じ抵抗値の抵抗器で終端させアイソレータにする。

Notes
寸法が小型の高周波特性の優れた、高電力抵抗器を選定する。抵抗値は 100-200-300-400-600 オームなどが使用される。
寸法が小型の高周波特性の優れた、高電力抵抗器を選定する。とくに消費する電力が大きくなるから、定格電力の余裕のある抵抗器を使用する。抵抗値は 50 オームである。

P/N Selection
RNP20S
RFRF
RFRS
RFH, RFJ
RFTF
RFTS
RNP10S
RNP20S

以上
問合せ先
033-0036 青森県三沢市南町３丁目３１番地２６４０
ニッコーム株式会社 技術部、岸野、西谷、清水目、info@nikkohm.co.jp

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