ACモーターのインラッシュ電流を制御する方法

1. コンポーネント特性の利用

• インダクティブコンポーネント: インダクタは電流の変化率を抑制し、電流ピークを減らします。ACモーターでは、回路に直列に接続されたインダクタがインラッシュ電流を抑制することができます。電流が突然増加すると、インダクタによって生成される自己誘導起電力が電流の急激な上昇に抵抗し、これによりインラッシュ電流の大きさと持続時間が減少します。例えば、この方法は大型のACモーターの起動回路でしばしば使用され、インラッシュ電流による回路部品の保護に役立ちます。

• キャパシティブコンポーネント: コンデンサはエネルギーを蓄積することができます。適切な容量値を選択することで、コンデンサに電気エネルギーを蓄え、徐々に放出することができます。ACモーター回路においてコンデンサを並列に接続すると、回路オン時に一部の電気エネルギーを吸収し、モーターに直接流れ込む過大な電流を防ぐバッファとして機能し、ピーク電圧とピーク電流を減らし、インラッシュ電流の制御を達成することができます。

• 負温度係数（NTC）サーミスタ: 電流が流れないとき、NTC抵抗は高値を持っています。電源が供給されると、高い抵抗により少量の電流が通過し、自己発熱が始まり、その結果抵抗値が低下し、徐々により多くの電流が負荷を通るようになります。ACモーターの起動回路にNTCサーミスタを直列に配置することで、その特性を利用して起動時のインラッシュ電流を制限することができます。ただし、NTCの性能は周囲温度に依存するため、動作温度範囲が広い用途には適していません。

2. 回路制御技術の採用

• スイッチング速度制御: スイッチのオン速度を制御することにより、出力の電圧上昇率を直接制御します。ACモーターの場合、スイッチング速度（dVout/dt）を低減すると、モーターロード容量Cloadが一定であれば、インラッシュ電流Iinrushも減少します。この方法は、モーター起動時のインラッシュ電流を効果的に制御します。

• リニアソフトスタートまたはdV/dt制御: 多くの統合型電源スイッチは、出力電圧の上昇時間を線形に制御する機能を持っています。ACモーターの場合、出力電圧の上昇時間（つまり、一定のdVout/dtレートを制御）を線形に制御することで、Cloadが一定であればIinrushも一定となります。これにより、インラッシュ電流を正確に計算でき、最大インラッシュ電流制限と最大オン時間の指定がある場合でも、特にRC時間定数制御などの方法が十分でない場合には要求を満たすことができます。

• 定電流/電流制限調整: 純粋なキャパシティブ負荷（モーター起動時にはキャパシティブと近似できる）への電源供給時、定電流方式によるインラッシュ電流の制御はリニアソフトスターターと類似の結果を生み出します。一定のIinrushを使用してモーターを充電すると、特定のCloadに対して一定のdv/dtで充電され、インラッシュ電流を制御します。しかし、キャパシタ以外の他の負荷を追加すると、リニアソフトスターター方式とは異なります。

III. 特殊な回路部品と回路の使用

• TVSダイオード: TVSダイオードは高速応答の抑制器です。ACモーター回路の入力電圧が一定の電圧を超えると、低インピーダンスパスを提供し、一時的に大量の電流を吸収して過電圧を防止し、過電圧によるインラッシュ電流がモーターとその回路を損傷することを防ぎます。

• 金属酸化物バリスタ（MOV）: 恒久的な故障電圧や瞬間的な過電圧に対応します。ACモーター回路では、低抵抗率で継続的に存在することで過電圧を抑制し、過電圧によるインラッシュ電流がモーターに与えるダメージを防ぎます。

• 内部電源抑制回路: この回路は下流の配線でインラッシュ電流を捕捉することで抑制します。例えば、ACモーターが搭載されている基板上で、インダクティブコンポーネントを設置することで内部電源抑制回路を形成し、インラッシュ電流を抑制することができます。

IV. 配線設計の最適化

• ACモーターに関連する基板や配線を設計する際、インラッシュ電流に対抗する配線方法を使用します。例えば、基板上の配線を可能な限り平行に配置し、隣接する配線間の距離を一定に保つなど、合理的な配線方法は電磁干渉などの要因によるインラッシュ電流を減らし、一定程度までACモーターのインラッシュ電流を制御することができます。