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電源ドック技術担当の佐々木です。
このコラムでは、色々なお客様サポートの中で複数回遭遇した、電源に関する不具合事例をご紹介していきたいと思います。
ある日、お客様からこんなお問い合わせがありました。
評価中にPOL電源が壊れる原因は？
FPGAと親和性の高いPOL（point-of-load）電源を評価していたところ、次々とモジュールが壊れて出力が出ない状態になり困っています。。
早速訪問して、打ち合わせを開始。
データシートを確認しつつ、お客様から試験条件などをヒアリングしました。
（試験条件を聞く限りだと、壊れる要因は見当たらないなぁ･･･。）
そこで実際に、試験状態を見せていただくことに。
安定化電源と恒温槽内の電源モジュールを銅線で繋いで、直接電圧を印加しています。
･･･！？
この状態で、安定化電源のスイッチOn/Offにより電圧を印加しているのですか？
はい、何か問題がありますか？
･･･この試験方法だと、電源モジュールの入力側に定格以上の電圧が印加されている可能性が高いです。
とりあえず電圧波形を確認してみましょうか。
そして、安定化電源の出力部と電源モジュールの入力端子の電圧をオシロスコープでモニターしてみました。
すると･･･
安定化電源のスイッチOn/Offにより、電源破損の原因となる電圧を捉えることに成功！
実は･･･
安定化電源は設定の5Vを示していましたが、モジュールの入力端子では絶対最大定格の7Vを超え、瞬間的に10V以上の電圧が印加されていたのです！
（やっぱり原因はこれだったんだな。。。）
過電圧が発生する原因 → 細くて長い銅線
今回の試験では、細長い銅線を使用していました。細長い銅線は、インダクタンスが大きくなるので注意が必要です。
電源の入力フィルターは、セラミック・コンデンサーのみで作られていることが多く、急峻に電圧を印加すると、セラミック・コンデンサーのESR（等価直列抵抗）が小さいため、瞬間的に大きな電流が発生し、細長い銅線のインダクタンスにエネルギーが蓄積されます。
蓄積されたエネルギーがインダクタンスからセラミック・コンデンサーに移行する際に大きな電圧スパイク（過電圧）を発生させ、これが故障の原因となったようです。
今回のポイント
長い配線を使用する際はインダクタンスに注意！
アプリケーションノートのダウンロード
長い配線＋セラミックコンデンサーの条件で、過電圧が発生することを詳しく解説している、アプリケーションノートがダウンロードできます。
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