部品選定

バリスタとは?サージを吸収する仕組みとTVSダイオードとの違い・選び方

バリスタのアイキャッチ。円板形のバリスタの部品と、雷を受け止める盾のアイコン

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バリスタとは、ふだんは電流をほとんど流さず、サージ(雷や開閉で生じる一瞬の高い電圧)がかかったときだけ急に電流を流して、電圧を一定の値に抑える部品です。TVSダイオードとの違いは違いの節、選び方と劣化への備えは選び方の節にあります。

結論|まず30秒でわかる答え

電源ラインのサージ対策によく使われ、バリスタ電圧(直流1mAを流したときの端子電圧)・サージ耐量・最大許容回路電圧で選びます。くり返しのサージで劣化し、最後は短絡することがあるので、ヒューズを直列に入れて備えます。

バリスタのアイキャッチ。円板形のバリスタの部品と、雷を受け止める盾のアイコン

バリスタとは?電圧で抵抗が変わる部品

バリスタ(varistor)は「電圧で変わる抵抗(variable resistor)」からきた名前です。電源の線と線の間(または線とアースの間)に並列に入れておき、ふだんは何もしません。電圧がある値を超えると抵抗が急に下がり、サージの電流を自分に流して、後ろの回路にかかる電圧を抑えます。

たとえると

ダムの「非常用の放流ゲート」と同じです。ふだんは閉じていて水(電流)は通りませんが、水位(電圧)が危険な高さを超えた瞬間に開き、下流(回路)があふれないように逃がします。

データシートの項目意味
バリスタ電圧 V₁ₘₐ直流1mAを流したときの端子電圧。「ここから流れ始める」目安
最大許容回路電圧ふだんかけ続けてよい電圧(交流は実効値、直流は値)
制限電圧決まったサージ電流を流したときに、端子に残る電圧
サージ耐量(最大サージ電流)決まった波形のサージで壊れない最大の電流
静電容量部品が持つ容量。高速の信号線では波形をくずす
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バリスタとTVSダイオードの違い

どちらも「電圧が高くなったら電流を逃がす」部品ですが、得意なことが違います。電源の入り口の大きなサージはバリスタ、ICの近くの静電気や小さなサージはTVSダイオード、と使い分けるのが基本です。

バリスタ(酸化亜鉛など)TVSダイオード
吸収できるエネルギー大きい(雷サージ向き)小さめ
電圧を抑える精度ゆるい(制限電圧が高めに出る)よい(クランプ電圧がそろう)
応答速いとても速い
静電容量大きい小さい品種もある(信号線向き)
劣化くり返しのサージで少しずつ劣化する定格内なら劣化しにくい
壊れ方最後は短絡することがある短絡することが多い
POINT

1つの部品で全部を守ろうとせず、入り口のバリスタで大きなエネルギーを受け、残りをTVSやフィルタで抑える「段構え」にすると、それぞれの部品の負担が小さくなります。

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バリスタの選び方と、劣化・短絡への備え

例:AC100V の電源ラインに入れるバリスタ

STEP 1

ふだんの電圧で流れないこと:AC100V の最大値は 100×√2≒141V。電源の変動(上限)を見込み、最大許容回路電圧が電源電圧の上限より高い品種を選ぶ

STEP 2

守りたい電圧以下に抑えること:制限電圧が、後ろの回路(整流ダイオード・コンデンサなど)の耐圧より低いかを確かめる

STEP 3

サージに耐えること:想定するサージ(雷・誘導負荷の開閉)の電流とくり返し回数が、サージ耐量の範囲に入るかを確かめる

STEP 4

故障に備えること:バリスタと直列に電流ヒューズ(必要なら温度ヒューズ)を入れる

注意|ここで間違えやすい

バリスタは定格を超えるサージを受けるたびに、少しずつバリスタ電圧が下がっていきます。下がりきると、ふだんの電圧でも電流が流れて発熱し、最後は短絡して発煙することがあります。JEITA の資料でも、過大なサージ電力が見積もれない場合はヒューズや温度ヒューズを直列に入れるよう勧めています。具体値は使う部品のデータシートで確認してください。

レビューで見るポイント見る理由
最大許容回路電圧に余裕があるかふだんの電圧で少しずつ流れると発熱・劣化する
直列のヒューズがあるか短絡故障のとき、発煙・発火を防ぐ
配線が短いか配線のインダクタンスで、抑えたはずの電圧が上乗せされる
サージ後の点検方法があるかバリスタ電圧を測れば劣化を確かめられる
AC100Vの電源ラインに入れるバリスタの選び方の手順の図。最大許容回路電圧、制限電圧、サージ耐量を確かめ、ヒューズを直列に入れる

バリスタでよくある間違い

よくある間違い正しい考え方
バリスタ電圧=ふだんかけてよい電圧ふだんの電圧は最大許容回路電圧で見る
交流の実効値だけで選ぶ最大値(実効値×√2)と電源の変動も見込む
一度入れれば永久に守れるくり返しのサージで劣化する
ヒューズなしで電源に直結する短絡故障に備えてヒューズを直列に
信号線にも同じバリスタを使う静電容量で波形がくずれる。信号線は低容量のTVSなど
バリスタのよくある間違いの図。ふだんの電圧は最大許容回路電圧で見る、最大値と変動を見込む、サージで劣化する、直列にヒューズを入れる

よくある質問

Q. バリスタとは?

A. ふだんは電流をほとんど流さず、サージなどの高い電圧がかかったときだけ電流を流して電圧を抑える部品です。

Q. バリスタ電圧とは?

A. バリスタに直流1mAを流したときの端子電圧です。ここから電流が流れ始める目安になります。

Q. バリスタとTVSダイオードの違いは?

A. バリスタは大きなエネルギーの雷サージ向き、TVSダイオードは電圧を抑える精度がよく静電気や信号線向きです。

Q. バリスタは劣化する?

A. 定格を超えるサージを受けるたびにバリスタ電圧が下がり、劣化します。最後は短絡することがあります。

Q. バリスタにヒューズは必要?

A. 短絡故障したときの発煙・発火を防ぐため、直列にヒューズや温度ヒューズを入れるのが基本です。

この記事の要点
  • バリスタは、高い電圧がかかったときだけ電流を流して電圧を抑える部品
  • バリスタ電圧は直流1mAでの電圧。ふだんの電圧は最大許容回路電圧で見る
  • 大きな雷サージはバリスタ、精度が要るところや信号線はTVS
  • くり返しのサージで劣化し、最後は短絡することがある
  • 直列のヒューズと短い配線で、故障とサージの両方に備える
参考にした資料

部品の特性はメーカーや型番で異なります。設計に使うときは、使う部品の最新のデータシートで確かめてください。

この記事の理解を深める本と道具
おすすめの本

ノイズの問題は、実際のトラブル事例から学ぶと対策の引き出しが増えます。現場でよく起こる67のEMCのトラブル事例を通して、ノイズが出るしくみと対策を解説した本です(森北出版)。

おすすめの道具

回路の電圧や導通を自分の手で確かめるなら、手元にテスターが1台あると便利です。三和電気計器のデジタルマルチメータ(テスター)CD772です。電圧や抵抗などを測れます。

S
シラス
電験三種・QC検定1級 / メーカーでパワエレ設計・品質保証 実務10年

メーカーで回路設計と生産技術(品質改善)に携わってきた経験をもとに執筆しています。むずかしい専門用語をできるだけ使わず、はじめて学ぶ人がつまずかないように、図とたとえで説明することを大切にしています。

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