コイルを作っている人の話「飽和（サチる）」で何が困る？

「飽和（サチる）」で何が困る？——Isatを“数字だけ”で⾒な いための確認ポイント | コイルを作っている⼈の話 このコラムは、7Gシリーズがモデルのマスコット コイルちゃん が聞き⼿となり、開発部の ネオさん にお話を伺うインタビュー形式でお届けします。 はじめに コイルちゃん（記者） インダクタの話でよく出てくる「飽和」。 「飽和すると危ない」「飽和はダメ」と⾔われる⼀⽅で、具体的に何が起きて、どう確認すれば よいかは曖昧なままになりがちです。今⽇は開発者の視点から、飽和（サチる）を"怖い⾔葉"で終わらせず、選定‧評価の会話を前に進 めるためのポイントを伺います。 「飽和（サチる）」とは何が起きている状態？ コイルちゃん 「飽和」と⾔うとき、現場では何を指すことが多いですか？ ネオさん インダクタで「飽和」と⾔われる時は、たいてい「磁化飽和」のことを指します。それによって⽣じるインダクタンスの減少を規定する 規格値を、直流重畳飽和電流とか magnetical saturation から Isat と呼んだりします。さらに飽和している時には「サチってるねー」と⾔ ったりもします。 コイルちゃん 「サチってる」状態を⼀⾔でいうと？ ネオさん ⼤まかに⾔うと、インダクタに電流を流したらインダクタンスが下がって、それが原因で誤動作したりしている状態です。 サチると何が起きる？（症状は回路で変わる） コイルちゃん

誤動作というと、具体的にはどんな症状が出ることが多いですか？ ネオさん リップルが⼤きくなったり、発熱が増えたり、ノイズが増えたり、制御が不安定になったり、保護が働いて動作停⽌したりすることがあ ります。どのような事が起こるかは回路によって個別に様々です。ただ、たいていの場合「サチって困る」ケースって、⾼温下でIsat性能 が減少することを考慮していない設計であることが多いように思います。 落とし⽳：室温ではOKでも、⾼温でIsatが下がる コイルちゃん 「Isatが10A欲しい」なら、Isat10Aの品番を選べば安⼼…と思いがちです。 ネオさん よくある失敗がそれです。 規格値Isatが10Aであれば、室温（⼀般的には20℃）で使う分には問題がなくても、85℃、100℃、125℃と⾼ 温環境になるにつれてIsat特性が悪くなっていくことがあります。「製品によって」差が出るのは、使っている磁性体の種類で⼤きく違い が出るからです。例えば⾦属微粉末を圧縮成形（あるいは焼成）した磁性体では、Isatの温度依存性がない場合がほとんどです。⼀⽅で MnZn/NiZn系フェライトは、温度が上がるほどIsatが減少するので注意が必要です。⼀般的なパワーインダクタであれば、MnZn/NiZn系 フェライトは温度が100℃上昇するとIsatがおおよそ25%低下します。 マージンを⾒て、「100℃で3割落ちる」と覚えておくとよいかもし れません。つまり、Isat10Aのインダクタが欲しい場合でも、仕様環境が125℃になるようであれば、13A以上のIsatのインダクタを選定す ると良いと思います。 Isatは"聞き⽅"が⼤事：数字より「条件」と「最低L」 コイルちゃん Isatって各社の定義が違うこともありますよね。 ネオさん Isatの定義は本当にマチマチで、中の⼈もちょっと困ってます。製品の性能を保証するための最善の⽅法や顧客要求に応えながら規格を 作っているので、しょうがない部分もあります。そのうえで、会話を前に進めるには、Isatという⾔葉だけで終わらせないのがポイント です。 会話がスムーズになる「確認の3ステップ」（そのまま使える聞き⽅） ネオさん 私は、Isatを聞いたときにこう確認します。

Isatが10Aと書いてあったら、まず「ピーク電流が10Aですか？」と聞く。 次に、動作温度上限を聞いて（例えば125℃）、「125℃でも10Aが発⽣しますか？」と聞く。 そして「10A印加されたときに、インダクタンスは最低何μH残っていれば問題ないですか？」と聞く。 コイルちゃん 最後の「最低何μH」が重要なんですね。 ネオさん はい。最低動作インダクタンス範囲を聞くのが最善策だと思っています。 たとえば「10μH‧13Aのインダクタを探せば良い」となったと きでも、 「このインダクタは何μHまでインダクタンスが減少しても問題が⽣じないですか？」と確認しておくとより良いです。もし 「9μHまで」と⾔われたら、Isat以前に L公差（⼀般に±20%程度） の範囲を超えているので、もっと⾼い初期L値のインダクタが必要に なる可能性もあります。 さらに、もし「最低動作インダクタンスが5μHでOK」と⾔われた場合も、直感ほど単純ではありません。たとえば選定L値が 10μH±20% なら、初期値として 8μH があり得ます。ここで、Isatの定義が「初期値から30%以内（＝インダクタンス低下30%）」の規格だとすると、 8μH×0.7＝5.6μH までは"規格上は"到達し得ます。ただし「初期値から30%」という規格は、ばらつきを含めて実際にはもう少し深く落 ちる個体が混ざることも考えられます。仮に 40% 落ちる個体が出ると、8μH×0.6＝4.8μH となり、5μHを下回ってしまいます。つまり 「最低動作インダクタンスが5μHなら楽勝」と思っても、L公差＋Isat定義（何%低下基準か）＋ばらつきが重なると、成⽴しない可能性 が出てきます。ここは注意が必要です。 おわりに ネオさん Isatをカタログスペックだけで単純に選んで、後で困ってしまうケースがあるので気を付けましょう。数字だけで安⼼せず、ピーク電流、 温度、そして「その条件で最低どれだけLが残れば成⽴するか」まで落として確認できると、サチり由来のトラブルはぐっと減らせま す。 著者情報 開発部 開発部は、インダクタの設計‧試作‧評価から量産⽴ち上げまでを担うチームです。 お客様の要求仕様に対して、性能‧サイズ‧コスト‧信頼性などの条件を整理し、最適な 製品づくりを進めています。 注意事項 1. 本⽂中に掲載の製品の⼀部には、既に⽣産が終了しているものが含まれてい る場合がございます。 2. 記事作成から時間が経過しているので、記載の情報が古いままの内容が含ま れている場合がございます。 ※掲載内容に付いて、お気付きの点がありましたら、こちらからお願いします。