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出力逆接続保護用ダイオード

解説

出力逆接続保護用ダイオードとは？

センサの出力に電源が逆方向で接続された場合、出力破損のおそれがあります。
この不具合を防止するために、DCタイプセンサの出力には一般的に回路構成部品として、D(ダイオード)が付加されています。このダイオードは、その役割から"出力逆接続保護用ダイオード"と呼ばれています。
(付加されていない機種もあります。)

図1 FX-501(Ver.2) 入・出力回路図

図2 CX-400シリーズ(Ver.2) NPNトランジスタタイプ入・出力回路図

上記回路図(図1、図2)において、赤丸部のD(ダイオード)が出力逆接続保護用ダイオードです。

また、CX-400シリーズ(Ver.2) NPNトランジスタタイプの場合(図3)、ZD(ツェナーダイオード)が2個逆向きに直列接続されています。この内、上側のZD(ツェナーダイオード)は出力逆接続保護の役割を果します。

下側のZD(ツェナーダイオード)は、役割が違います。
「サージ電圧吸収用ツェナーダイオード」の用語解説で解説します。)

図3 上側のZD(ツェナーダイオード)

正常接続時のD(出力逆接続保護用ダイオード)の役割と影響

上記、回路図(図1、図2)は、センサの+V-0V間にDC電源が正常に接続され、出力-0V間にDC電源と負荷が正常に接続された状態です。
この状態では、D(出力逆接続保護用ダイオード)には順方向に電圧が掛かるため、順方向に電流が流れることになります。
これは、出力逆接続保護の働きとは無関係です。
(ただし、出力ON時の残留電圧がD(出力逆接続保護用ダイオード)の順方向電圧分、増加します。)

図4

図5

出力逆接続時のD(出力逆接続保護用ダイオード)の役割

上記、図1と図2は、それぞれFX-501(Ver.2)、CX-400シリーズ(Ver.2)の入・出力回路図です。
バージョンアップに伴い、出力逆接続保護用ダイオードが付加され、内部回路破損が防止できるようになりました。
では、バージョンアップ前の入・出力回路(図6、図7)において、出力にDC電源を逆接続した場合(出力にDC電源の0Vが接続された場合)は、どうなるでしょうか？

図6はFX-501(バージョンアップ前)の入・出力回路図です。
この回路部において、出力-0VV間にDC電源が図6のように逆接続されると、ZD(サージ電圧吸収用ツェナーダイオード)を通じてOVからOUT方向(矢印方向)に過大な電流が流れてしまい、ZDが破損するおそれがあります。
D(出力逆接続保護用ダイオード)は、この電流を阻止するように働きます。

図6 FX-501(バージョンアップ前)入・出力回路図

図7はCX-400シリーズNPNトランジスタタイプ(バージョンアップ前)の入・出力回路図です。
この回路部において、出力-+V間にDC電源が図7のように逆接続されると、Tr(出力トランジスタ)を通じて+VからOUT方向(矢印方向)に過大な電流が流れてしまい、Trが破損するおそれがあります。
D(出力逆接続保護用ダイオード)は、この電流を阻止するように働きます。

図7 CX-400シリーズNPNトランジスタタイプ(バージョンアップ前)入・出力回路図

地球と人にやさしいセンサへ

誤配線によるセンサの破損は、言うなればユーザ側責任ですが、故意の誤配線は考えにくく、"ヒューマンエラー"によるものと考えられます。"ヒューマンエラー"は起こり得るものであり、メーカ側は"ヒューマンエラー"を想定して設計すべきであると考えます。
部品コストは増えますが、センサの出力回路にD(出力逆接続保護用ダイオード)を付加しているのは、このためです。