レギュレータの電力制限抵抗と発熱について

製品開発を行っています。
回路設計をお願いした会社から上がってきた回路図で試作をしたところ、
ROHM製のCMOSレギュレータBA33BC0FP(3.3V出力)の入力側に電圧を下げる意味で22Ω/2Wの電力制限抵抗がありました。
入力電圧は12Vです。
BA33BC0FPの最大入力電圧は、16Vとなっており、電力制限抵抗無しでも問題はないように思いますが、そうするとBA33BC0FPが発熱するのかと思います。
現在、電力制限抵抗の22Ω/2Wの発熱が大きく、触れないくらい熱いです。
また、筐体の中に基板を収めると、筐体自体が結構温かいです。

質問は、

１．BA33BC0FPに電力制限抵抗は必要か？
２．BA33BC0FPに電力制限抵抗無しで12Vを直接入力した場合、BA33BC0FPはだいぶ発熱するでしょうか？
３．BA33BC0FPに電力制限抵抗無しで12Vを直接入力した場合、BA33BC0FPの寿命は短くなるか？
４．発熱という問題を考えた場合、電力制限抵抗を22Ω/2Wから22Ω/5Wに変えることは意味があるか？

筐体にエアフローのための開口を多くとるということもありますが、できれば発熱は元から少なくしたいと思います。

ご教授いただければ幸いです。

No.3 ベストアンサー 回答者： m-jiro 回答日時： 2016/04/21 22:11

昔から使われているシリーズパスレギュレーターですね。

１．について
　なくても3.3Vは出ますが、ICはチンチンに熱くなります。22Ωでの発熱がICにプラスされます。
２．ものすごく熱くなります。ICの上限温度を超えます。
３．電子部品は温度が高いと寿命が短くなる傾向にあります。どの程度短くなるかわかりませんが、良いことではありません。
４．少しだけあります。5Wの抵抗の方が表面積が大きくなるのでその分表面温度は下がります。しかし発熱量(つまり抵抗器での消費電力)自体は変わらないので周辺の温度は変わりません。

12V→3.3Vでお使いのようですね。消費電流は200mA程度と推定しました。
すると、　22Ωの電圧降下は　22Ω×200mA ＝ 4.4V　発熱量は　4.4V×200mA ＝ 0.88W　
　レギュレーターの発熱は　( 12V－4.4V－3.3V )×200mA ＝ 0.86W　　合計で 1.74W の発熱。
データシートでは70mm四方の基板を放熱板とした場合、許容損失は周囲温度50℃で0.9W程度ですね。つまり現在の状態はほぼ限界と思われます。もし22Ωをナシにすると完全に許容温度を超えます。
発熱量を減らすには、消費電流を減らすか、入力の12Vを下げるしかないでしょう。あるいはスイッチング式のレギュレーターにするとか・・・

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。
また、わかりやすい回答ありがとうございます。
他の回答者の方のお考えも含めて大変参考になりました。
近頃はインターネットに沢山の情報があり、CPU周りと簡単な動作確認回路なら素人でも組めてしまいます。しかし、製品化を目指した回路設計と実装についてはプロにお願いしなければなりません。しかし、回路設計者の設計した回路の良し悪しと疑問点に対する考えを広くお伺いしたいという時にこのような質問サイトは大変助かります。
スイッチングレギュレータの検討も必要かと思っております。
ありがとうございました。

お礼日時：2016/04/22 20:59

No.5 回答者： angkor_h 回答日時： 2016/04/22 19:16

「電力制限抵抗」は発熱場所分散用です。

無ければ、レギュレーターに発熱量が移動するだけです。

なぜ設計者に質問しないのですか?　プライドですか?
設計者は机上だけ、実験者は現物確認、この両者の疎通が無ければ製品はできません。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。
別にプライドはありませんが、様々な考えを聞きたいというのが本音です。
同じ仕様で１０人の回路設計者に回路設計を頼むと１０の回路が上がってくると思います。それぞれの考えのもとに設計されると思います。設計を依頼した側からすると、実装コストや製品化のプロセスを考えると様々な考えを聞いてみたいと思う時があります。

お礼日時：2016/04/22 20:40

No.4 回答者： xs200 回答日時： 2016/04/22 11:20

1. 必要

2. 当然。抵抗の分も熱出すんですから。(12-3.3)*0.2がむだに熱になります。
3. 温度が10度上がると故障率は2倍に上がると考えておけばいいです。
4. 無意味

何倍も高いけど、こういう便利なのがあります。BA33BC0FPにヒートシンクや外付け部品をつけることを考えたら安いかも。効率83%。
http://rohmfs.rohm.com/jp/products/databook/data …

603円。
http://jp.rs-online.com/web/p/dc-dc-converters/8 …

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。
温度が１０度上がると故障率が２倍になる目安は助かります。今後参考にさせていただきます。製品のご紹介ありがとうございました。こちらも参考にさせていただきます。ハードウェアを知っている人の考える熱と一般人が考える熱には大きな違いがあります。使用者に不安を与えない為に製品が発する熱をコントロールするために筐体のエアフローや発熱部品のコントロールは大事なことと考えます。

お礼日時：2016/04/22 20:45

No.2 回答者： housyasei-usagi 回答日時： 2016/04/21 21:40

会社の事だったら，ここで質問しない方がいいよ。

この回答へのお礼

コメントありがとうございました。
まあ、会社ではありますが、弱小ですので。

お礼日時：2016/04/22 20:46

No.1 回答者： xpopo 回答日時： 2016/04/21 21:30

この３．３V電源の負荷電流はいくらなんでしょうか？それが重要です。

２２Ωの抵抗での電圧ドロップ分が分かれば負荷電流も計算できます。
抵抗２２Ωを無しにすればその２２Ωで発熱していた電力損失分が今度はレギュレータBA33BC0FPで発生することになってトータルの発熱量は変わらないです。さらにレギュレータBA33BC0FPの許容最大電力損失は1.2Wですが、それを超えてしまうかもしれません。でもそれは負荷電流が分からない限りはっきりしません。
それから、発熱を下げたいならばスイッチングタイプのDC-DCコンバータ電源にしなければなりません。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。
負荷電流は200mAプラスということかと思います。
トータル的な発熱は変わらないのですね。
基板上のパーツのライフも重要な関心事ですが、最も心配なのが筐体を触って感じる熱です。
使用者が不安に思わない程度まで下げないといけないと思っています。
１つの発熱部と２つの発熱部に分散した場合に、筐体の開口とかエアフローとかと関連して使用者が筐体の熱をどう感じるかに感心があります。

お礼日時：2016/04/22 20:52