DC/DCコンバータの入力に「トランジスタによる低ドロップ型の逆接続保護回路」を追加するとは？

電子機器の中には、電源を間違ってつないでしまったとき（プラスとマイナスを逆に接続する「逆接続」）に、回路が壊れてしまうものがあります。特に、DC/DCコンバータという電圧を変換するための重要なICは、逆接続に非常に弱く、壊れやすい部品のひとつです。

逆接続とは？

たとえば、次のようなケースを想像してください。

• 機器を2本の電線でつなぐとき、誤って＋と−を逆にしてしまう

• バッテリーや外部電源をつなぐとき、配線ミスで極性が反対になる

このようなとき、電源ラインに−10V、−24V、あるいは−48Vといった強いマイナス電圧が入る可能性があります。

逆接続がDC/DCコンバータに与える影響

DC/DCコンバータは、本来「正しい電圧範囲で、正しい極性で」動作するように設計されています。
多くのICは、−0.3V程度までしか逆電圧に耐えられません。
これを超えると、IC内部の回路が破壊されるリスクがあります。

解決策：「トランジスタによる低ドロップ型逆接続保護回路」

この問題を防ぐために回路に追加されるのが、「トランジスタを使った逆接続保護回路」です。

中でも、電源ラインの電圧降下を最小限に抑える設計を「低ドロップ型（low-drop）」と呼びます。
たとえば、「PチャネルMOSFET」と呼ばれるトランジスタを使うと、

• 正しい接続：MOSFETがオンになって電流がスムーズに流れる

• 逆接続：MOSFETが自動的にオフになり、ICへの逆電圧を遮断する

というしくみで、効率を落とさず、安全性を高めることができます。

ダイオードではだめなの？

逆接続保護にはダイオードを使う方法もありますが、

• 電圧を0.4～0.7Vほど消費してしまう（→効率が悪い）

• 電源が弱い（たとえば24Vループ回路など）と、電圧ドロップが致命的になる

といった理由から、最近はトランジスタ（MOSFET）による保護が主流です。

このような回路は搭載すべき？

結論から言えば、はい、搭載すべきです。

特に以下のような条件がある場合は、逆接続保護はほぼ必須といえます：

• 装置が現場で配線される（人手で電源をつなぐ）

• 2線式電流ループやバッテリー接続など、逆極性のリスクがある

• 製品の信頼性や安全性が求められる（たとえば産業機器やセンサ）

逆接続が一度でも起きれば、電源ICやDC/DCコンバータが即座に破損し、
最悪の場合は周囲の回路や基板までもが故障します。
数円〜十数円の保護部品でそれを防げるのであれば、**「搭載しない理由はない」**とも言えます。

実際に回路図を描いてみた

「PチャネルMOSFETによる逆接続保護回路」の簡単な例です：

+Vin（正電源）
│
│
┌─▼───┐
│ P-MOSFET │
└─┬───┘
│
├───→ DC/DCコンバータのVin端子
│
GND（負電源）

※ゲートは抵抗でGNDにプルダウン

このように、PチャネルMOSFETを1個追加するだけで、
逆接続時には自動的に電流を遮断し、ICの破壊を防ぐことができます。

しかも、MOSFETは順方向に動作している間、電圧降下（ドロップ）も非常に小さく（数十mV程度）、電力ロスも最小限です。

まとめ

「トランジスタによる低ドロップ型の逆接続保護回路を追加する」とは、
回路を逆につないでしまっても壊れないようにしつつ、効率も犠牲にしないスマートな設計方法です。

DC/DCコンバータを使った設計においては、信頼性を高めるための基本的な工夫のひとつとして、多くの実装例で採用されています。

• DC/DCコンバータは逆接続に非常に弱いため、保護回路はあらかじめ設計に含めるべき

• トランジスタ（MOSFET）を使った低ドロップ型保護は、効率と安全性の両立が可能

• 「壊れるかもしれない」より、「壊れない仕組みを作る」設計がプロフェッショナル