ACアダプター・スイッチング電源アダプターの製造・電子部品・電子機器などのご用命は大成エレクトロニクス株式会社へ


                                       

トップ>スイッチング電源とは?


 スイッチング電源とは?
 -----------------------------------------------------------------
スイッチング電源(スイッチングでんげん)は、入力電力から希望の出力電力を得る
電力変換装置において、電力を変換・調整するためにスイッチング素子(電気回路の
一部をON/OFFできる素子)を用いた電源装置

その中で特に、直流電力を別の直流電力に変換するDC-DCコンバータ、および交流
電力
を一定の直流電力に変換する整流装置によって構成された電源装置を指すこと
が多い。
それらはスイッチングレギュレータとも呼ばれる。

電圧降下をジュール熱として放出するシリーズレギュレータとは異なり、電力の損失
を少なくできるため、高精度・高効率を得ることができる。スイッチング電源には「降圧
(ステップダウン)、昇圧(ステップアップ)、昇降圧」という分類と「定電圧、定電流、定
電力」という分類がある。

この電源方式では、入力電圧とON/OFFの時間の割合(デューティー比、デューティ
ーサイクル)で出力電圧が決定される。このON/OFFの周波数は高いほどON/OFFに
よる電圧の変動(リプル)が小さくなり高速な応答が可能となるが、十分に配慮して回路
を設計しないと電磁波(ノイズ。不要輻射)を撒き散らしてしまう。

ちなみに、商用スイッチング電源の出力電圧制御は、AC電源整流後の直流をスイッチ
ングするための高周波のデューティ・サイクルを、負荷(出力)と並列接続の電圧検出
回路に接続した「フォトカプラ」(発光素子と受光素子を組み合わせた部品)の発光光量
で「負帰還」をかけること、により制御している。従って、電圧検出回路の回路定数を変
更することでスイッチング電源の出力電圧を固定−可変としたり、ある程度下げる改造
は可能である(出力電圧を上げる改造も可能だが回路に過負荷がかかるため、勧めら
れない)。

一般の電源には定電圧型が使用されるが、高輝度LED点灯回路ではそれほど高い電
圧を必要とせず、電流によって輝度を制御する方が容易なため、定電流型を使用して
いる。


 

 
スイッチング電源用語
 -----------------------------------------------------------
 ・効率
入出力される電力が変換される効率を値で表したもののことである。入力電力PINと、
出力電力POUTの比率によって表される。電力変換効率(η)は、「η=POUT/PIN」に
よって表される。
電力変換効率は、ηが1に近ければ近いほど効率が良いことになり、内部の損失が
少なくなる。従って、電力変換効率を向上させれば、その分だけ電源装置を小型化
することが可能である。出力電圧や電力によって多少の誤差はあるものの、スイッ
チング型電源については5V出力で75%以上、24V出力では80%以上が一つの目安
とになっている。

・スイッチング制御方式

パルス変調により電力を制御する、電源回路制御方式である。
スイッチング周波数が高いほど、受動素子の小型化と高速応答が可能になる。
軽負荷時にスイッチング周波数を下げて、スイッチング損失を減らし待機電力を減らす
制御も行われるようになってきている。

また、負荷素子の電圧の多様化に伴い、多種類の電圧を同時に出力する集積回路も
使用されている。



降圧型(ステップダウン)

降圧型は入力電流をON/OFFし、コイルコンデンサを用いた平滑回路によって平均
化して出力する。
出力電圧は最大で40〜60V(スイッチング素子毎に違う)で、出力電流は市販のデバイ
スでは最大100A程度となる。
現在では効率が最大で96%程度まで高められており大電力を必要とする回路に使用さ
れているが、 PC用電源などではコスト削減を追求するあまり、効率60%程度で力率
低い電源が使われているものが多い。
また、降圧型は多相(マルチフェーズ)もあり、これを使用すると出力波形が直流に近く
なることから、電圧・電流リップルが非常に小さくなる。
主な部品はスイッチング素子(大電力・高速スイッチング用)、コンデンサー、コイル、
ダイオード(主にショットキーバリアダイオード、フォトカプラ(出力電圧負帰還用))であ
る。



昇圧型

乾電池1本(1.5V)で白色LED(約3V)を点灯させる回路などで使用されている。
これは電流コイルに流し、トランジスター等でスイッチングすることでコイルの逆
電力
を利用する方式がほとんどである。 6Vから330Vを発生する回路も存在する。



・フライバック式

トランス(高周波用トランス、パルストランス)にパルスを入力し、相互誘導によって正負
電圧を作り出す方式である。この方式を利用した場合、入力と出力の間を絶縁すること
ができるので、1000V以上の高電圧も発生させることができる。出力電圧は、入力電圧、
トランスの巻き数比、デューティーサイクルによって決定される。


出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』より



















Copyright © 2003 Taisei Erectronicsco.,Ltd. All Rights Reserved.