¥0

    電源設計

    Power management
    電源設計は、電気・電子設計において、製品の性能とエネルギー効率を最大化するために考慮すべき重要なポイントです。

    本記事では、主要なスイッチング電源(SMPS)とリニア電源についての概説、および、電源設計向け商品ご紹介いたします。

    組込み電源

    電源設計には、電源IC、スイッチング電源、リニア電源などのソリューションがあります。

    電源管理集積回路(PMIC)は、通常、電力の変換や制御機能のあるチップが搭載されています。PMICを使用することにより、電源設計が大幅に簡素化されます。電圧レギュレータやスイッチングコントローラなどの単一機能として、また、電力変換、監視、シーケンシングなどの複数の機能を持つPMICデバイスとして使用できます。

    完成した電源ソリューションとしては、組込み電源が使用できます。これらは、機器にすぐに設置でき、単一あるいは複数の電圧レールを備えるリニア・SMPSオプションも提供します。

    DC-DCコンバータ

    DC-DCコンバータは、DC電源にDC電圧レールの追加が必要な場合のソリューションです。通常、基板に実装され、、定格電力は最大200W。DC-DCコンバータは、直流電圧を、昇圧、あるいは、降圧し、通常90%を超える効率で動作します。

    スイッチング電源 & リニア電源

    主要な電源として、スイッチング電源とリニア電源の2種類があります。

    どちらを選択する場合でも、以下について検討する必要があります。:

    • 力率、回路保護、ノイズ、過渡応答時間
    • 安全性・電磁両立性(EMC)
    • 効率
    • 上記のすべてに関連する業界標準や法律(PSE、EMC指令、CE、TÜV、FCC、UL認証など)


    スイッチング電源(SMPS)

      Input:入力
      Connectors:コネクタ
       コネクタは仕様に応じて選択します。
      Protection:回路保護(一次側ヒューズ)
      Input Filter:AC電源フィルタ
       商用電源線から機器に侵入する電磁ノイズを除去します。
      Rectiffier:整流器
       交流を直流に変換します。

      PFC:力率補正
       交流を直流に変換します。
      Switcher:スイッチング回路
       
    交流を直流に変換します。
      Transformer:電力変換(トランス)

       ある交流電圧を別のAC電圧へ降圧(ステップダウン)、または昇圧(ステップアップ)します。
       一般的には、ラミネート加工コアやトロイダルが使用されます。
       トロイダルは、外部磁場を減らし、特定の電力定格に対してサイズを小さくできるといった利点があります。

      Output Filter:平滑回路
      Protection:回路保護(二次側ヒューズ)
      Output:出力
      Control:制御信号
      Feedback:フィードバック
      SMPS Controller:スイッチング電源(SMPS)コントローラ

    スイッチイング電源(通称SMPS)は、リニア電源と比較して、小型、軽量、低コスト、高効率になります。
    その反面、複雑で、部品点数が多く、設計上考慮する事項が増加しますが、エネルギー損失を最小限に抑えるために、SMPS制御の改善が重要になってきています。
    スイッチング電源という名称は、スイッチング電源では整流された電流を高周波トランスに送り込むために、トランジスタやMOS FETなどの半導体素子で高速スイッチング(On/Off)することでパルス波の交流に変換することに由来しています。

    高周波(通常10kHz~1MHz)のため、小型、軽量、安価なコンデンサやトランスを使用できます。
    この高周波交流電流が整流され、直流電圧として出力されます。
    理想的な環境では、理論上、SMPSは電力損失を発生しません。

    リニア電源 / 電圧レギュレータ

      Input:入力
      Connectors:コネクタ
       コネクタは仕様に応じて選択します。
      Protection:回路保護(一次側ヒューズ)
      Input Filter:AC電源フィルタ
       商用電源線から機器に侵入する電磁ノイズを除去します。
      Transformer:トランス
       ある交流電圧を別のAC電圧へ降圧(ステップダウン)、または昇圧(ステップアップ)します。
       一般的には、ラミネート加工コアやトロイダルが使用されます。
       トロイダルは、外部磁場を減らし、特定の電力定格に対してサイズを小さくできるといった利点があります。

      Rectiffier:整流器
       交流を直流に変換します。
      Output Filter:平滑回路
      Regulator:レギュレータ
       直流電圧を、更に低い安定した直流電圧に変換します。
      Protection:回路保護(二次側ヒューズ)
      Output:出力

    リニア電源は、設計がシンプルですが、やや旧式で、原理的に低効率になり、昨今のエネルギー効率要件への対応が難しくなることがあります。基本機能は、供給電圧を、負荷機器のより低い要求電圧に変換します。

    電源には、一定の電圧がを出力することが求められますが、供給元が不安定なため、安定していません。したがって、リニア電圧レギュレータが、出力電圧を安定させるために使用されます。


    スイッチング電源 & リニア電源設計向け商品一覧

    電源設計用コネクタ

    電力が供給されるすべてのシステムは、安全で信頼性が高い必要があり、適切なコネクタを選択することが重要です。
    RSでは、基板向けの小さな端子台から大型の産業用プラグにいたるまで、安全に電力を供給できるコネクタを幅広くご用意しています。

    電源トップブランド製品一覧

    © アールエスコンポーネンツ株式会社 〒240-0005 神奈川県横浜市保土ヶ谷区神戸町134番地 横浜ビジネスパーク ウエストタワー12階
    コールセンター:045-335-8888 (平日 9:00 - 18:00)