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スイッチング電源

スイッチング電源とは/基本構成/用語説明

スイッチング電源とは

スイッチング電源とは安定化電源の一種で、半導体スイッチのON/OFFを制御・整流することによって安定した直流電圧を出力します。小型・軽量で高効率を特長とし、情報機器や通信機器をはじめほとんどの電子機器の電源として使用されています。

スイッチング電源の基本構成

スイッチング電源は、スイッチング・レギュレータと呼ばれる電力調整部分にノイズフィルタ、起動回路、整流回路、過電流保護回路などの機能を付加したものです。右図は、スイッチング電源の基本構成を示したものです。整流された直流入力電圧がDC-DCコンバータにより、任意の直流出力電圧に変換されます。その誤差電圧によって制御回路を通して半導体スイッチのON/OFF時間比を変調させ、誤差電圧を抑えるように出力電圧を調整します。
「スイッチング電源の基本構成」の説明画像

スイッチング電源の用語説明

入力電圧および周波数

各仕様を保証できる入力電圧およびその周波数の範囲です。交流入力の場合は、実効値で表します。

「スイッチング電源の用語説明」の説明画像
効率

出力電圧と入力有効電力の比です。

「スイッチング電源の用語説明」の説明画像
入力電源

入力される電流の実効値です。

「スイッチング電源の用語説明」の説明画像
力率
「スイッチング電源の用語説明」の説明画像
リーク電流
入力からアースへ流れる電流です。
突入電流
入力が印加された瞬間に流れる電流です。スイッチング電源の場合、定常時の入力電流の数十~数百倍の大電流が流れ込みます。これはコンデンサを充電するために発生し、この弊害として電源外部に取り付けたヒューズの溶断、リレーやスイッチの溶着、ノーヒューズブレーカー(NFB)のしゃ断等があります。そのため、突入電流防止回路を付けて突入電流を制限しています。
定格電圧
直流出力電圧です。
定格電流
負荷に連続して供給可能な電流です。使用周囲温度や取り付け方法によって供給可能な電流値が変わりますので、詳細は取り付け方法や出力ディレーティング特性をご確認ください。
リップルノイズ電圧
直流出力電圧に重畳されるリップルおよびノイズ成分です。
起動時間
入力が印加された後、出力電圧が90%に立ち上がるまでの時間です。
出力保持時間
入力をしゃ断後、規定以上の電圧を保持している時間です。
高調波電流規制
スイッチング電源などのコンデンサインプット型整流回路や、位相制御をする回路が含まれている機器の入力電流波形は正弦波とならず、波形が歪んで高調波電流が発生します。高調波電流歪みは機器単体ではほとんど問題になりませんが、同時に多数使用されると高調波電流は無視できない大きさになり、発電・配電設備への障害や隣接機器への誤動作などが発生する可能性があります。高調波電流を規制する規格が、国内外で制定されています。