スイッチング電源がどのようなものか考えよう！

最終更新日 2024年4月8日 by muscxs

生活家電やパソコンなど、人々の生活にとって家電は大きな役割を担っているものの1つです。
そして電化製品を使用するときに必要なのが電源です。
例えばノートパソコンを使用する場合には、黒いACアダプターが電源となります。
パソコンの中には基板がありますが、ICと略される半導体集積回路は基板上にあります。
そしてスイッチング電源は、電子機器に内蔵されているICなどの電子部品にエネルギーを供給する役割を担っているものです。

多くの電子部品は低圧の直流電圧（DC）で動作している

人々が使うことが多い電化製品において、多くの電子部品は低圧の直流電圧（DC）で動作しています。
マイクロプロセッサやモーターやセンサーなどは直流電圧で動いているのです。
ではモーターやセンサーなどの電子部品に、交流電圧（AC）をかけるとどのような影響があるのでしょうか。
実は電子部品に交流電圧をかけると、電子部品は壊れてしまいます。
壊れることがないように、ACアダプターやスイッチング電源によって低圧の直流電圧に変換しているという点を押さえておきましょう。

電子部品が直流電圧で動くことで工場内のシステムが稼働している

家電製品の話だけではなく、工場や企業などで使われている装置や機器もパソコンと同じように内部にはモーターやファンなどさまざまな電子部品が存在しています。
その電子部品が直流電圧で動くことで、工場内のシステムが稼働しているのです。
もしも交流電圧がかかってしまうと、工場内のシステムが正常に稼働せずにさまざまな影響が出てしまうかもしれません。
安定した動作を実現するために、スイッチング電源は安定した直流電圧を装置側に供給する役割を担っています。
安定した直流電圧を供給することから、直流安定化電源と呼ばれることもあります。

人々の生活の中でのスイッチング電源の役割

では実際に人々の生活の中で考えた場合、スイッチング電源はどのような役割を担っているのでしょうか。

小型化・軽量化した直流安定化電源を実現

注目するべきポイントとなるのが、小型化・軽量化した直流安定化電源を実現しているという点です。
ACアダプターが登場したといっても、大きくてかさばってしまうと持ち歩くのに不便です。
実は携帯電話のACアダプターにも利用されていて、小型化・軽量化しています。
小型化・軽量化した電源があることによって、携帯電話が持ち運びやすくなってIT社会の発展に貢献している技術力だという点も押さえておきましょう。

寿命が長くなった

ほかにも注目するべきポイントの1つが、寿命が長くなったという点です。
直流安定化電源という言葉からもわかる通り、電力を供給するだけではなく安定して供給できる電源というのがポイントの1つです。
すぐに電力供給ができなくなる状況だと、長く安心して電子機器などを利用することができません。
携帯電話など長く人々が使うものにも内蔵されている技術のため、安定性だけではなく長い寿命も求められていてそのように作られているという点を押さえておくことも必要です。

スイッチング電源が開発されるきっかけ

実際にスイッチング電源が開発されるきっかけになったのが、月にロケットを打ち上げるために開発した小型軽量の電源です。
宇宙にロケットを飛ばすために、電源が重いとその分だけ必要なエネルギー量が多くなります。
一方で電源の小型化・軽量化を実現することができれば、ロケットを宇宙に飛ばしやすくなるのです。

スイッチングによって小型化を目指すといっても、周波数に合わせたノイズに注意する必要があります。
コンデンサを出力端子につけることで、ノイズのヒゲの先をカットすることは可能です。
しかしすべてをカットできるわけではないので、各国が安全規格や法令の規制によって安全に利用できる仕組みを整えています。

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スイッチング電源の種類

またスイッチング電源といっても、複数の種類があげられます。
代表的な種類としてあげられるのが、出力電圧を一定にする「定電圧電源」と出力電流を一定にする「定電流電源」になります。
定電圧電源だけではなく定電流電源が必要な理由の1つが、使う場面によってどのような電源が必要かという点には違いが存在しているためです。
例えばLEDやバッテリーの場合には、定電流であることが大切です。
しかしLEDやバッテリーには定電流が必要といっても、デイ電流電源のメーターは多くありません。
そのため定電流電源の種類も少ないため、カスタム電源を採用しているというケースも多くなっています。

まとめ

また「標準」や「カタログ」さらには「カスタム」などの種類もあげられます。
複数の種類があるといっても、標準とカタログは、基本的に同じ意味で使われています。
メーカーがカタログやホームページ上で、製品の仕様や寸法などを載せて不特定多数のユーザーに対して販売している電源の種類を指します。
一方で企業などが使う状況に合わせて設計・製造された電源が必要な場合もあります。
そのような場合には、カスタム電源や特注電源が使われるケースも見られます。
使われる場面によって、どのような電源が必要かという点には違いがあります。
さまざまなニーズに対応できるという点を押さえておきましょう。