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【コラム1】電源って面白いね

2014.10.06 Monday カテゴリ:コラム

今年還暦を迎え、あと何年アナログ回路を勉強できるのだろうかと小心者の私が悩んでいた折、社長から「電源についてコラムを書いてくれまいか」というお誘いを受けました。「主に電源を使う立場で記事にしていきたいがよいですか」と話したところ、「それでOK」ということでしたので、さっそく最初のコラムを書いてみました。

(心の声)
これは私の持論なのですが、若い方に技術を教えることより経験を教えたほうが伸びると思っていますので、たいしたこと無い私の経験ですが記事の中にどんどん入れていきたいと思っています。それとおやじギャグが大好きなので、息抜きにおやじギャグも入れていきたいと思っています(笑)。


最近、中国に出張する機会が増えてきました。先日は四川省に行ってきました。四川省というと、あの辛い料理で有名な所です。夜に屋台でウサギの肉なるものを頂きました。初めてでしたが、非常においしかったです。
近所の猫が寄ってきたので、その肉をあげたところ、おいしそうに食べるではないですか。「さすがに四川省の猫だ、辛くても大丈夫なんだ。」と感心して、「さぁ食え、さぁ食え」とさらにあげました。
猫もさんざん食ったので、そろそろ帰るようです。帰り際に「ら(辛)〜〜!」と鳴いて行きました。やはり猫も辛かったようですね(笑)。

 


 

 


●今はアナログ回路でもスイッチング電源を使用する時代になりました

私が若いころの電源というとリニア電源が主流でした。当時はアナログ電源とも呼ばれていました。これは、

・重い
・大きい
・値段が高い

という代物でしたが、ノイズを出さないというすばらしい特徴をもっていたため、多くのアナログ回路ではリニア電源が使用されていました。

(心の声)
昔は「アナログ回路ではスイッチング電源は使うな!」とも教えられました。

そういえば参考文献(1)に24年前に書いた記事がありますので、持っている方がいらっしゃいましたら再読願います。その中で図1のような記事を書いていました。
 

 

 





図1:質の良い電源とは(トラ技ORIGINAL3より)

 

 

 


「スイッチング電源はノイズが大きいからアナログ回路では嫌われている。だから、リニア電源の実験用電源を作ろう」と。この本ではアナログ回路の勉強を目的としていたので、当時はこの企画でよかったのです。

ところが今は小型化の時代です。重くて大きなリニア電源はほとんど使用されなくなりました。これに取って代わったのがスイッチング電源です。

スイッチング電源には以下の特徴があります。

・軽い
・小さい
・値段が安い

つまり、前述のリニア電源とは正反対の製品なのです。ひとつリニア電源に負けているのは、ノイズが大きいという特性です。

(心の声)
スイッチング電源をアナログ回路で使用できるようにする方法もコラムの中で紹介していきます。

しかしノイズが多少大きくても、スイッチング電源がもつ軽くて小さくて安いというメリットがはるかに重要になってしまったので、もはやノイズがどうのこうのと言える状況ではありません。アナログ回路もスイッチング電源とうまく付き合っていく時代になってしまったのです。

(心の声)
以前、CCDセンサのテスタを作ったことがありました。最初はスイッチング電源を使ったのですが、同軸ケーブルを長くするとノイズでS/Nが悪化してしまいました。納品日がすぐそこに迫っています。仕方がないので、急遽リニア電源に交換することにしました。納品して1週間後、客先より「S/NはOKでしたが、電源が重くてスペーサが曲がってしまったので、鉄の補強板をこちらで入れておきました」と一報がありました。そうです。

リニア電源は重かったのです!

まあぁ、恥ずかしい仕事でしたが、性能には満足していただけたので、ほっとしました。

●AC入力とDC入力がある

スイッチング電源には、

・AC入力
・DC入力

のものがあります。

AC入力は商用電源が入力になるのもので、入力電圧がAC85〜132VとかAC170〜264Vとかあるのがそれです。最近では海外でも使用できるように、AC88〜264Vのように入力電圧範囲が広くなっている製品もあります。これをAC−DC電源といいます。

いっぽうDC入力は入力がDC電圧のスイッチング電源になります。入力電圧がDC12V(10〜18V)とかDC24V(18〜36V)というのがそれです。これをDC−DC電源といいます。

(心の声)
AC−DC電源とDC−DC電源を比べたら、はるかに前者が難しくなります。というのは、AC−DC電源は商用電源(これを1次側といいます)に繋がりますから、安全規格や何やらが非常に厳しくなります。私の元いた会社では、絶対に1次側に繋がる仕事はとりませんでした(AC−DC電源は作るものではなく、買うものだと)。
ところがDC−DC電源は1次側には繋がりませんから、ずいぶんと楽になります。

参考に、私が昔作ったAC−DC電源とDC−DC電源の回路を紹介しておきます。もうだいぶ前の製品ですが、このようなスイッチング電源で動いていたのです。懐かしいですねぇ。
 

 

 

 





図2:A製品で採用されたAC/DC電源回路(AC100V入力、+5V、+15V出力)

 


 

 





図3:B製品で採用されたDC/DC電源回路(+5V入力、±5V出力)

 


しかし最近はコスト競争で、内製するより市販品を買ったほうが安く買えます。電源メーカは数万〜数十万台/月とかの価格で出してきますが、当時こちらは多くても100台/月程度ですからまったく価格で勝てる理由が見つかりませんでした。しかし、良い製品が安い価格で入手できるのであれば、ユーザにとっても大きなメリットです。持ちつ持たれつといったところでしょうか。


それでは、ちょうど時間となってしまいました。第2回を楽しみに。


●参考・引用*文献●
(1)松井邦彦:試作研究アナログIC/測定器回路の誕生、トラ技ORIGINAL3、1990年、CQ出版社。

 

 


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