マガジン

今さら聞けないスイッチング電源の基本Vol.8

2019年11月20日
技術ネタ

 

 

リニア式レギュレータとスイッチング式レギュレータ編

 

 

車のシガレットソケットにプラグをつないで携帯電話を充電したことがあると思います。
車のバッテリは12Vですが、携帯は一般的に5Vで充電します。
車で充電するには、電圧を12Vから5Vに下げる必要があって、レギュレータと呼ばれるものを使います。
レギュレータにはリニア式とスイッチング式があります。
この2つの違いについて説明しようと思います。

 

 

リニア式レギュレータは、トランジスタなどの部品を組み合わせた構成で
スイッチング式レギュレータはスイッチ、コイル、ダイオードなどで構成します。
回路図は下記のようになります。

 

 

tech201912_04

 

 

それぞれのレギュレータの動作について、水路を流れる水に例えて説明してみます。
水路の深さが電圧に、流れる水の量が電流に相当します。

 

 

tech201912_01

 

 

リニア式レギュレータは、水路に板を差し込んで流れる水を堰き止めて必要な水深にするイメージです。
差し込む深さが深いほど、また流れる水が多いほど板にかかる負荷が大きくなります。
電気の世界ではこの負荷は熱に変わって発散してしまい、無駄に電力が消費されます。

 

 

tech201912_02

 

 

スイッチング式レギュレータは、行き止まりになった水路にポンプを設置して隣の水路に水を送り込むイメージです。必要な水深になるようにポンプで送るので無駄がありません。
またポンプで汲み上げるので、浅い水深から深い水深にすることも可能です。
(深くする「昇圧」にはスイッチとダイオードのつなぎ方を変える必要があります)
ポンプで送り込んだ時に、水面が波立つことがあります。
電気の世界ではこの水面の波立ちが問題になることがあります。

 

 

tech201912_03

 

 

 

 

どちらのレギュレータにも一長一短があり、状況に合わせて使い分けています。
一般に大きな電力を扱う時はスイッチング式、小さい時にはリニア式を使うことが多いです。

 

 

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