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【今さら聞けない】 スイッチング素子編

2021年02月17日
技術ネタ

 
 

スイッチング素子について

 

今回はスイッチング素子について紹介いたします。

 
 
 

 
 

スイッチング方式の電源回路では交流と直流の変換が何度かあります。

 
 
 

 
 

スイッチング素子は、直流を高周波交流に変換する役割を持ち
トランス延いてはACアダプタの小型化に重要な部品となります。

 
 

では何故、高周波交流に変換する必要があるのでしょうか?

 
 

まずトランス小型化の原理としては下記式の通り、

 
 

 
 

周波数をあげれば、磁束密度が下がって温度上昇値に余裕ができ、
比較的放熱が苦手な小さいトランスでもオーバーヒートしづらくなります。

 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 

スイッチング素子は、“直流”をスイッチング(ON/OFFの切替)することで、
任意の周波数の交流(方形波)へと変換します。
スイッチング速度が早いほど、より高い周波数となり、より小型化が可能で、
DC出力が任意の値になるよう制御回路によって調整されます。
回路によって、数十kHz~数百kHz、商用周波数(50/60Hz)の数百~数千倍もの周波数です。

 
 

ただし、スイッチング時には小さな突入電流によるノイズ発生といったデメリットもありますので、
前々回に解説したラインフィルタ等でノイズ対策を考える必要があります。
⇒2020年12月16日配信 「【今さら聞けない】ACアダプタ主要部品 ノイズフィルター編」

 
 

スイッチング素子は、スイッチング速度(周波数)や定格電力によって
MOSFETやIGBT、バイポーラトランジスタ等、慎重な選定が必要です。
また、これまで主流だったSi(シリコン)材料ベースに代わって、
近年では5G時代を担う次世代パワー半導体としてSiCやGaNが注目されています。

 
 

弊社では複数のスイッチング素子から製品・使用環境に最適な部品を選定し、
大容量化、超高周波化が進む時代への対応を提案させていただきます。

 
 
 
 
 
 

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