安定化電源のメリット

低消費電力と高効率。図 1 に示すスイッチング電源回路では、トランジスタ V は、励起信号の下でオン-オフとオフ-の間のスイッチング状態で非常に速いスイッチング速度で交互に動作します。周波数は一般に 50kHz 程度ですが、一部の技術先進国では数百 kHz、あるいは 1000kHz 近くに達することもあります。これにより、スイッチング トランジスタ V の消費電力が非常に低くなり、電源の効率が大幅に向上し、最大 80% に達します。

小型で軽量です。スイッチング電源のブロック図は、かさばる電源周波数トランスが使用されていないことを明確に示しています。調整トランジスタ V での電力消費が大幅に低減されるため、大型のヒートシンクも不要になります。この 2 つの理由により、スイッチング電源は小型軽量です。

広い電圧調整範囲。スイッチング電源の出力電圧は励磁信号のデューティサイクルによって調整されます。入力信号電圧の変化は、周波数変調またはパルス幅変調によって補償できます。したがって、主電源電圧が大幅に変動した場合でも、比較的安定した出力電圧を維持できます。したがって、スイッチング電源は、電圧調整範囲が広く、電圧調整効果に優れている。さらに、デューティ サイクルを変更するには、パルス幅変調 (PWM) と周波数変調 (FM) の 2 つの方法があります。これにより、スイッチング電源の電圧調整範囲が広いだけでなく、電圧調整を実現するためのさまざまな方法が提供されるため、設計者はアプリケーションの要件に応じてさまざまなタイプのスイッチング電源を柔軟に選択できます。

フィルタ効率が大幅に向上し、フィルタコンデンサの静電容量とサイズが大幅に削減されます。スイッチング電源は通常、リニア電源の 1000 倍である 50kHz で動作し、その結果、整流後のフィルタ効率はほぼ 1000 倍増加します。-半波整流とその後のコンデンサフィルタリングを使用しても、効率は 500 倍向上します。同じリップル出力電圧の下では、スイッチング電源のフィルタコンデンサの容量は、リニア電源のフィルタコンデンサの容量のわずか 1/500 ～ 1/1000 です。

回路構成も柔軟で多彩です。たとえば、自励式と外部励起式、パルス幅変調式と周波数変調式、シングルエンド式とダブルエンド式などがあります。設計者は、さまざまなタイプの回路の長所を活用して、さまざまなアプリケーションのニーズを満たすスイッチング電源を設計できます。