電源に関するよくある質問

一般的な電源に関する技術的な質問への回答をご覧ください


絶縁型電源では、出力回路は入力回路からガルバニックに絶縁されており、通常は変圧器によって絶縁が達成されます。非絶縁電源では、出力の1つの端子は入力の1端末にDC接続されます。詳細を見る。


絶縁とは、最小電流流量を持つ2つのノード間でどれだけ電圧が印加できるかを示します。絶縁体とは、電圧が印加されると電流の流れを防止する非導電性材料です。詳細を見る。


ほとんどのAC入力では、入力電圧端子(ラインとニュートラル)が入力AC安全接地からガルバニックに絶縁されています。ただし、接地は、出力端子からガルバニック絶縁されていることも、されていないこともあります。「浮動」電源は、出力が接地からガルバニックに絶縁されている場所です。1つの出力端子が接地にDC接続されている電源の出力は、「接地参照」と呼ばれます。


最適な出力電圧制御のためには、+V/-Vコンバータの両方の出力に対してバランスの取れた負荷を印加する必要があります。+V出力はモニターされ、負荷の変化に応じて適切な電圧となるように調節されます。-V出力はモニターされていませんが、+V出力の特性と一致するように設計されています。電圧が正しく追跡されるように、両方の出力に一致した負荷を配置する必要があります。


出力電圧のトリミングは、電源制御ループ内部のフィードバックネットワークへのアクセスを提供することで達成されます。複数の異なる問題により、トリマー範囲制限が存在します。1つ問題となるのは、電源制御ループの安定性は、フィードバックネットワークの変更により変化していきます。もう1つの理由は、内部変調器のデューティサイクルは制限されており、出力電圧を変更することは、必要な変調器のデューティサイクルを変化することだからです。


ほとんどのウォールマウント型外部電源は、2芯導体(電源線とニュートラル線)のみで設計されているため、壁または電源タップのコンセントの方向に電源を差し込むことができます。これらの電源のDC出力電圧は、入力にAC安全接地が存在しないため、接地に対して浮動しています。


2芯電源コードには、電源線とニュートラル線の導体がありますが、3芯コードにはAC安全接地のための導体も含まれます。2芯コードの電源の出力には接地が存在しないため、接地に対して相対的に浮動した状態になります。慣例により、3芯電源コードを使用したデスクトップ電源の出力は、負の出力電圧端子を接地に接続します。


DC出力ケーブルがより長いと、負荷制御や電力変換効率がより乏しくなることにつながります。ユーザーアプリケーションでは、最小負荷規制値と外部電源用の最小電力変換効率レベルを設定した国際規定が必要となることが多々あります。太めのゲージの導体を持つDC出力ケーブルを使用すると、より長いDC出力電源ケーブルを使用できるようにできます。


ほとんどの内部AC-DC電源はIECクラスI(クラスIとクラスIIを参照)なので、従って3芯AC入力(電源線、ニュートラル線、アース線)を使用します。AC入力端子はLやNとラベル付けされていることがあります。この入力接地導体は3番目の入力端子に接続するか、該当するマークが付いたマウントねじに接続することもできます。一部の内蔵AC-DC電源はIEC Class IIとなっているため2つのAC入力導体のみが使用され、入力アース線の接続規定はありません。


ファン電圧は、ファンに外部から電源へと電力を供給するために使用されます。この電圧は通常、それほど良く特徴付けられてはおらず、電源の主出力でオンとオフを切り替えることができます。AUX電圧は、電源が外部AC電力を受け取る際に必要なハウスキーピング回路に電力を供給するためのものです。


LFM(リニアフィート/分)とCFM(平方フィート/分)は、両方とも電源におけるエアフローの手法です。CFMの値は、エアフローが測定されるエリアごとにLFM値を掛けることで計算されます。


オープンフレーム、uフレーム、密閉型電源装置はすべて、シャーシマウントされた内部電源のバージョンです。オープンフレーム電源にはベースプレートがあることが多いですが、側面と上部はオープンに開いています。uフレーム電源は、反対同志の2つの側面にベースプレートが巻き付けられています。密閉型電源装置は、電源の上部、下部、少なくとも2側面を覆う金属シャーシがあります。


入力電圧と負荷電流が変更されると、非安定化出力電源よりも安定化出力電源のほうがより安定した出力電圧に変更されます。詳細を見る。


DC-DCコンバータは、AC-DC供給で一般的に発生する標準化された入力電圧(120V~240V)を持っておらず、コンバータの入力電圧機能を簡潔に表示することを望んでいます。比率(1:1、2:1など)は、コンバータがデータシート仕様を満たす最小入力電圧の最大入力電圧に対する比率です。


そうです、CUIの一部の非絶縁型コンバータとCUIのすべての絶縁型コンバータは、ポジティブ入力電圧からネガティブ出力電圧を作成するために使用できます。非絶縁型コンバータについては、データシートのアプリケーションノートが、コンバータがネガティブ出力電圧を作成する能力があるかどうかを示します。すべての絶縁型コンバータは、ポジティブ出力を接地に接続することができ、ネガティブ出力は負電圧を生成します。


IEC 60601-1は、医療用電子製品を規制する一連の安全規制です。IEC 60335-1は、家庭用電子製品を規制する一連の安全規制です。IEC 62368-1は、インターネット通信技術とオーディオビジュアル・エレクトロニクス製品を規制する一連の安全規制です。


レベル VI、EU 2019/1782、CoCティア2は。外部AC-DC電源に必要な最小電力変換効率を適用する基準です。詳細を見る。


LPS定格電源は、IEC62368でひとまとめに規定されており、8A、100Wを供給します。LPS定格電源を使用することで、火災のリスクなしに低コストの電源ケーブルを使用できます。詳細を見る。


IECクラスI電源には、AC安全接地の接続があり、そのため、ユーザーと危険な電圧との間の絶縁を一層のみにすることができます。IECクラスII電源には、ACの接地接続がないため、ユーザーと危険な電圧との間には二重の絶縁か強化型絶縁を使用します。

クラスII電源は、接地接続を持たず、ユーザーと危険な電圧との間に二重の絶縁や強化型絶縁を使用するAC-DC電源のIEC定格に準拠しています。クラス2電源は、電源供給能力が限定されており、供給と負荷との間の配線は火災の危険が軽減されている電源のためのNECラベルです。詳細については、クラス2とクラスIIの電源の違いは何ですか?をご覧ください。


リップルとノイズを測定する場合、通常、対処すべき3つの条件があります。まず、データシートは通常、プローブが配置されているポイントで出力全体に配置する必要がある一対のコンデンサを指定しています。10µFの低いESR電解質と0.1µFセラミックコンデンサが一般に使用されます。次に、テストに使用するオシロスコープに20MHzの帯域幅を適用する必要があります。そして最も重要なことは、プローブ接続によって作成されたループエリアは、可能な限り小さくなければなりません。適切なプロービング技術の詳細については、電源でリップルと一過性を測定する方法、またはデモ動画をご覧ください。


出力リップルとノイズは、静電容量を追加し、出力コンデンサの効果的な一連の抵抗の低減や電源の出力にフィルタ―を追加することで低減することができます。出力静電容量は、起動動作に影響することがあり、追加できる量に対して制限があることがあります。


効率は、入力電力で出力電力を割ることで計算されます。特定の出力電力に対しては、効率がより低いということは、同じ出力を達成するためにより多くの入力パワーがかかることを意味しています。入力と出力間の電力の差異は、熱として電源内で放散される電力量です。AC入力に対しては、皮相電力ではなく、ワットで測定される有効電力を必ず使用してください。詳細を見る。


力率は、システムに供給される皮相電力(RMS電圧と電流の積)に対する、(実際の動作を実行する)有効電力との比率です。動作を実行しない皮相電力の成分は、無効電力とも呼ばれ、無効成分(コンデンサやインダクタ)内を循環します。無効電力は、基本波力率と歪み率の2つのコンポーネントから成っています。基本派力率は、電圧と電流間の位相オフセットの測定値です。歪み率は、信号の高調波成分の測定値です。詳細を見る。


制御された出力は、一定の値(CUIのAC-DCおよびDC-DC製品の場合は、様々な条件下で電圧)を維持するために様々な条件下で、一部許容範囲を指定してアクティブに制御されるものです。負荷制御は、負荷の変化によって引き起こされる出力電圧の変化における測定値です。ライン制御は、ライン(入力)電圧の変化によって引き起こされる出力電圧の変化の指標です。合計制御値が提供される場合もありますが、これはすべての条件を単一の許容値に組み合わせたものです。


MTBFとは、「平均故障間隔」のことで、製品の信頼性を表す指標です。これは修理可能なシステムに適用されます。一方、類似しているMTTF(故障までの平均時間)は、修理不可能なシステムに使用されます。この値は、異なる設計との比較に有用ですが、製品が予想される製品寿命の直接的な推定値としては見られません。MTBFの計算には異なる複数の基準があります。一般的に使用されている2つの基準は、MIL-HDBK-217FとTelcordia SR332です。詳細を見る。


ヒューズは通常、回路に含まれておりインターコネクト導体を保護しますが、回路内のコンポーネントは保護することはできません。CUI電源の場合は、電源の入力にはヒューズが存在します。電源の入力にあるヒューズは、過剰な電流を引き起こす内部故障が電源に発生した場合に、電源に給電する導体を保護します。ほとんどのCUI電源は、電源から供給される出力電流を制限する内部回路を備えており、過剰出力電流による損傷から電源を保護します。


電源には、高すぎる電圧が印加され内部コンポーネントが損傷を受けることから保護するための、最大入力電圧制限があります。最小入力電圧の仕様は、過度の電流による内部コンポーネントへの損傷を防ぐために必要となることがあります。特定の出力電力を供給するために、入力電流は入力電圧が減少する際に上昇します。多くのスイッチング電源の制御チップは、入力電圧に依存するデューティサイクルでも動作します。制御チップのデューティサイクルの限界は、入力電圧の動作範囲も制限することがあります。詳細を見る。


そうです、電源は、最大定格負荷電流より大きい負荷電流を使用することで損傷することがあります。データシートを確認することが推奨されますが、ほとんどの電源には、多すぎる負荷電流が消費されると電源の保護をする内部回路があります。この保護機能は、過電流保護(OCP)と呼ばれます。詳細を見る。


そうです、電源は、出力端子がショートすると損傷することがあります。データシートを確認することが推奨されますが、ほとんどの電源は、複数の出力端子が同時にショートすると電源を保護する内部回路を持っています。保護機能は、短絡保護(SCP)と呼ばれます。


そうです、電源は、最大定格動作温度よりも高い温度で作動することで損傷することがあります。データシートを確認することが推奨されますが、一部の電源では、内部コンポーネントの温度が高くなりすぎると、電源を保護する内部回路を持っています。この機能は通常、より高価な電源または複雑な電源でよく見られ、過熱保護(OTP)と呼ばれます。詳細を見る。


データシートを確認することが推奨されますが、多くの電源は、過電圧保護(OVP)と呼ばれる機能を持っています。この保護は、電源に内部の故障がある場合にその負荷を保護するように設計されています。この機能は、電圧が電源に逆に駆動する場合は、電源を保護することはできません。


電源の入力に大容量コンデンサを配置すると、電源が電力供給減に高速の過渡負荷をかける場合に充電を供給するために使用できます。静電容量なしでは、入力電圧は、電源のインピーダンスを流れる入力電流によって引き起こされる電圧低下によって、許容できない程低レベルにまで落ちることがあります。電源入力に小容量コンデンサを配置すると、電源が電源入力導体に対してノイズを制限するために使用することができます。


電源の出力に大容量コンデンサを配置すると、負荷が電源から高速の過渡電流を引き込む際の充電に使用することができます。静電容量なしでは、過渡負荷に対する電源の時間応答によって、出力電圧は許容外の低レベルにまで低下することがあります。電源の出力に小容量コンデンサを配置すると、電源からのノイズが電源出力に接続されている導体に伝導されるのを制限することができます。


電源の入力端子と出力端子の間にコンデンサを配置することで、電源からのEMC/EMIを最小限に抑えることができます。コンデンサを大きくすることでEMC/EMIの減衰効果を高めることができますが、コンデンサを大きくすると入力から出力までのリーク電流が増加します。このアプリケーションに使用されるコンデンサは、安全性を考慮した特殊構造でのコンデンサで、Yコンデンサと表示されています。


そうです、CUIの内蔵型AC-DC電源では、出力は入力から絶縁されていますが、ユーザーはAC入力の安全接地をDC出力接地に接続できます。CUIのDC-DC電源コンバータでは、出力は入力から絶縁されている場合、ユーザーはDC入力接地からDC出力接地へ接続できます。


出力センスピンは、一部の高電流または精密電源の設計で見られます。センスピンの目的は、負荷時に正確な出力電圧を維持することです。このセンスピンは、負荷時の電圧をモニターし、その電圧を内部制御ループから電源に戻します。出力導体を通って流れる負荷電流によって引き起こされる電圧低下は、このセンスピンによって補正されます。センスピンは、最適なパフォーマンスを得るために負荷時の電源出力ピンに接続する必要がありますが、出力電圧導体の電圧降下が問題とならない場合は、出力導体に沿ってどこでも接続できます。


電源上のコントロール(CTRL)か有効化ピンを使用して、入力電圧を印加や削除する以外の方法で電源の出力のオン/オフをおこないます。


コントロール(CTRL)またはイネーブルピンのポジティブ論理とは、高電圧が電源の出力をオンにし、低電圧が電源の出力をオフにすることを意味します。コントロールピンのネガティブ論理は逆の極性で動作し、低電圧では電源の出力がオンになり、高電圧では電源の出力がオフになります。制御電圧は通常、電源の入力電圧を参照しています。


そうです、絶縁型電源の出力電圧ピンは、接地に接続されている可能性があり、したがってポジティブまたはネガティブの出力電圧をアースに対して生成することができます。


多くの電源設計には、負荷が多すぎる場合に電源を保護するための出力過電流保護(OCP)があります。このOCPを実装すると、電流が多すぎると電源の出力は多くの場合シャットオフされ、少しの遅延後に自動的に再起動します。この負荷電流が過剰になったままになると、電源は再度停止します。そしてこのプロセスが繰り返されます。このOCPの方式は「しゃっくりモード」と呼ばれます。一例として、モーターを起動すると、過剰な電流を消費し、OCPが有効化される可能性があることが挙げられます。過電流を検出している最中にモーターの回転が開始し、「しゃっくり」の間に電源出力を遮断している間はモータの回転が遅くなることがあります。モーターのオンがサイクルごとに停止しない場合は、電源が正常にオンになる可能性があります。モーターが各サイクルの回転を停止した場合、その後、電源は引き続きしゃっくりモードになり、起動しません。


多くの電源設計では、負荷により多くの電流が消費される場合は、電源を保護するための出力の過電流保護(OCP)があります。このOCPを実装すると、電流が多すぎると電源の出力は多くの場合シャットオフされ、少しの遅延後に自動的に再起動します。負荷電流が継続して過剰になった場合は、電源が再度シャットダウンして、このプロセスが繰り返されます。このOCPの方式は「しゃっくりモード」と呼ばれます。コンデンサの充電は、過剰な電流を引き出し、OCPを有効化することができる事象の一例です。負荷コンデンサは、過電流が検出されている間に充電され、電源の出力が「しゃっくり」の間にシャットダウンしてる間に放電されます。負荷コンデンサが各サイクルで充電量ほど放電されなくなると、電源は正常にオンになります。負荷コンデンサが各サイクルを効果的に放電する場合、電源は引き続きしゃっくりモードになり、起動しません。

 
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