104-3/3 スイッチング電源

スイッチング電源はエネルギーの変換効率100％に向けて進化が進みます。

パソコンMPUの低電圧大電流化に関し電波新聞２００７年１０月１日は「MPU電源に代表されるように、出力の低電圧、大電流化と分散化給電への対応が注目されるが、MPU電源では、1.2Vで80A程度が要求されている。通信電源のブリックコンバータ(DC-DCパワーモジュール)では八分の一ブリックサイズで、既に3.3V20Aが、2.5V25Aが達成され、さらに低電圧、大電流化の動きを示している。」と報道されていました。電源を細かく制御することで、低消費電力化や待機電力の削減が進められています。
スイッチング電源とは、商用電源又は直流電源を入力とし、半導体の高速スイッチにより数十KHZから数MHZの高周波電力に変換した後で、制御・整流を行い所定の直流を得るものです。部品構成からみたスイッチング電源とは、電子基板の上に、スイッチング素子(パワーMOSFETなどのトランジスタ)、整流素子(SBDなどのダイオード)、制御ICやDC-DCコンバータ、電源トランス、コンデンサ(導電性高分子コンデンサやタンタルコンデンサなど)、抵抗器(低抵抗器やヒューズ抵抗器など)、パワーインダクタ(チョークコイル)、フォトカプラなどの電子部品を実装した電子部品です。
最近は分散給電のPOL(Point Of Load)用で、AC-DCコンバータで中間バス電圧に変換しておいて、電子基板の上に配置した複数個のDC-DCコンバータで更なる低電圧大電流に変換して給電する方式が増えています。
直流安定供給のためのスイッチング電源ではありませんが、太陽電池からの直流を交流変換して家庭用交流電源を供給するパワーコンディショナーに関し、三菱電機が2007年10月に「業界最高の変換効率となる97.5%を達成した製品を発売開始します。業界で初めて階調制御インバータ方式を採用し、心臓部となるパワーモジュールに新開発の階調制御用MOSFETモジュールを搭載し、電力変換時の損失を従来比44%低減しました。太陽光発電システムの効率向上のためには、太陽電池(セル・モジュール)の効率・出力の追求だけでなく、パワーコンディショナーの電力変換効率の追求も必要です。」と発表していました。