スイッチモード電源とリニア安定化電源の違い

スイッチモード電源とリニア安定化電源の違い

スイッチモード電源とは何ですか?

英語名の Switch Mode Power Supply (略して SMPS) は、ある種のスイッチング デバイスを使用して電源から負荷に電力を伝送する電源ユニット (PSU) です。 通常はACまたはDCですが、負荷はDCです。

スイッチモード電源の最も一般的な用途はコンピュータの電源ユニットであり、その高効率、低コスト、高電力密度により電子機器の標準タイプの電源となっています。

構造単位

スイッチモード電源は、高周波スイッチングレギュレータを使用して効率的に電力を変換し、出力を調整する安定化電源です。

スイッチング レギュレータも、リニア レギュレータと同様にトランジスタ (パワー MOSFET のような) ですが、違いは、SMPS のパス トランジスタが飽和状態に留まったり、常に完全にオンになったりするのではなく、完全にオンになっているということです。状態と非常に高い周波数のため、スイッチモード電源と呼ばれます。

スイッチング素子 (つまり、トランジスタ) がアクティブになる平均時間が短いため、熱として浪費または放散される電力の量は、線形安定化電源と比較して非常に少なくなります。 パス トランジスタ (またはスイッチング素子) での電圧降下が非常に小さいため、これにより SMPS の高効率動作が実現します。

主な利点

マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、LED、トランジスタ、チップ、モーターなどのほとんどの電子 DC 負荷は、バッテリーなどの標準電源から電力を供給されます。 残念ながら、バッテリーに関する主な問題は、電圧が高すぎるか低すぎる場合です。 したがって、SMPS は安定した DC 出力を提供します。

SMPS は多機能電源であり、昇圧、降圧、入力および出力の絶縁型電源など、アプリケーションの種類に応じてさまざまなトポロジを選択できます。

さらに、優れた SMPS 設計では、その効率は 90% 以上になります。 対照的に、線形安定化電源の効率はパストランジスタの電圧降下に依存しますが、いずれにしても、その電源効率はスイッチモード電源ほど高くありません。

電力効率とは何ですか? 例として、1.8V 負荷に降圧する必要がある 3V リチウム電池があり、100mA の電流を消費するとします。 トランジスタの熱として浪費される電力は 0.12W なので、電源効率は 40% になります。

さらに、SMPS IC にはディスクリート SMPS 設計の機能がほぼすべて備わっているため、エンジニアはカスタム プロジェクトの設計を試すことができます。