電源用ICの種類

電源ってなんですか

我々の身近にあるパソコン、AV機器などにはその電子機器の機能を実現させる為、多くの電子部品が搭載されています。電源とはこれらの電子部品を動作させる為に必要となる電圧/電流を供給する機能部を言います。



更にその機能は大別し、次の２つがあります。
　　■交流から直流への変換
　　■直流から直流への変換
次に各々について説明をします。

1．交流から直流への変換

〔変換の必要性〕
この電源部に対し電気は　大元の発電所からオフィス／家庭のコンセントに供給されます。このコンセントから供給される電気は交流100Vです。一方、電子機器を構成する電子部品の大半は直流で低電圧(例：3.3V、1.8V)にて動作をします。つまり、電子機器を動作させる為には、コンセントからの交流を電子部品用の直流に変換する必要があります。

尚、交流/直流に関してはFAQの製品共通の情報−基礎知識−電気「電気に関する単位の意味は？」を参照願います。

〔役割〕
電源部はコンセントの交流電圧を、電子部品が必要とする直流電圧に変換する役割を担います。この電源部の中で電源用ＩＣは整流回路出力を、必要とする安定した直流電圧へと変換する役割を果たします。



2．直流から直流への変換

〔変換の必要性〕
電子機器の小型化及び省エネ化の要求から電源部に対しコンパクト化、発熱の低減が強く求められています。このような要求を満たす方法にスイッチング電源があります。
他にバッテリーなどから供給される電気は、ある特定の直流電圧(例：12V)のみでしかも非安定な供給状況が見受けられます。一方、電子機器を構成する電子部品は異なる電圧(例：3.3V,1.8V)と精度、電流を必要としており、電子部品が要求する電源仕様を満足しません。従ってここでも変換が必要となります。
尚、スイッチング・レギュレータに関してはFAQの製品別の情報-リニアIC-電源用IC−電源用ICの種類「方式の違い」を参照願います。




〔役割〕
スイッチング動作による発熱の低減、更には電源部はバッテリーから供給される非安定な電圧を電子部品が必要とする安定した電圧へと変換する役割を担います。
次図のＤＣ−ＤＣ変換の中で電源用ＩＣはリップルなどを含む非安定な直流電圧を必要とする安定した直流電圧へと変換する役割を果たします。

(2006/02)

電圧変換の種類は

電圧変換には3種類あります。

[関連ＦＡＱ]
方式の違い
基本構成例
基礎

(2006/04)

電源用ICは、種類によってどのように違うのですか。

電源は、方式によって次のように分類され、各用途に応用するICがあります。

・リニア・レギュレータ
機能：入力−出力間の電力を連続的に制御し、不安定な入力電圧を電圧降下させて、安定した出力電圧を取り出します。



種類：シリーズ・レギュレータ(三端子レギュレータなど)、シャント・レギュレータがあります。入出力の電位差が1V程度でも動作するシリーズ・レギュレータを低飽和型(LDOタイプ)と呼びます。
特徴：電源がほとんど1チップ化されシンプルです。

・スイッチング・レギュレータ
機能：入力をON/OFF制御して、平滑回路で一定電圧を出力します（PWM制御）。



種類：絶縁型（AC−DCコンバータ）、非絶縁型（DC−DCコンバータ）があります。
用途：昇圧/降圧/反転のAC−DCコンバータ、DC−DCコンバータに利用されます。
特徴：発熱が少なく高効率で、大電力電源に対応可能です。

(2006/02)

シリーズ・レギュレータとシャント・レギュレータとの大きな違いは？

電圧制御に向け負荷に対する接続方法が大きく異なります。
シリーズ・レギュレータは負荷に対し直列(シリーズ)に接続することでレギュレータ出力電圧の安定を図ります。しかし、シャント・レギュレータは負荷に対し並列に接続することで出力電圧の安定を図ります。

(2006/02)

三端子レギュレータとは？

シリーズ・レギュレータの基本形で、端子が入力、GND、出力の3種類なので、一般にこのように呼ばれています。

低飽和三端子レギュレータとは？

一般の三端子レギュレータ（uPC78L00シリーズ等）は、出力段にNPN型のトランジスタをダーリントン接続しています。このため、動作に必要となる入出力間電圧差は、ダーリントン接続された出力段トランジスタのベース−エミッタ間電圧（0.7V×2=1.4V）より低くできません。
低飽和タイプのレギュレータでは、出力段トランジスタにPNPトランジスタを使用しており、小さな入出力間電圧差で使用できます。



三端子レギュレータの損失P_dは、次式で表されます。
P_d＝（V_IN−V_O）・I_O+V_IN・(I_bias+ΔI_bias1)
（V_IN−V_O）：入出力間電圧差
I_O：出力電流
I_bias：回路動作電流
ΔI_bias1：回路電流変化量
入出力間電圧差V_IN−V_Oが小さいほど，損失（発熱）が小さくなります。

注意　異常発振防止のため、低飽和三端子レギュレータの出力には、大容量のコンデンサが必要です（47uF以上など）。
このため、起動時などの低入力時に、比較的大きな回路動作電流が流れます。出力電圧の立ち上がりに、このピークが出てしまいますので、GNDに抵抗を挿入して出力電圧をシフトアップするアプリケーションは推奨できません。

(2006/10)

可変出力三端子レギュレータとは？

外部に付加する抵抗の値によって、出力電圧を変化させることができるレギュレータです。固定出力の三端子レギュレータにない電圧が必要なときに使用します。出力電圧の微調整もできるので、高精度な電圧が必要なときにも利用できます。

ON/OFF機能付きシリーズ・レギュレータとは？

三端子レギュレータに制御信号を追加し、外部のロジック信号で、電圧を出力させたり、停止させたりする機能を持ったシリーズ・レギュレータです。

2出力機能付きシリーズレギュレータとは？

入力電圧から２系統の出力電圧を出力するシリーズレギュレータです(１パッケージ化)。

〔例〕UPC37MxxシリーズはOUTPUT1(3.3Vまたは2.5V)：1A，OUTPUT2(1.8Vまたは2.5V)：0.5Aの出力機能を有するレギュレータです。

(2006/07)

シリーズ・レギュレータの品名には、uPC78L05のように、真ん中にアルファベットのつくものがありますが、どのように違うのですか。

この記号は、おおよそ次のような出力電流特性を表します（詳細はこちら）。

L：0.1A
N：0.3A
M：0.5A
(記号なし)：1.0A

(2005/11)