電源の定格と測定技術の活用

電源の定格に関して、電子機器について学んでいる人には、しばしばいくつかの混乱があるようです。私は、「典型的なAC/DCウォールマウント電源は、ラベルに印刷された電流の正確な出力を持っている」と考えることについて、以前何人かに話をしたことがあります。これは、電圧やその他の関連仕様に関して、ほとんどの出力が正確な定格を表しているためかもしれません。ただし、実際には、電流の定格はほとんどの場合最大定格です。例えば、Digi-Key品番364-1285-ND、メーカー品番L6R48-120の最大定格電流は4Aです。私が見た限りでは、多くのラベルがこの事実についての言及を怠っていたり、このラベルを見て定格値だと思い込んでいたりします。

なぜこれが重要なのでしょうか?

多くの電源の最大定格電流は、4A以下のほぼすべての負荷がその電源を使用して動作することを意味しています。いくつかのタイプの電源には、必要とされる絶対的な最小出力負荷があるため、データシートを読むことが重要です。経験の浅いユーザーの多くは、4Aの消費量または任意の電源の最大定格(電源の種類によって異なる場合があります)を超えない限り、電源はいくつもの技術が組み合わさってできていることに気がつきません。

定格電圧

電源のもう1つの重要な仕様は電圧です。通常、電源には入力と出力の2種類の電圧があります。AC/DC電源の場合は、AC電圧がコンセントにより異なることがあり、一部のアプリケーションでは120VACではなく240VACを使用するため、入力電圧には幅を持つ傾向があります。例としてお示しした品番では、入力範囲は90~264VACとなっています。
エンジニアは、用途に応じてコンセント電圧を別のレベルに変換したい場合があります。出力電圧は、ほとんどの場合、正確な定格か、少なくとも予想される平均出力です。繰り返しになりますが、先に述べた品番を見ると、データシートには、予想される電圧出力は±5%程度の変動があり、予想されるリップルは1%未満であると書かれています。
これらの仕様が、品番のすべてのバージョンにおいてチャートで何を参照するかを規定しています。 電圧出力の精度とリップルについては、データシートを常に確認する必要があります。 一部の電源には、出力を可能な限り「フラット」または調整するための対策が組み込まれています。 これらの仕様の一部は、単純なアプリケーションには関係ありませんが、他の複雑なアプリケーションに非常に悪影響を与える可能性があります。 それはあなたが複数の方法で電圧を調整したいと思うときです。

さまざまな技術と電源

技術の中には、適切に機能し、期待される平均電流レベルで動作するようにするために、余分な部品が推奨されたり、必要とされたりして、より複雑になるものもあります。これが、受動部品と能動部品やデバイスの違いを知ることが重要な理由です。極性の判断については、状況によっては私の記事をご覧になることをお勧めします:部品に極性があるかどうかを判断する方法
パッシブなアイテムは、その仕様や動作を維持するために電力を必要としません(抵抗器、コンデンサ、インダクタ、導体、スイッチ、接点、およびその他の類似のアイテム)。これはまた、これらのコンポーネントは常に電力を消費する能力を持っているが、それ自体で電力を生成することはないことを意味します。アクティブなアイテムは常にある程度の外部電力を必要とし、既存の電力を変更する能力を持っています。アクティブなアイテムはそれ自体で電力を生成することはできませんが、電力を消費するため常に電源が必要です。
電流が一定値、電圧が一定値および電流・電圧がともに一定値という異なる電源のタイプもあります。一般的に、これらの電源は、LEDドライバなどの特定のアプリケーションのために構築されているか、または微調整された電流/電圧を必要とするアプリケーションのためにカスタムメイドされています。さまざまな種類の電源で疑わしい場合は、データシートをチェックすることをお勧めします。

出力の自動調整

ある LEDドライバは実際に技術によって出力の1つを自動調節できます。定電流ドライバは、ほとんどの場合、電圧出力範囲を持っており、それが上限と下限の範囲の間にある限り、駆動されているものに何でも自動調整されます。定電圧ドライバは、定格電流が最大出力である典型的なAC/DC電源のように動作する能力を持っています。LEDがこの定格電流値以下である限り、使用することができます。この場合、LEDの順方向電圧と定格電流によっては、直列に電流制限抵抗が必要になる場合があります。

実効抵抗

エレクトロニクス解析では、より複雑なシステムの解析に役立つ理論がいくつかあります。その一つが「実効抵抗」という考え方です。これは基本的に、システム内のパッシブデバイスの組み合わせをすべて1つの回路に組み合わせて特異値にし、そのシステムの総消費電力を効果的に計算できることを意味します。 今はマルチメータで全抵抗を読み取ることができるため、これは非常に簡単に実行できます。 この概念は、トランジスタ、ダイオード、およびその他の基本的なアクティブ部品を含むデバイスに常になんらかの抵抗が存在するため、アクティブデバイスにもある程度の誤差はありますが適用できます。

二乗平均平方根(RMS)測定

しかし、アクティブ部品はパッシブ部品とは非常に異なる挙動をするため、複雑さが増します。この場合、別の測定方法としては、電圧、電力、電流の二乗平均平方根を調べる必要があります。二乗平均平方根の測定は、いくつかのマルチメータで可能です:https://www.digikey.jp/short/4tpm90
これらには、「真のRMS」測定値を取得する機能があります。 システム内で電圧が変化すると予想される場合(ACまたはDCパルス/その他の波形)、特に重要です。オシロスコープのようなより複雑な分析デバイスに投資した場合、システムのトラブルシューティングに役立つ可能性のある多くの機能をカバーできる場合があるため、さらにメリットがあります。




オリジナル・ソース(英語)