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降圧レギュレータについての概要、用途、原理などをご説明します。また、降圧レギュレータのメーカー13社一覧や企業ランキングも掲載しておりますので是非ご覧ください。降圧レギュレータ関連企業の2025年1月注目ランキングは1位:日清紡マイクロデバイス株式会社、2位:グローバル電子株式会社、3位:Texas instrumentsとなっています。
降圧レギュレータとは、汎用的な直流の電圧を入力して、入力した電圧を降圧して、入力した電圧より低い直流の電圧を出力する電源回路です。
入力電圧が多少変動しても、一定の安定した直流電圧を生成し、出力します。降圧レギュレータは、汎用的な電圧から目的に合った特定の電圧を生成し、電子機器内の回路に任意の電圧を供給します。
降圧レギュレータは、電気回路に供給する出力電圧値を調整したい時に使用されます。一般家庭の電源コンセントは、交流電源の100Vですが、各種電子機器内の電気回路の多くは、直流電源で動作します。したがって、電源コンセントから供給した交流電源を直流電源 (DC) に変換する必要があります。
電子機器にマイコンやロジックICなどのICなどが搭載されている場合は、DC5VやDC3.3Vの電圧を各ICに供給する必要があるため、交流100Vから変換した直流電圧をさらに降圧させなければなりません。そのようなときに、降圧レギュレータが使用されます。
降圧レギュレータには、シリーズレギュレータとスイッチングレギュレータがあります。
シリーズレギュレータの構成ブロックは、制御素子、制御回路、基準電圧源の3つです。一般的に、制御素子はバイポーラトランジスタを使用し、電源入力部と電源出力部の間にレギュレータを直列接続し、入力電圧より低い出力電圧を生成します。
制御回路の目的は、レギュレータ内部の基準電圧源を基に、バイポーラトランジスタのコレクタ、エミッタ間の電圧を制御することです。トランジスタを制御することで、入力電圧の変動や出力電流の変動が発生しても、出力電圧を一定電圧にすることができます。
入力電圧と出力電圧の差分は、トランジスタが熱として消費します。トランジスタの消費電力は、コレクタ、エミッタ間の電圧とコレクタ電流の積になり、シリーズ方式のトランジスタの消費電力は、入出力電圧の差分と出力電流の積です。
シリーズレギュレータのメリットは、トランジスタをON/OFFスイッチしないためノイズが少ないことです。デメリットは、トランジスタの消費電力が大きくなり、発熱することと、出力電流を大きくできないことが挙げられます。
スイッチングレギュレータの構成ブロックは、出力をON/OFFするスイッチング素子、制御回路と電圧平滑回路です。一般的に、スイッチング素子はFET (Field Effect Transistor) を使用し、電圧平滑回路はインダクタとコンデンサを使用します。
制御回路の目的は、出力電圧が目標の電圧値になるように、スイッチング素子FETをON/OFFすることです。インダクタとコンデンサの目的は、ON/OFFされた出力電圧を平滑して安定した直流電圧にすることです。
一般的に、FETのスイッチングは、パルス幅変調方式を採用しています。FETのスイッチング周期は一定ですが、出力電圧の生成状態に応じて、FETをON/OFFする時間の比率を変更します。
スイッチングレギュレータのメリットは、FETをON/OFFしている分、消費電力がシリーズ方式に比べて少ないので出力電流を大きくできることです。一方で、デメリットはFETをON/OFFした際に、発生するノイズが大きくなることです。
シリーズレギュレータは、負荷電流と消費電力が比例するため、負荷電流を大きくすると、部品の発熱量も多くなります。一方、スイッチングレギュレータは、出力電圧の状態によってFETをON/OFFする動作のため、出力電流による発熱の影響が少ないです。出力電流を大きくしたい場合は、スイッチングレギュレータを選択します。
シリーズレギュレータよりも、スイッチング方式の方が回路動作が複雑です。外付け部品として、インダクタ、コンデンサやダイオード等が必要になります。回路規模も大きくなり、部品コストも高くなる点を考慮しなければなりません。コストを安く抑えたい場合は、シリーズレギュレータを選択します。
参考文献
https://techweb.rohm.co.jp/knowledge/dcdc/s-dcdc/02-s-dcdc/90
*一部商社などの取扱い企業なども含みます。
2025年1月の注目ランキングベスト3
注目ランキング導出方法| 順位 | 会社名 | クリックシェア |
|---|---|---|
| 1 | 日清紡マイクロデバイス株式会社 |
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| 2 | グローバル電子株式会社 |
42.9%
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| 3 | Texas instruments |
14.3%
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