電圧発生器とは
電圧発生器 (英：Voltage generator) とは、任意の電圧を高精度で発生させる装置です。
直流や交流の電圧を発生させることができ、実験や計測及び電気機器の試験などの用途に使用されます。計測機器メーカーから様々な種類の電圧発生器が販売されており、使用環境や用途・目的に応じて適切な製品を選定する必要性があります。
電圧発生器の使用用途
電圧発生器は以下の用途で使用されます。
1. 電子機器産業
電圧発生器は電子回路のテストや実験に広く利用されます。一例として、回路基板の動作を確認したり、信号の挙動を調査したりする際に電圧発生器が使用されます。設計段階でのシミュレーションにも利用され、製品の品質や性能を確保するために重要な機器の一つです。
2. 通信業
通信機器やネットワーク機器のテストには、電圧発生器が欠かせません。特にアンテナや受信機、送信機などのテストでは、指定された電圧を供給して通信品質を測定します。無線通信機器の出力波形を調整するために、一定の電圧や信号波形を供給する役割を担います。
3. 自動車
自動車業界では特に電気自動車のテストや、車両内の電子システムのテストに電圧発生器が使用されます。車両のバッテリーや電気系統の動作を検証する際に使用することが多いです。また、電子制御ユニットの動作確認にも電圧発生器が広く活用されます。
4. 電力産業
電力業界では、主に電力機器の試験に使用されます。トランスやスイッチギアなどの動作確認や、絶縁耐力試験などに活用されます。電圧発生器によって異常な電圧状況をシミュレートして、機器が実際の運転環境でも正常に動作することを確認するために使用することが多いです。
電圧発生器の原理
電圧発生器は入力された電源を基に出力する電圧を制御し、所定の値に設定する装置です。
直流の電圧発生器は、スイッチング回路を使って入力電圧を変換することで動作します。内部のトランジスタなどのスイッチを高速でオン・オフし、入力される電力を効率的に変換して、所定の直流電圧を出力します。電源を一時的に保持するために、バッテリーを内蔵した機器も多いです。
交流の電圧発生器は、発振回路を使用して一定の周波数・振幅の交流電圧を生成します。オシレータ回路を使ってRC回路やLC回路を組み合わせ、所定の周波数で電圧を発生させます。用途に応じて正弦波や方形波及び三角波などの様々な波形に変換可能です。また、高精度な周波数の調整が必要な場合には、位相同期回路などを利用して信号の安定性を保つこともあります。
電圧発生器の選び方
電圧発生器は以下の要素を考慮して選定することが重要です。
1. 最大電圧
最大電圧は電圧発生器が提供できる最大の電圧値です。用途によっては高電圧を必要とする場合があります。
たとえば、機器の耐圧試験や高電圧のシミュレーションが必要な場合、高い最大電圧を有する製品が必要です。最大電圧が低すぎると、使用する機器や実験に十分な電圧を供給できなくなるため、使用する電圧範囲に適した機器を選択することが重要です。
2. 分解能
分解能は電圧発生器が生成できる電圧の最小単位を示す指標です。分解能が高いほど微細な電圧調整が可能になため、精密な測定や高精度なテストには分解能が高い製品を選ぶ必要があります。高精度な製品では、nV単位での微細な調整が可能な場合も多いです。
3. 出力容量
出力容量は電圧発生器が供給できる最大出力電力を示す指標です。高出力容量の電圧発生器は大電流を供給できるため、負荷が大きい機器を駆動する際に重要です。大電流を必要とする電動機のテストや、負荷が高い回路の評価を行う場合には高出力容量のモデルを選択する必要があります。
4. インターフェイス
インターフェイスは電圧発生器とパソコンなどとの接続方法を指す指標です。インターフェイスの種類にはUSBやGPIB及びEthernetなどがあります。自動的なテストやデータ収集が必要であれば、PCとの接続が可能なインターフェイスを備えた電圧発生器が便利です。