直流安定化電源とは？シリーズ方式とスイッチング方式の違い・種類・使い方と選び方

直流安定化電源とは

直流安定化電源は、試作品や部品に、決めた電圧・電流の直流を送る電源です。電池やACアダプターと違い、電圧をつまみや数字で細かく決められ、流れている電流もその場で読めます。研究開発の試作、製品の検査、生産ラインの試験、エージングで使います。

比較ページには、研究開発・検査・試験で使う卓上型とラックに組む直流安定化電源を、方式ごとに代表の型式で載せています。機器に組み込むスイッチング電源ユニット、UPS、ACアダプター、交流安定化電源（AC電源）、回生・双方向電源は載せていません。

定電圧（CV）と定電流⁠（CC）

• 定電圧（CV）：決めた電圧を保って出す。ふだんの使い方
• 定電流（CC）：決めた電流を保って出す
• 定電圧で使うときも電流の上限を決めておくと、ショートや試作品の不具合で電流が増えても、決めた値で止まる

エー・アンド・デイは、AD-8735Dを「定電圧電源または定電流電源として2通りの使い方が可能⁠」と案内しています。

安定化のしかた：シリーズ方式とスイッチング方式

シリーズ方式（リニア・ドロッパ方式）

• 負荷に直列につないだ半導体（トランジスタ・FET）で電圧を合わせる
• リップルとノイズが少ない。アナログ回路やセンサーの評価に向く
• 重く大きくなりやすく、大きな電力には向かない

高砂製作所は「ドロッパー方式ともいい、スイッチングレギュレータ⁠に比べノイズが少ないのが特徴⁠」と説明しています。

スイッチング方式

• 半導体をオン・オフさせて電圧を合わせる
• 電力の変換効率がよく、小さく軽い
• リップルとノイズはシリーズ方式より大きめ

高砂製作所は、LX-2シリーズについて、同じ出力のドロッパ方式と比べて体積が約1/2、質量が約1/3と案内しています。

出力の数と範囲で分ける

1出力

• 1つの電圧を出すいちばん基本の形
• シリーズ方式とスイッチング方式の両方がある

多出力

• 1台に2〜3個の出力を持つ
• 出力どうしが絶縁されていれば、＋電源・−電源・±電源として使える
• 2つの出力を直列や並列にして、電圧や電流を増やせる機種もある（テクシオ・テクノロジー GPE-2323Aは直列で64V、並列で6A）

ワイドレンジ（可変電力型・ズーム）

• 定格の電力の中で、電圧が低いときは大きな電流、高いときは高い電圧を出せる
• 固定レンジの電源は電圧を下げても最大の電流が変わらないので、低い電圧では取り出せる電力が減る
• 高砂製作所は、ズーム機能で固定レンジの直流電源5〜8機種分の範囲を1台でまかなえると案内している

リップルノイズの読み方

• 出力に乗る細かい揺れの大きさ。小さいほど、きれいな直流
• 「mVrms」は実効値、「mVp-p」は山から谷までの幅。同じ単位どうしで比べる
• 高砂製作所のLX-2-018-2Aは、リップル5mV RMSとノイズ50mVp-pを分けて書いている

直列・並列運転とリモートセンシング

• 並列運転：同じ機種をつないで電流を増やす。直列運転：電圧を増やす
• エー・アンド・デイのAD-8735Dは、2台を並列にすると30V・6A、直列にすると60V・3Aとして使える
• リモートセンシング：負荷の端で電圧を測り、電線の抵抗で下がるぶんを補う。テクシオ・テクノロジーのPA-Bシリーズは片道0.5Vまで補う

使い方の流れ

1. 負荷をつなぐ前に、出力を切った状態で電圧と電流の上限を決める
2. 過電圧保護（OVP）がある機種は、負荷を壊さない電圧に合わせておく
3. 負荷をつないで出力を入れ、電圧・電流の表示を見ながら試す
4. 電線が長い・電流が大きいときは、リモートセンシングで負荷の端の電圧を合わせる

選び方

• ノイズを嫌うアナログ回路やセンサー → シリーズ方式
• 机の上を広く使いたい、手軽な1台 → スイッチング方式
• ＋と−の電源が要る、電圧の違う回路をまとめて試す → 多出力
• 電圧も電流も振る、電池や車載部品の試験 → ワイドレンジ
• 検査を自動で回す → USB・LAN・GPIBなどのインターフェースを確かめる
• 海外メーカーの機種 → 日本の100V仕様かどうかを確かめる（テクトロニクスは、2230Gシリーズが日本国内仕様ではないと案内している）

出典

• 高砂製作所「直流電源の機能について」・LX-2シリーズ・ZX-Sシリーズの公式ページ
• 菊水電子工業 PMX-Aシリーズ・PMX-Multiシリーズ・PWR-01シリーズの公式ページ
• テクシオ・テクノロジー PA-Bシリーズ（製品ページ・取扱説明書）・GPE-Aシリーズ・PSW-Aシリーズの公式ページ
• エー・アンド・デイ AD-8735D、カスタム DPS-3005、松定プレシジョン P4LE・P4K-80、テクトロニクス 2230Gシリーズ、クロマジャパン 62000Eシリーズの公式ページ