製品知識
電源の用語

(1)入力電圧

各仕様を保証できる入力電圧の公称値または範囲を表します。
交流入力の場合は実効値で、直流入力の場合は瞬時値を含めて表します。従って、直流入力でリップル分を含んでいる場合はその最小値と最大値を考慮する必要があります。
交流入力の電源はほとんどの場合、入力をコンデンサインプットで整流、平滑していますので、入力電圧の波形が歪んでいる場合、正常に動作しないことがありますのでご注意ください。

図 4.1 正弦波交流電圧波形

入力電圧

交流入力と直流入力の両方が出来るタイプは整流回路を内蔵していますので、直流入力の時も極性はありません。
交流入力電流のほとんどは単相用ですが、大電力の場合3相入力タイプも用意しております。

(2)入力電流

電源に流れ込む電流で、実効値で表します。
シリーズ方式、スイッチング方式共にコンデンサインプットの整流回路を内蔵しているため、入力電流は正弦波とはならず、以下のような波形になります。

図 4.2 入力電流波形

入力電流

(3)入力電力(入力容量)

電源にはコンデンサインプットの整流、平滑回路を使用しているため、入力電流の波形が歪んでいます。
そのため、入力電圧(実効値)と入力電流(実効値)の積である皮相電力と入力電圧と入力電流の積の積分値である有効電力とがあります。皮相電力は電源に流れ込む電力で、有効電力は電源で消費される電力となり、その差の電力は商用電源側に帰って行く電力となります。

入力電力(入力容量)

(4)効率

出力電力と入力有効電力の比で表します。
仕様値は定格出力電力の時で表示されており、出力電流が小さくなると、効率が悪くなります。

効率

<計算例>
出力電圧5V、出力電流20A、入力有効電力125Wの場合

  • ※出力電圧の測定…直流電圧計などで測定
    出力電流の測定…直流電流計などで測定
    入力有効電力の測定…電力計などで測定

効率 計算例

(5)力率

一般に力率は電圧と電流の位相差で表しますが、電源の場合、入力電圧と電流には位相差はありませんので、皮相電力と有効電力の比で表します。

力率

(6)突入電流

電源に入力電圧にかけた瞬間に流れる電流の波高値をいいます。
シリーズ電源の場合、2次側のコンデンサインプット整流回路に流れる電流と、0位相で投入した時にトランスが飽和して流れる電流があり、定格電流の5倍から10倍の突入電流が流れます。
AC-DCのスイッチング電源の場合、入力電圧を直接コンデンサインプット整流するため、数十から数百倍の大電流が流れます。
そのため、次のような突入電流防止回路を付けて突入電流を制御しています。

  1. 抵抗制限方式

    入力ラインに抵抗を挿入するものと、ラインフィルターのコイルの抵抗を利用する方法があります。
    常時損失しているので小電力向けに使用されます。

    図 4.3

  2. サーミスタ方式

    入力ラインにサーミスタを挿入する方法です。
    最初は抵抗値が高く突入電流を抑え、通電して温度が上がると抵抗値が下がり、損失が少なくてすむ特性を利用しています。

    図 4.4

  3. SCR方式

    SCRと抵抗を並列にした回路です。
    最初は抵抗だけにして突入電流を抑え、平滑コンデンサの充電が終わった頃にSCRをONして、抵抗の損失をなくします。
    最初の投入時とSCRがONした時の2回突入電流が流れます。

    図 4.5

    DC-DCコンバータの場合、入力側に大きな容量のコンデンサを使っていないため、ほとんどのものに突入電流防止回路が付いておりません。
    急峻な立上がりの電圧をかけたり、機械的スイッチでON-OFFする場合、短時間ですが突入電流が流れますのでご注意ください。

(7)漏洩電流

人体への感電など安全面から各国の安全規格に定めている電流です。
入力から1次側部品やトランスの1次-2次間の浮遊容量、ノイズフィルターの接地コンデンサなどを通して大地へ流れる電流をいいます。
測定は以下に示すもので行います。

図 4.6 漏洩電流測定回路

電気用品安全法では周波数によって電流値が規定されています。

図 4.7 漏洩電流と周波数

漏洩電流の低減

モジュール電源を使用するのが最良ですが、次の方法もあります。
漏洩電流のほとんどが、内蔵しているノイズフィルターの接地コンデンサに流れます。
従ってこのコンデンサをはずす、または小容量のコンデンサにマイナーチェンジしたものを用意しております。
この場合外部に別のノイズフィルターが必要です。

(8)定格出力電圧

出力端子間に現れる直流電圧の公称値を言います。
ねじ端子のものは端子部の電圧、コネクタ端子のものは規定の距離(5~15cm)を設定し、そのポイントの電圧を言い、他の特性も同様にこのポイントで測定します。

(9)定格出力電流

電源から負荷に連続して供給できる電流を言います。
使用周囲温度や冷却方法によって変わる場合がありますので、ディレーティング特性を参照してお使いください。

(10)ピーク出力電流

電源から負荷に短時間流せる電流を言います。
モータなど起動時にピーク電流の流れる負荷に最適です。

(11)最低出力電流(最小負荷)

電源から負荷に流せる最低の電流を言います。
この値以下の出力電流領域では出力電圧が低下するなど、仕様値を満足しません。
また、この値を規定していない電源は0アンペアから使用可能です。

(12)静的入力変動

入力電圧を仕様範囲内でゆっくり変化させた時の出力電圧の変動の最大値を言います。

(13)静的負荷変動

出力電流を仕様範囲内でゆっくり変化させた時の出力電圧の変動の最大値を言います。

(14)動的入力変動

入力電圧を仕様範囲内で急激に変化させた時の出力電圧の変動を+-で表します。
スイッチング電源の場合、入力平滑回路に大きなコンデンサを使っているため、小さな値です。

(15)動的負荷変動

出力電流を仕様範囲内で急激に変化させた時の出力電圧の変動を+-で表します。
負荷の種類や配線のインダクタンス、スイッチの種類で電流の変化速度が違い、測定値が一定しないため、一般的には仕様に規定しておりません。

図 4.8 動的負荷と過渡応答

(16)リップル

出力電圧に重畳される入力周波数及びスイッチング周波数と同期した成分で、Peak-Peakで表します。
入力周波数に同期した成分は電源内部の入力平滑コンデンサの容量と、誤差AMPの応答速度、出力電流で決まります。
スイッチング周波数に同期した成分はスイッチング周波数と、出力フィルター、出力電流で決まります。
スイッチング電源の出力にコンデンサを追加した場合、スイッチング周波数に同期した成分は小さくなりますが、入力周波数に同期した成分は変化しません。
シリーズ電源では、入力周波数に同期した成分だけになります。

(17)リップルノイズ

出力ノイズは出力電圧に重畳されるリップル以外のノイズ成分だけを言い、Peak-Peakで表します。
使用上はリップルを含むリップルノイズが問題となります。
スイッチング電源ではほとんどが矩形波インバータを使用しているため、スイッチングトランジスタや出力整流ダイオードから出るノイズが出力に出てきます。
リップル、出力ノイズ、リップルノイズの関係を以下に示します。

図 4.9

(18)周囲温度変動

仕様周囲温度範囲内での出力電圧の変動をいいます。
定格入出力条件で測定します。

(19)経時ドリフト

入力を印加後指定時から指定時までの出力電圧の変動をいいます。
定格入出力条件で測定します。

(20)起動時間

入力を印加後出力電圧が90%に立上がるまでの時間をいいます。
遅延時間と立上がり時間との和です。

図 4.10

(21)出力保持時間

入力を遮断した後、出力電圧が定電圧精度範囲または規定の電圧範囲を保持している時間をいいます。
瞬時停電があっても安定した出力電圧を供給できます。
また、停電の時この保持時間を利用してメモリー退避や機械系の誤動作を防止するために使います。
保持時間は次の要素で決定されます。

  1. 入力電圧
  2. 入力平滑コンデンサの容量
  3. 最低レギュレーション電圧
  4. 効率
  5. 出力電流

一部の製品を除き、出力保持時間は定格出力電流で15~20ms(typ)となっています。そのため、出力保持時間を長くするためには、実際に使用する負荷電流よりも大きな定格出力電流の製品に容量を上げていただく必要がございます。
なお、出力にコンデンサを追加しても保持時間は長くなりません。
また、一部の機種では、電源内部の入力平滑コンデンサ容量を上げるマイナーチェンジが可能であったり、オプションにて出力保持時間延長ユニットをご用意している機種もございます。
詳細については、当社までお問い合わせください。

(22)出力電圧可変範囲

定電圧精度が保証された条件で、外部から出力電圧を可変できる範囲をいいます。
出力電圧調整ボリュームを回しすぎますと、過電圧保護回路が動作して、電源が遮断しますのでご注意ください。
出力電圧を上げた場合、出力電流は最大出力電力で規定される値まで低減してください。

(23)出力電圧設定確度

工場出荷時の出力電圧設定値をいいます。
定格入出力条件で測定します。

(24)過電流保護(O.C.P)

出力電流が規定値以上流れないよう、電源または負荷を保護する機能をいいます。
短絡電流制限も兼ねています。
過電流の状態を解除すれば、出力電圧はもとの状態にもどります(自動復帰)。
過電流状態のまま運転を続けると、電源の破壊を招いたり、寿命を縮めますので絶対に避けてください。
過電流保護の方式を以下に説明します。

図 4.11

間欠過電流動作

過負荷で出力電圧が間欠動作開始電圧まで低下しますと、出力はON、OFFを繰り返す間欠動作をします。なお、短絡・過電流状態を解除すれば、自動的に復帰します。

図 4.12

(25)過電圧保護(O.V.P)

電源内部部品の故障などにより、出力に高い電圧が発生する場合に負荷に過電圧がかからないよう、規定値以上の電圧が出力されないよう保護する機能です。
従って、受入検査での過電圧動作確認や、負荷側回路動作の回り込みなどで、電源装置の出力端子に外部から出力電圧以上の電圧が印加されるご使用方法には対応しておらず、そのような場合は過電圧保護回路以外の部分にもストレスが加わり内部素子が破壊される場合がありますのでお避けください。
なお、過電圧保護回路が動作すると、電源は遮断されたままになります。
復帰には入力を遮断し、数分間時間をおいてから再投入してください。
ただし、出力電圧をツェナーダイオードでクランプする保護回路の場合、保護回路が動作した場合は、再起動できません。

(26)リモートセンシング

電源と負荷の間の距離があり、配線の電圧降下が無視できない場合に使用します。
センシング線を接続した点の電圧を設定値に保ちます。
リモートセンシングを使用する時には、いろいろな注意が必要ですので、使用上の注意点をご覧ください。

(27)リモートコントロール

複数の電源を使用する場合、それぞれの電源の立上がりや立下りに時間差を設ける時に使用します。
外部信号で電源の出力をON-OFFする機能をいいます。
リレー接点、トランジスタ、ICで駆動できます。
LOWでON、HIGHでOFFするものと、その逆のものがありますので、仕様を確認の上、ご使用ください。

(28)絶縁抵抗・耐電圧

絶縁抵抗 指定された端子間に規定の直流電圧を印加した場合の抵抗値をいいます。
耐電圧 指定された端子間に規定の交流電圧を印加しスパーク放電しないか、電源が破壊しない電圧のことをいいます。
  1. 電圧印加方法
    耐電圧試験を行う場合は、サージ電圧が発生しないよう印加電圧は、徐々に0Vから上げるか、ゼロクロススイッチを使用して電圧を印加してください。
    また、電圧遮断時も、徐々に印加電圧を下げるか、ゼロクロススイッチを使用してください。
  2. 印加電圧
    接地コンデンサに、高誘電率系積層セラミックコンデンサを使用している機種の場合、耐圧試験器の種類によっては、印加電圧が歪み、高い電圧が発生することがありますので、耐圧試験実施時には印加電圧の波形確認をお願いします。
  3. 残留電圧
    絶縁抵抗試験のあと、接地コンデンサに電圧が残っている場合がありますので、試験後は抵抗で放電してください。

(29)使用周囲温度

電源の仕様を保証できる、運転時の周囲温度をいいます。
無風状態で、規定された取り付けをした場合の値です。
他の取り付け状態の時は、機種毎の取り扱い説明書のディレーティングの項をご覧ください。
内部に強制空冷用のファンを内蔵しているものは流入空気の温度をいいます。
周囲温度は、電源の横方向5〜10cmの空気温度を測定しております。
周囲温度測定ポイントは、電源の発熱による輻射や暖められた空気の対流による影響を受けない場所であることが必要です。
従って、以下のようなポイントでの測定となります。

図 4.13

(30)使用周囲湿度

電源の仕様を保証できる、運転時の周囲湿度をいいます。

(31)保存周囲温度

非動作状態で性能に劣化を生じさせずに保存できる周囲温度をいいます。
電解コンデンサの劣化が進行しますので、高温での長期保存は避けてください。

(32)保存周囲湿度

非動作状態で性能に劣化を生じさせずに保存できる周囲湿度をいいます。
高湿での保存は錆などの原因になりますので、避けてください。

(33)耐振動

規定の試験条件で電源が損傷しない、振動の加速度をいいます。
試験条件には振動周波数範囲、周期、加振方向、時間があります。
加速度を一定にする定加速度振動試験と振幅を一定にする定振幅振動試験があります。

(34)耐衝撃

規定の試験条件で電源が損傷しない、衝撃の加速度をいいます。
加速度とその加速度が加わる時間で表します。

(35)雑音端子電圧(帰還ノイズ)

電源内部で発生したノイズが入力ラインに出ていく量をいいます。
他の装置へラインを伝ってノイズ妨害したり、ラインがアンテナとなって空中へ飛び出し、電波妨害となることを防ぐために、各国で規格が定められています。

(36)雑音電界強度(輻射ノイズ)

電源内部で発生したノイズが電源自体または入力ラインや出力ラインから電波となって出ていく量をいいます。

(37)入力雑音耐量

電源の動作が正常状態を保持するために許容される入力に印加される商用周波数に重畳したパルス電圧の値をいいます。

(38)耐雷サージ電圧

通電状態において、入力に疑似雷サージ電圧を印加した時、電源が損傷せず耐え得る電圧の値をいいます。
電源の組み合わせ方や、入力側の他の部品などで特性が異なるため、システムとして雷対策を個別に行う必要があります。
そのため標準電源では仕様は規定しておりません。

図 4.14 雷サージ波形

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