トランス方式とスイッチング方式の比較－ACアダプタの例

トランス方式とスイッチング方式のAC-DC変換について、動作や回路の概要について説明をしてきましたが、ここでその比較と長所と短所をまとめます。

図 8:トランス方式 AC-DC 変換

図 9:スイッチング方式 AC-DC 変換

図 10:トランス方式とスイッチング方式の比較

回路構成を比較すると、変換方式の違いから若干ですがスイッチング方式の回路のほうが複雑です。また、スイッチング方式は、必ず制御回路(基本的にIC)が必要になります。

使っている部品は似通っていますが、スイッチング方式の方は高耐圧部品を多く使います。これに関しては、コストにも影響が出てきます。

しかしながら、一番の違いは効率で、体積/重量に関してもスイッチング方式が有利だということです。

一つ例をあげるとすれば、最近、特に携帯機器の充電用ACアダプタが小さく軽くなったことにお気づきでしょうか。図11は、よく見かけるACアダプタですが、左はトランス方式、右はスイッチング方式です。仕様を見ると、明らかに小さい右の方の出力が1W以上も大きくなっています。

図 11

これは、スイッチング方式では、一度DC化したAC入力(50/60Hz)を高周波のACに変換することで、トランスや出力コンデンサは小さいものが使用できるようになり、フォームファクタを大幅に小さくすることができるからです。基本動作の項で、「スイッチング方式はAC入力を整流-平滑した後はDC-DCコンバータと同じ」という説明をしましたが、これについてもまったく同じです。効率に関しても同様で、スイッチングによって必要な電力のみを取り出すことにより効率が向上し、当然ながら発熱も抑えられています。

設計においては、効率、サイズ、コストとの兼ね合いになりますが、これらの方式による違いや長所短所の理解があれば最適な選択が可能だと思います。近年、ACアダプタの待機電力が問題になっていますが、その一つの対応策としてスイッチング方式の採用があるのだと考えられます。