ここでは、AC（交流）電圧をDC（直流）電圧に変換する基本的な方法、トランス方式とスイッチング方式について説明します。 さらに、トランスモードとスイッチングモードの比較についても説明します。

まずは「なぜAC/DC変換が必要なのか？」 まずは原点に立ち返ってみましょう。

図1

ご存知のとおり、日本の住宅や建物の主電源はAC100Vまたは200Vです。 しかし、ほとんどの電化製品は電子回路で動作しており、ほとんどすべてが 5V および 3.3V の DC 電圧で動作します。 交流電圧で直接駆動するモーター機器や白熱電球などもありますが、最近ではモーターやスイッチなどの比較的単純な機器には必ずといっていいほど電子制御回路が搭載されており、すべての電子制御回路は直流電圧で駆動されています。 また、市場では白熱電球からLEDへの置き換えが徐々に進んでいますが、ご存知のとおり、LEDは依然として基本的にDC駆動です。 つまり、「送電網からは交流が送られてきますが、電子製品の心臓部に相当する電子回路は直流で駆動されているため、交流電圧を直流電圧に変換しなければ電子機器は製品を開始できません。」 以上が答えです。 「それなら、最初は直流送電すればいいのでは？」と誰もが思うと思います。 しかし、実は交流電力を送電するのには歴史的な背景や理由があります。

エジソンが 1881 年に白熱電球を使った電球を発明したことはご存知でしょう。 実際、当時のアメリカでは直流電源の供給が標準でした。白熱電球を普及させるために、エジソンは電力網に DC 110V を送電するという大義を実践し始めました。 しかし、直流電力を送電すると電圧が大幅に低下するため、送電距離は1.5kmを超えることができず、道路の真ん中に発電所を建てなければなりません。 今では信じられません。 ニコラ・テスラACの発電・送電・利用方法が研究され、エジソンとの間で電流戦争が始まった。 結局、変圧が容易で、電線が細く長くても送電時のロスが少ない交流方式でテスラが勝利し、その結果が現在まで続いている。

ACの利点

• AC電源はトランスを使うことで簡単に電圧変換（昇圧・降圧）ができます。
  

• 送電時の高電圧・低電流を維持し、電圧降下（I2R損失）を低減します。
  

• 交流電力を簡単に直流電力に変換し、電力を供給できる直流駆動装置です。

実は、発電所から交流数千V～20,000万Vの高電圧が送られた後、電柱の変圧器で100V、200Vに降圧されて一般家庭に送電されます。

これは余談です。現在、家庭内のコンセントからAC電源が供給されているため、各機器に専用のAC/DC変換回路を設置する必要があります。 この部分は、省エネ、小型化の観点からは、余計と言わざるを得ません。近年、各地で実証・検討されているスマートホーム構想では、家のコンセントから直接直流電力を供給する方式も検討されています。 とはいえ、送電設備をすぐに直流化できるわけではないし、交流直流変換が不要というわけでもない。 このシステムでは、直流電力を供給する家庭用電源装置には、依然として出力と効率の高い大出力AC/DCコンバータと、その近くに中出力AC/DCコンバータを設置する必要があります。

それでは、もう一つの基礎知識についてお話しましょう。 前述では「簡単にACからDCに変換できる」とありましたが、AC/DC変換の根幹である「整流」の機能に属するものなので、まずはそのアーキテクチャを知る必要があります。 。

図2

図2に整流の基本型である全波整流と半波整流の役割を示します。 どちらの場合も、入力 AC 電圧はダイオードに接続され、負の波の振幅を捕捉します。 半波整流では、ダイオード 1 つだけを使用して負の波の振幅を捕らえるため、負の波が消えて波形の半分だけが残るため、半波と呼ばれます。 全波整流では、4 つのダイオードで構成されたブリッジ ダイオードを使用します。これにより、負の波を回転させて正の波の領域に表示することができ、完全な波形を DC で表示できます。

DC変換後、コンデンサを使用して波形を平滑化します。 ただし、波形が滑らかであってもリップル（リップル）は存在し、その振幅リップル電圧はコンデンサの容量や負荷によって変化します。 コンデンサの容量が負荷と同じ場合、全波整流の方が半波整流よりリップル電圧が小さくなります。

キーポイント：

  電子回路の観点から見ると、AC/DC変換は直流電源の基礎となるため、まずは基礎理論をマスターする必要があります。

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