電源設計一課の道津です。当社ブログをご覧いただき誠にありがとうございます。

製品開発において、「電源回路」がシステム設計全体の大きな制約（ボトルネック）になってしまうケースは少なくありません。

例えば・・・

「システムの大電力化に伴い、電源回路のコストが跳ね上がってしまった。」
「基板の中で電源回路のサイズが大きすぎて、製品の小型化ができない。」

などです。

本ブログは、これら電源回路に起因する課題とそれに対する設計時のアプローチに関する内容となっていますので、このような課題でお困りの方は、ぜひ参考にしてみてください。

電源回路の課題「大電力」と「高電圧化」

システムの高性能・多機能化に伴い、電源回路にはより大電力・高電圧への対応が求められるようになっています。しかし、これらの要求に応えようとすると、多くの場合2つの大きな課題に直面することになります。

電源回路の部品コスト増

パワー半導体やコンデンサなどは大電流・高耐圧のものほど単価が高く、システム全体の中でも特にコスト圧迫の大きな要因となってしまいます。

電源回路の大型化

電源回路の部品（特にトランスやコイルなどの磁性部品）はシステムの中でも特に大型ですが、大電力・高電圧化によりさらなる大型化が見込まれ、筐体設計や熱設計の大きな制約となってしまいます。

電源回路の設計段階での課題へのアプローチ

これらの課題を解決するためのアプローチとして、今回は以下の2つを紹介します。

電源回路方式と部品の最適化による「コストダウン」

部品コストの増大に対しては、単に「安い部品を探す」のではなく、電源回路の仕様・回路方式（トポロジー）そのものからの見直し・再設計を行うことで、より効果的なコストダウンを行うことが可能です。

システムが本当に必要としている電源回路の仕様（入出力範囲や許容リップルなど）を再定義し、最適な回路方式や部品を選定することで、オーバースペックの見直しや部品点数削減によるコストダウンにつなげることができます。

スイッチングレギュレータの高周波化による「サイズの小型化」

電源回路のサイズを小型化するのに非常に有効な手段の一つが、スイッチングレギュレータの高周波化です。これにより、磁性部品やコンデンサのサイズを劇的に小さくすることができます。

しかし、高周波化にはノイズ（EMI）の増大などの問題が必ず伴います。例えばノイズの問題に対して、単純にフェライトコアやコイル、コンデンサ等の対策部品を追加するのみでは、
サイズが再び大型化したりコスト増になったりのジレンマに陥ってしまいます。この「サイズの小型化」と「ノイズ対策」を両立させるには、EMCを考慮した基板レイアウトや回路設計など高度な設計ノウハウが不可欠です。

電源回路設計でお悩みでしたら、当社にご相談ください

ここまで解説した「回路方式と部品の最適化」や「高周波化によるサイズの小型化」を実現するためには、専門的な知識と豊富な設計・評価ノウハウが欠かせません。

もし、「既存の電源回路に行き詰まりを感じている」「新規開発で電源設計のリソースが不足している」などのお悩みがございましたら、電源設計のプロフェッショナルが多数在籍する当社にぜひご相談ください。お客様の「もう一つの設計部隊」として、システム開発の課題解決をサポートさせていただきます。

最後までお読みいただき、ありがとうございました。

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