医療用・ACアダプターのトキトレーディング

ACアダプターとは

 

ACアダプターとは、
1. 商用電源より交流を入力し目的の電力を出力する機器のことである。
2. AC-DCアダプター(商用電源から目的の直流電力を取り出す機器)の総称。

ACアダプターは、小型家電製品等で用いられる電源装置。英語圏ではWall wartという俗語がある。 商用電源より交流 (Alternating Current)電力を入力し、各種機器に合わせ電力を出力する。直流電力を出力するAC-DCアダプターが一般的である。

電力会社から供給される商用電源は、一般的に100V以上の交流である。それに対して、電力を消費する電気製品側は、3~24V前後の直流を使用するものが多く、変圧器や整流器、安定化回路などからなる電源装置によって、一旦低電圧の直流に変換する必要が生じる。この電源装置を物理的に分離、独立させたものがACアダプターである。

一般的に、電子機器と呼ばれる電気製品で利用されることが大半で、照明機器や洗濯機のような電化製品と呼ばれる電気製品で使われることはあまりない。ACアダプターは従来、トランジスタラジオのような電池駆動の可搬型電子機器(ポータブル製品)で使われることが多かったが、現在では熱源の分離、設計の容易さなどの理由で、電池駆動ではない電子機器でACアダプターが採用される機会が増加している。尚、ACアダプターの多くは、交流電源を直流電源に変換するAC-DCであるが、変圧だけを目的とした交流出力のAC-ACアダプターもACアダプターと呼ばれる。

ACアダプターが採用される主な例として、携帯電話、携帯音楽プレーヤー、携帯型ゲーム機、ノートPCのように、ポータブル目的で使用される場合が多い。
しかし昨今は以下の目的で、電源を内蔵できる大きさの機器でもあえて内蔵させず、ACアダプターとして本体から分離することがある。
・本体が電源の発せられる熱やノイズの影響を受けにくくさせるため
・本体を販売国の安全法の対象とさせないため。
・本体のデザイン性向上のため
・全体のメンテナンスを容易にするため
・全体のコスト抑制のため。

内蔵する充電式の電池(二次電池)によって駆動することを前提とする機器では、ACアダプターの主な目的は、電池を充電するための電流を供給することである。携帯電話など、こうした機器のACアダプタのことを充電器と呼ぶこともある。もっとも一般的なACアダプター自体には本来の意味での充電器が備えているべき充電制御回路などは搭載されていない。

ACアダプターは、コンセントより得た交流電力を、内部の変圧器(トランス)によって電圧を降下(降圧)させた後、整流器(ダイオード)によって整流し、シリーズレギュレータまたはスイッチングレギュレータといった安定化回路を経由して安定化させた直流電力を出力する機器である。 小容量のものでは安定化回路が無く、変圧器と整流器、簡単な平滑回路(大容量コンデンサ)だけで構成されたものもある。

また90年代以降は、コンセントより得た交流電力を直接整流し、その後高周波の交流に変換してから小型のトランスによって降圧して、整流、平滑を行うタイプのスイッチング電源が主流になっている。従来のACアダプターに比べ、部品点数が多くなりコストがかかるが、トランスを小型化できるため装置の小型軽量化につながり、また電力変換効率も高いのが特徴である。

交流から直流への変換時に生ずる電力損失は熱エネルギーの形で放出されるため、使用中のACアダプターは多かれ少なかれ熱を持つ。 シリーズレギュレータを使用した安定化電源回路を搭載している場合、この部分での熱損失が非常に大きい。 スイッチングレギュレータの場合も発熱はするがシリーズレギュレータに比べれば少ない傾向にある。 同様の回路構成では、容量が大きいほど発生する熱も多くなる傾向にある。 大型のACアダプタでは、冷却用のファンを搭載し強制空冷としているものもある。

使用時以外でもACアダプターには内部回路の構成上、微弱ながら電流が流れている。 待機電力を減らすために、使用していない機器のACアダプターはコンセントから外しておくことが望ましい。 尚、ACアダプターは交流から直流への変換を目的とした機器であり、直流から交流への変換(逆変換)はできない。

一般的なACアダプターは、コンセントへ差し込むプラグ部分、変圧回路・整流回路・安定化電源回路などを収めた本体部分、電気機器に直流電力を供給する出力部分からなる。 このうち、コンセントへ差し込むプラグ部分に関しては、本体に直接ついているものと、本体からケーブルが延びているものがあり、後者はさらにケーブルが固定されているものと、脱着可能な電源ケーブルの形を取るものにわかれる。出力部分に関しては、本体から直接固定されたケーブルとその先端に取り付けたDCプラグからなる場合が多い。

ACアダプターの筐体の形状は一般に箱形である。 黒色あるいは白色の樹脂で、その表面には定格や安全基準を示すPSEマークや、ULマーク、GSマーク、TÜV、NEMKO、SEMKO、DEMKO、FIMKO、CCC、CSA、KC、RCM、BSMIなどが記載され、各国共通仕様のものには複数のマークが記載されている。 EMIのための一般的な証明書マークは、CEとFCCである。 これらのマークは、商用電源に接続される電源機器に必須とされるものが各国であり、品質検査を受けた証として認定されたものにマーク表示が記載される。 

本体の大きさは、ACアダプターの回路構成や出力電力の大きさによって決まる。 一般にシリーズレギュレーターを使用したものであれば、変圧器(トランス)やレギュレータからの発熱を逃がすための措置(ヒートシンク、高出力のものはファンなど)が必要となり、重くかさばるものとなる。 これに対して、スイッチングレギュレータを使用したものは回路自体が小型で発熱も少ないためコンパクトである。 また組み合わせる機器によっては、安定化回路を簡略化したり省略したりする事が可能なものもあり、その場合は一層の小型化が可能な場合がある。 また同じ回路構成をとるものであっても、出力電力の大きなものほど部品の大きさが大きくなり、発熱も大きくなる事から、結果として全体の大きさが増す事になる。

電源ケーブルの着脱が可能なものは、これを交換することによりプラグ形状の異なる海外での利用に対応することができる。電源ケーブルとACアダプター本体の接続部分は、日本の場合、めがねコードなどと俗称される二極のコネクタ(IEC 60320/J60320 C7)や、パソコンの電源ケーブルなど見られる三極のコネクタ(3ピン・ミッキーマウス・クローバー型 IEC 60320/J60320 C5)が用いられることが多い。

ACアダプターには、全世界対応のAC 100ボルトからAC 240ボルト程度の範囲の入力電圧に対応するマルチ入力製品がある。 日本で販売されているこのような製品の着脱可能なACケーブルには「7A 125V」などの表示がある場合が多いので、海外出荷の際にはACアダプターの各国法規だけではなく、ACケーブルの法規確認と定格確認も忘れてはならない。

直流に変換され、多くの場合は出力された電力は細くしなやかな、より線のケーブルによって送電され、コネクタによって機器と接続される。 コネクタの大きさ、形状、端子数は電圧や容量などによって異なる。

コネクタの形状やピン配置・電圧の範囲が統一されているEIAJ 極性統一プラグ(EIAJ RC-5320A)が存在する。旧規格のEIAJ RC-6705のコネクタ(外径5.5mm、内径4.0mm、長さ9.5mm)もいまだよく用いられる。またIEC 60130-10やDIN 45323で規定されているコネクタ、車載機器用のEIAJ RC-5322のコネクタ(外径6.5mm、内径3.1mm、ピン直径 1.0mm、長さ9.5mm)、メーカー独自のコネクタを採用している例も多い。
極性については、EIAJ極性統一プラグを使用する機器はセンタープラスに統一されている。それ以外の規格のプラグを使う機器は、90年代半ば以降の機器はセンタープラスを採用するものが多いが、音響機器や楽器・エフェクターなどはセンターマイナスが多い。

USBのバスパワーによって動作・充電するものもある。このような機器に使用するために、USB端子を持ち電源端子に電力を供給する機能を有する汎用ACアダプターが存在する。

ACアダプターを使用する際はその機器の付属品、もしくはメーカーの指定品を使用することが求められる。互換品を使用する場合は、出力電圧・容量・コネクタの形状と、トランス方式・スイッチング方式のどちらであるかを確かめなければならない。また製品によってはリップルノイズ・スパイクノイズの多寡も考慮しなければならない。電圧や電流容量の点で適合しているように思えたとしても、安定化電源を前提とした機器に安定化回路無しのものを接続したり、シリーズレギュレータのもの代わりにスイッチングレギュレータのものを接続すると誤動作や故障の原因になりえる。特にトランス式で安定化回路の入っていないACアダプターは、無負荷状態では表記よりも高い電圧が出るので、むやみに他の機器に接続すると危険である。また様々な機器に共通して使用できるよう、出力電圧が可変となっているような汎用性の高いACアダプタも存在する。 このような製品では、一般的にプラグの先端部分を使用する機器のコネクタに合わせて交換することが可能となっている。

最新のUSBパワーデリバリーとは、USBタイプCコネクタ付ケーブルで、機器同士を接続させ双方向に電力を供給するしくみ、あるいはその規格のことである。
(USB Power Delivery – USB PD)

この程弊社ではこの最新の最大60W出力が可能なUSBパワーデリバリー機能付ACアダプターの開発が完了しました。今後準備が整い次第、本サイトでご案内させて頂く予定です。