電源ICとは？ 基本知識／種類や役割についても解説：知っておきたい電源IC（1/4 ページ）

今回は電源ICの基本的な役割や機能などについて説明します。

[リョーサン菱洋]

本連載はリョーサンが運営するマガジンサイト「リョーサン菱洋テクラボ」に掲載された記事を転載しています。本記事は2024年8月30日に公開されたものです。

　電源ICは、現代の電子機器において不可欠な要素です。スマートフォンや自動車、産業機器まで、あらゆるデバイスに電力を供給し、効率的かつ安定した動作を支えています。本記事では、電源ICの基本的な役割と機能について詳しく解説します。電源ICについて学習中の方や、選定に迷っている方はぜひ参考にしてください。

1. 電源ICとは？　基本の定義と機能

　電源ICとは、電子機器において電力を管理・制御するための集積回路のことで「電圧の変換、安定化、電流の制限など」の機能が集約されています。これらの機能によって、電気製品に安定した電力供給を行います。また、電源ICの選定では「効率」「損失」という単語がキーワードになります。特に損失は熱として放出されるため、損失が大きくなると発熱も大きくなります。電源回路の性能にも影響する重要な指標のため注意が必要です。

1-1. 電源ICの種類

　電源ICの種類は大きく分けてリニアレギュレーターとスイッチングレギュレーターの2種類です。

電源ICの分類

　本記事では、電源ICの基本的な動作説明のため、リニアレギュレーターから「LDO（Low Drop Out）」、スイッチングレギュレーターから「DC-DCコンバーター（降圧型、昇圧型）」を例に説明します。LDOとDC-DCコンバーターの特性は下記の表を参照してください。

LDOとDC-DCコンバーターの特性

　特性から、LDOはノイズや部品構成、面積の面でメリットがあるといえます。効率や発熱はDC-DCコンバーターが有利になっていますが、設計される回路の条件（効率、面積、価格など）を総合的に判断して検討が必要です。

　リニアレギュレーター（LDO）

　リニアレギュレーターは特定の電圧範囲で入力と出力の関係が線型、つまりリニアに動作することから『リニアレギュレーター』と呼ばれます。回路は「内部の基準電圧と出力電圧を比較するアンプ」「出力トランジスタ」から構成されています。入力と出力の間に制御素子となるトランジスタが直列に入っていることから『シリーズレギュレーター』とも呼ばれます。下記はリニアレギュレーターを簡略化したものです。

リニアレギュレーター簡略図

　その中でも特に入力電圧と出力電圧の差が小さくても動作できる電源をLDOと呼びます。最近ではLDOが主流になっており、リニア／シリーズレギュレーターとLDOが同じ意味で使われることもあります。

　スイッチングレギュレーター（DC-DCコンバーター）

　スイッチングレギュレーターは、スイッチング素子が2つ、コイル（インダクターとも言います）とコンデンサーで構成されています。スイッチ部分はFETやダイオードを使用します。電源ICに内蔵されていたり、外付けであったりと、目的や特性によって構成は変化しますが、スイッチングレギュレーターにはこれらの外付け部品が必須となります。

スイッチングレギュレーター簡略図

　さらに、コイルとコンデンサー、スイッチの配置を変えることにより「降圧」「昇圧」といった動作ができます。ここには示しておりませんが、昇降圧、反転といった回路もあります。