スイッチ ac アダプター。 ACアダプタの原理と選び方。電圧、電流、プラグ、ジャック

ACアダプタの原理と選び方。電圧、電流、プラグ、ジャック

スイッチ ac アダプター

ACアダプタの選び方 それぞれ特長がありますので用いる機器に適した電源を選択することが重要です。 スイッチングACアダプタ スイッチング方式は非安定化、安定化タイプと原理的に異なり、構成図を図6に示します。 出力変動に対してはそれを検出し、スイッチング制御(電圧制御)を行って、常に一定となるように「フィードバック(自動制御)」を行います。 スイッチング式ACアダプタを使いこなすコツ 1.スイッチングノイズ スイッチング方式のACアダプタからはスイッチングノイズが発生します。 デジタル回路などには影響が少ないですが、出力電圧に重畳する以外に電磁波として空間にも伝わります。 後者の対策は困難で、AMラジオに受信障害を起こす場合もあります。 極端な使い方をしない限りはオーディオで聞いてわかるようなあからさまなノイズを発生することは少ないですが、何となく音がすっきりしない場合や、音質が刺激的に感じる場合、近くのスイッチングACアダプターを停止することで改善することがあります。 2.リップル電圧 ごく小さい電圧のリップルを生じるものがあります。 "間欠動作型"という制御回路を採用した製品では、出力電圧を監視し下限電圧を下回った時にスイッチング動作を開始し昇圧を始め、上限電圧を超えればスイッチングを停止するという動作の繰り返しで出力電圧を一定の幅に制御します。 このため、下限値と上限値の間を上下するリップルが必然的に存在します。 非安定化方式のリップルは出力に大きな値のフィルターコンデンサーを並列にすると振幅が小さくなりますが、間欠動作が原因のリップルは決まった上限電圧と下限電圧の間の上下なのでその振幅は変化しません(出力コンデンサーの増量で取り除くことができない。 )リップルの周波数は負荷電流に依存し原理的に電流が小さいと上下の時間が長くなり可聴周波数以下になるためオーディオ回路では耳に聞こえるノイズの原因となる場合もあります。 間欠動作のリップルを取り除くにはCだけでなくLとCまたはRとCで構成したフィルターか連続動作のレギュレータ回路を追加する必要があります。 3.フィルターコンデンサー(出力コンデンサー)の追加 ノイズの抑制やインピーダンスの低減のためにコンデンサーを出力に並列に入れます。 充電初期は出力を短絡したのと同じになるのでコンデンサーの値が極端に大きいとアダプターの内蔵回路がダメージを受ける危険性があります。 また、短絡保護回路内蔵の場合は起動不良となることがあります。 スイッチング型のレギュレータ回路では出力コンデンサーが大きいと回路が起動しないことがあります。 もし、単体では正常に動作するACアダプターと負荷となるセットが、両者をつないだ時だけ電源が起動しないような場合はアダプターに直接並列になるコンデンサーの容量をチェックしてください。 4 スイッチング方式ACアダプタの製品例 スイッチングACアダプター グラフ3にスイッチング方式の出力特性例を示します。 5Aまでは出力電圧が安定し、1. 55A以上で「保護回路」が働いています。 波形1にスイッチングノイズの波形観測例を示します。 機器によっては、例えばAMラジオなどは、このノイズの影響を受ける場合があります。 つまり、スイッチング周波数が数10KHz~数100KHzですから、この周波数成分と数10倍までの周波数成分により影響を受ける場合があります。 オーディオ機器などは数10KHz以下の可聴周波数ですから、スイッチング方式でも影響はあまりありません。 なお、スイッチングノイズの大きさは電源の機種により異なります。 非安定化ACアダプタ 非安定化ACアダプタの主な製品例です。 マルツオンラインで大特価販売中です。 非安定化ACアダプター 非安定化式の特徴 ACライン周波数に同期したリップルを発生するが、それ以外のノイズは小さい。 スイッチング型のような高周波の輻射も無く出力フィルターの追加等の対策が容易でローノイズ化に向く。 ローノイズの点でスイッチング型を上回り現在でも使われ続けている。 このタイプを必要とするアナログ回路は独自にレギュレータ回路を備えることも多くその場合は非安定でも問題とならない。 非安定化ACアダプタは従来からある方式で、以下のブロックで構成されています。 これをコンデンサに用いてDCに変換 注意:b とc は同じポイントですが、bはコンデンサがない場合の波形 非安定化タイプは平滑回路によりDCに変換する簡単な構造ですから、図2のように負荷変動又は入力のACが変動すると、それに応じてDC出力電圧が変動(変化)してしまいます。 3A」の出力特性例を示します。 負荷電流を0~300mAまで変化したときの出力電圧を測定したもので、入力のAC電圧も90V、100V、110Vの3通りでデータをとっています。 この試料のACアダプタは「AC100V、出力200mA時に定格電圧の9V」になるようです。 例えばこのACアダプタを用いて、消費電力が50mAの軽い負荷(機器)に用いる場合、DC電圧はAC100V入力時に11. 12Vです。 つまり、図3のように動作電圧9V機器に11. 12Vを電源供給(接続)することになります。 非安定化タイプは負荷により出力電圧が変化しますので、機器が必要とする消費電力とACアダプタの能力(電流容量)に注意する必要があります。 図3の例(機器の消費電力が50mA)の場合、用いるACアダプタは電流容量の少ないものが適切で、「電流容量は、大は小を兼ねることができない」ということです。 なぜ出力電圧が変動するか 原理的にAC100Vをトランスを用いて「変圧」していますので、AC100Vが変動すればそれに応じて整流回路に加わるAC電圧も変動(変化)し、平滑回路での電圧値も変動します。 負荷により出力電圧が変動する理由は図4の通りです。 脈動をDCに変換するためにコンデンサを用いて「充電、放電」を繰り返します。 この時、負荷電流(放電)の大きさにより1、2、3のように波(リップル)の大きさが異なります。 またトランス部の損失(電圧降下)、ダイオードの順電圧の変動により負荷の値が異なると、DC出力電圧が変動します。 安定化ACアダプタ 安定化タイプは図5のように平滑回路の後に「電圧安定化回路」を追加したものです。 DC出力電圧は安定化回路の入力電圧(平滑回路出力)より低い値となるようにしているため、AC100Vが変動しても影響を受けないようにしています。 また負荷変動に対しては、安定化回路のために影響をあまり受けません。 安定化式の特徴 非安定化式の「ローノイズ」と、スイッチング式の「定電圧特性」を兼ね備える。 二つの特長を簡単に享受できる。 安定性、ノイズ特性は内蔵回路次第なので1.に対策を施した方が勝ることもある。 グラフ2に安定化タイプ(定格9. このデータはAC100V入力時で、負荷変動に対して良好であることが分かります。 なお、AC90V、AC110V時でも、AC110に対して特性差がありませんでしたので、データは省略します。 また、非安定化タイプは原理的に「リップル」が避けられませんが、安定化タイプはリップルが小さくなります。 ACアダプタの「ノイズ」 一般的にACアダプタは以下のように3通りに分けられます。 それぞれの特徴を把握したうえで、機器に適したACアダプタを選択することが必要です。 ここでACアダプタの「ノイズ」に関して具体的な解説を行います。 単純なLED点灯などの用途では、電源からのノイズによる不具合はほとんどなく、どのようなACアダプタでも使えます。 しかし、相手側の機器によってはACアダプタからのノイズにより不具合が発生する場合があり、各ACアダプタで発生するノイズについて把握しておく必要があります。 主なノイズ成分 電源から発生するノイズは少ないことが望ましいのですが、ACアダプタの方式により、ノイズ成分が異なります。 リップルとは トランス式非安定化ACアダプタの原理図を図1に示します。 AC100Vをトランスにて変圧し、これをダイオードにより整流します。 これを平滑回路により直流 DC に変換しますが、この場合、充電、放電の波形が残り、この成分(波)を「リップル」と言います。 図1の整流回路はブリッジ方式なのでAC100Vが50Hzの地域ではその倍の周波数である100Hzがリップルの基本成分になります。 また、AC100Vが60Hzの地域では120Hzがリップル基本成分です。 リップル成分の大きさは負荷電流値により異なり、実際にオシロスコープで観測した波形を「波形1」に示します。 上のチャンネルはDC出力を観測したもので、リップルが直流に乗っているのが見えます。 下のチャンネルはその成分を拡大したもので、この例では100Hzの成分です。 トランス式安定化ACアダプタは非安定化の出力電圧を安定にしたもので、リップルは非安定化よりかなり小さくなります。 また、「波形2」にスイッチング方式ACアダプタのノイズ波形を示します。 この例ではノイズ成分は約25KHzですが、この周波数は機種により異なり、数10KHzの製品(機種)が多いようです。 ノイズ成分分析 トランス式の非安定化および安定化のノイズ成分は主に「リップル」、スイッチング方式は「スイッチングノイズ」が主なノイズ成分になり、 波形で観測すると波形1、波形2になりますが、この波形は歪んでいます。 したがって、「高調波」が存在することになります。 そこで、実際の高調波成分を観測しました。 電源出力は一般的に負荷側にコンデンサを接続した場合、波形1、波形2のような成分は減衰(減少)します。 そこで、図2のように負荷は抵抗のみとし、純粋にノイズ成分が分かりやすい方法で観測することにしました。 各種ACアダプタは同じ出力電圧とし、同じ負荷(つまり、同じ出力電流)での電圧をFFTアナライザにて周波数分析します。 FFTアナライザとは 観測結果の前に、FFTアナライザと観測波形の見方について説明します。 FFTアナライザとは「FFT演算」(Fast Fourier Transform : 高速フーリエ変換)により周波数分析を行う装置です。 最近のデジタルオシロスコープではFFT演算機能の付いた機種が多いですが、今回の観測は専用機 FFTアナライザ)で行っています。 例えば、「歪んだ波形」は基本成分(周波数)以外の高調波成分が存在し、図3のようにオシロスコープではどのような高調波成分があるかは分かりません。 FFTによる解析では横軸が周波数になり、これにより周波数成分を観測することができます。 観測データは図4のように周波数の観測レンジを2KHzと100KHzの2とおりとし、低い成分と高い成分を観測することにします。 測定結果:帯域2KHzまで 測定結果:帯域100KHzまで ノイズの特徴 トランス式非安定化と安定化ACアダプタ 原理的に低い周波数のリップルが主な成分で高い成分は多くありません。 非安定化ACアダプタの場合、リップルが多いとラジオまたはオーディオアンプの電源として用いた場合、「ブーン」というような音として聴こえる場合があります。 リップルは負荷側(機器)にて容量の大きいケミコンを接続すれば低減(改善)させることは可能です。 ちなみに、筆者の手元にあるラジオとヘッドホンアンプの電源に非安定化ACアダプタを用い、問題無く動作しています。 安定化タイプは入出力電圧の変動を抑え、さらにリップルを低減(改善)したタイプで、負荷側で特にリップル低減を行なう必要はあまりないと思います。 スイッチング方式ACアダプタ 低い周波数領域では特に目立ったノイズはありません。 数10KHz以上の領域でのスイッチングノイズが主な成分で、この周波数とノイズレベルは機種により異なります。 (簡単に言いますと、性能の良いものと悪いものがあるということです) 波形3~8は純粋にACアダプタ単体のノイズを分析する目的で抵抗負荷のみとしましたが、抵抗負荷にバイパスコンデンサを追加した場合の波形を波形9~11に示します。 (波形10 波形11はノイズの少ない機種(スイッチングACアダプタ)に低ESRのケミコンを追加した場合で、ノイズ成分が分かりません。 比較の意味で縦軸の電圧範囲を同じにして観測していますが、波形11で用いたスイッチングACアダプタでも電圧範囲の感度を上げると、スイッチングノイズは観測できます。 ここで重要なことはスイッチングノイズはゼロにはならないことと、その高調波も存在するということです。 例えば、AMラジオなどは、このようなノイズの影響を受けやすく、スイッチングACアダプタは適していません。 具体的には、「ピ~」などのノイズがラジオから聞こえてしまいます このように、AMラジオなどはスイッチングノイズとその高調波が混入する周波数関係になっているので、不具合が生じます。 ヘッドホンアンプなどの場合では、可聴周波数範囲外であれば特に問題となることはないと思います。 非安定化ACアダプタのリップル改善 非安定化ACアダプタでリップルが無視できないような場合、リップルを改善した実験例を紹介します。 図5のように非安定化ACアダプタ出力を3端子レギュレータにより電圧を安定化させ、さらにリップルの低減を行なおうというものです。 用いるレギュレータは固定出力でも良いのですが電圧可変ですと便利ですので、パーツまめ知識「パーツ」「半導体」「No. 25可変3端子レギュレータの使い方」で製作したものを用いました。 非安定化ACアダプタは手持ちの関係でVSM-1561を用いています。 ただし、このACアダプタは出力極性が「センターマイナス」なのでコネクタ極性には注意が必要です。 また、レギュレータ部は12V出力も得られるように回路定数等を変更しています。 波形12,13に3端子レギュレータを通した後の波形を示します。 100Hzのリップルはかなり小さく、帯域100KHzにおいても良好な特性です。 このような良好な特性となった理由は3端子レギュレータを用いたことと、ACアダプタの電流容量を大きくし、ACアダプタ側から見た負荷を軽くしたことです。 まとめ 各方式のACアダプタのノイズ成分はそれぞれ異なります。 (図6 ノイズ成分によっては影響を受ける機器がありますので、用途に合ったACアダプタを選ぶことが必要です。 トランス式非安定化と安定化ACアダプタ 100Hz(または120Hz などのリップル成分が問題となる機器で注意が必要。 スイッチングACアダプタ スイッチング周波数とその高調波が混入する周波数関係の機器で注意が必要。 例えば、AMラジオなどの電源には適さない。

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【Nintendo Switch】TVモード対応|プラグ収納型ACアダプター発売!C

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今回使用したACアダプタはNintendo Switch 2019 に付属してきたもので、モデル番号は「HAC-002 JPN 」です。 定格出力は「5. 5A」と「15. 6A」の2系統が記載されています。 Nintendo Switchは2019年にバッテリー持続時間の増えた新モデルが出ましたが、 新モデル・旧モデルともにACアダプタのモデル番号は「HAC-002 JPN 」で変更はありません。 ただし複数のサプライヤーが供給しているらしく、MITSUMIのもの、ZEBRAのもの、Deltaのものを確認しています。 そのため、同じ「HAC-002 JPN 」であっても若干の挙動の違いが存在する可能性があります。 とは言っても、Nintendo Switchと併せて使う分には全て同じ挙動をするはず USB Type-CだけどUSB Type-Cじゃないプラグ 任天堂はUSB Type-Cとは言っていませんが、なぜかUSB Type-C機器に刺さってしまう謎のプラグ形状をしています。 ロゴもUSBではなくNintendoのものが刻印されています。 広告 USB PD 仮 な謎の通信 これまた任天堂はUSB PD対応とは言っていませんが、USB PDパケットアナライザでキャプチャ・デコードできてしまう謎のシリアル通信をCCピン上で行っています。 5A」「15. 6A」を通知しています。 USB PDの仕様に照らし合わせてみる 任天堂はUSB PDと明言していないもののUSB PDパケットアナライザでキャプチャ・デコードできてしまう謎の通信をしているので、USB PDの仕様に照らし合わせてみます。 パワールール USB PDは互換性を確保するために「パワールール Power Rules 」というものが規定されていて、その一部に「最低限対応していなければならない出力」に関する記述があります。 0, Version 1. 3, Figure 10-1 表とグラフではやや分かりにくいので、具体例を出してみます。 例えば最大出力が20Wの電源の場合、少なくとも• 0A 15W• 22A 20W の出力に対応していなければなりません。 もう1つ例を出してみましょう。 例えば最大出力が87Wの電源は、• 0A 15W• 0A 27W• 0A 45W• 35A 87W の出力に対応していなければなりません。 「1つの電圧にだけ対応していれば良いんじゃないの?」と思うかもしれませんが、互換性を確保するために、低い電圧にも対応することが定められています。 Switchの純正ACアダプタは…… 話をSwitchのACアダプタに戻します。 上で書いたように、SwitchのACアダプタは5. 5Aと15. 6Aの2系統の出力に対応しています。 つまり、最大39Wの電源となります。 これを先程のグラフに当てはめると、以下のようになります。 赤い縦線が39W このグラフの通り、39WのUSB PD電源は5. 0A、9. 0A、15. 6Aの3系統を出力できなければなりません。 しかしながら、SwitchのACアダプタは5. 5Aと15. 6Aしか出力できません。 つまり、USB PD的には仕様に準拠していないということになります。 任天堂はUSB PDとは言ってないけど Switch以外を接続すると壊れる? USB PDの仕様に準拠していないと知って1番気になるのは「Switch以外を充電すると故障するの?」的なことだと思います。 この点については心配しなくても大丈夫でしょう。 というのも、USB PDは以下のような流れで行われるからです。 電源側の機器が「XボルトYアンペア出力できます」と通知する• 受電側の機器が「xボルトyアンペアください」とリクエストする• 電源側はそのリクエストを確認して、問題がなければxボルトを出力する USB PDでは、受電側の機器から「xボルト欲しいです」とリクエストがあった場合にのみ、9Vや15V、20Vといった電圧が出力されるようになっています。 リクエストがなければ電圧は5Vのままなので、SwitchのACアダプタにSwitch以外を接続しても、それが故障に繋がる可能性は低いでしょう。 結論 : 刺さるからといってSwitch以外を充電するのはオススメしない SwitchのACアダプタはUSB Type-Cとは明言されていないものの、USB Type-Cポートに刺すことのできるプラグ形状をしています。 そして、これまたUSB PDとは明言されていないものの、USB PDっぽい通信を行っています。 このことを聞くとスマートフォンやノートPCも充電できるように思えますが、 Switch以外を充電するのはオススメしません。 なぜかというと、理由の1つ目は「互換性」です。 USB PDの5V・9V・15V・20Vという複数の電圧は、受電側の機器が自身に最適な電圧を選択できるように用意されています。 例えばスマートフォンでは20Vよりも5Vや9Vの方が適していますし、逆にノートPCでは5Vよりも15Vや20Vといった高い電圧のほうが効率が良いわけです。 ところが、SwitchのACアダプタは5Vでは1. 5Aまでしか出力できず、必要なはずの9Vも丸々欠けています。 出力できる電圧のバリエーションが少ないということは、それだけ受電側の機器の選択肢が少ないということになります。 その結果、Switch以外を充電すると「充電が遅い」とか「そもそも充電できない」ということが発生する場合があります。 特にスマートフォン オススメしない2つ目の理由は、「普通のUSB Type-C ACアダプタとはちょっと異なる挙動をしているから」です。 話すと長いので詳細は別の記事に書きましたが、SwitchのACアダプタでPixel 3を充電することができませんでした。 そして、その原因はSwitchのACアダプタっぽいということも分かりました。 以上より、結論としては「 Switch以外を接続しても壊れる可能性は低いけど、USB PDの仕様に準拠していなかったりするので、Switch以外を充電するのはオススメしない」となります。 ネットでは「SwitchのACアダプタでXXを充電できた!」的な記事も散見されますが、それはたまたま運が良かっただけです。 非常時に試しに繋いでみるとかならともかく、日常的にSwitch以外を充電するのはオススメしません。 もし1つのACアダプタでSwitchやスマートフォン、ノートPCを充電したいのであれば、SwitchのACアダプタではなく、USB PDの仕様に準拠した別のACアダプタを使いましょう。 私は下記のACアダプタを使っています。 TVモードも動きます。

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Switch用じゃない純正充電器?「ニンテンドーUSB ACアダプター」

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TVモードでテレビに接続しても映像が映らないで困ってる人 TVモードに接続する方法手順をご紹介していますので、参考にしてみてください。 TVモードで接続して映像が映らないで困っている方もいるかと思います。 正しい手順で接続していると思うんだけど、どうして映像が映らないんだろうと思ってる方も、正しい手順の接続方法で接続しなおしてみると良いと思います。 TVモードに接続する手順と方法 ニンテンドースイッチでTVモードで使用する際の正しい接続方法手順をご紹介 あらかじめ準備しておくこと ドックからは「ニンテンドースイッチ本体」や「ACアダプター」、「HDMIケーブル」を外しておく。 再接続する際は20秒以上おいてください。 1.ACアダプターをコンセントに差します TVモードでは多くの電力を消費しますので、直接コンセントへ差し込んでください。 必ず付属されている純正のACアダプターで電源をとりましょう。 付属の純正ACアダプターを使わないで電源供給してみたところ、スイッチ本体の画面に 「テレビに映せません。 付属のACアダプターをお使いください」と表示されています。 コンセントから電源をとってUSB経由で電源に差してるんだけど使えなかったです。 素直に付属の純正ACアダプターを使いましょう! 余談ですがこのアダプターでMacBook Proの充電もできてしまうから便利です。 3.「HDMIケーブル」をテレビに接続 HDMIセレクターなどの中継機器を使わず、テレビのHDMI端子に直接接続してください。 4.テレビの電源をONにしてください テレビの電源を入れたら、入力切替でニンテンドースイッチが接続されているHDMIの接続端子を選んでください。 HDMI端子が複数あるテレビの方が今では多いと思いますので、HDMI端子の番号をテレビのリモコンで選択して切り替えます。 5.「ニンテンドースイッチ本体」の電源をONにしてドッグにセットする ニンテンドースイッチ本体の電源をONにしてから、ドックに差し込んでください。 ニンテンドースイッチの電源がOFFだとドックは認識してくれません。 スイッチ本体のバッテリーは満タンにしておくと、ドックから抜いたときなどバッテリー不足にならないですみます。 6.差した後はドックのランプを確認 ドックに差してスイッチ本体の電源がONを認識していると、ドックのランプがグリーンに点灯します。 スイッチ本体の電源がOFFなら、ドックのランプは消灯していますので、スイッチ本体の電源ボタンを押してください。 7.設定完了 1~6の手順で進めていけば完了です。 テレビにゲームの映像が映ってるか確認してください。 テレビにスイッチの画面が表示されるまで少々時間がかかる場合がありますので、長くみて1分くらい余裕をもって待つと良いかもしれません。 映像が映らなかった場合の改善方法 テレビに映らなかった場合の原因は複数の中から考えられる 手順通り接続をしたのに、テレビでニンテンドースイッチの画面が表示されない方は「設定」や「接続」を確認してみてください。 ちょっとしたことで表示されていないはずです。 何をやっても表示されない場合は、ハード的トラブル(スイッチ本体の故障やHDMIケーブル破損)の可能性がありますので、任天堂に問い合わせてみると良いでしょう。 テレビの入力切替がSwitchを接続しているHDMI端子とあってるか確認ください。 その状態で再びドックに差し込みテレビに映るか確認ください。 480Pで表示された場合は、他「720p」「1080p」も表示されるか確認ください。 (スイッチの解像度設定がテレビとあってなかった可能性大)• テレビに複数のHDMI端子がある場合は、他のHDMI端子に接続し映像が表示されるか確認ください。 テレビやケーブルの故障や不具合の可能性もありますので、他のテレビやHDMIケーブルで動作を確認してみてください。 改善されない場合 Switch本体、ドック、HDMIケーブル、ACアダプターの問題が疑われます。 任天堂サービスセンターに、これら機器の検査・修理をご依頼ください。

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