電動化・高度化が進む車載ECUでは、「電源設計」がこれまで以上にシステム全体の性能や信頼性を左右する重要な要素になっています。とくに近年注目されているのが48V車載電源システムです。12Vでは電流・発熱・ハーネス重量がボトルネックとなる一方、48Vはそれらの課題を根本から改善できる現実的な選択肢として、MHEV（マイルドハイブリット車）のメインバッテリーだけでなくHEV（ハイブリット車）・EV（電気自動車）の補機バッテリーにも広がりつつあります。
本記事では、これから48V対応ECUの設計に取り組むエンジニアの方を対象に、「なぜ48Vが必要なのか」という背景から、48V時代の電源設計で押さえるべき考え方、そして日清紡マイクロデバイス社の量産対応ICを用いた具体的な設計イメージまでを、順を追って解説します。専門用語はその都度背景から説明しますので、48V設計が初めての方でも読み進めるだけで全体像をつかめる構成としています。
なぜ車載システムは48Vへ向かうのか
車両の電装化が進むにつれ、ECUやアクチュエータが必要とする電力は年々増加しています。従来主流だった12Vシステムでは、電力を増やそうとすると電流が大きくなり、その結果としてハーネスの太径化、重量増、発熱、電力損失といった問題が顕在化します。
電圧を48Vに引き上げると、同じ電力をより小さな電流で扱えるようになります。たとえば1000Wの負荷を駆動する場合、12Vでは約85Aが必要ですが、48Vであれば約21Aまで低減できます。この電流低減は、例ではハーネス重量を5mあたり約2kgから約0.3kgに大幅に削減できます。また、配線取り回しの自由度向上につながり、ECU配置や車両設計全体にも好影響を与えます。
こうした理由から、48Vシステムはマイルドハイブリッド車にとどまらず、HEVやEVの補機電源系、さらにはエリアECUやBMS、ヒーター制御といった幅広いアプリケーションで採用検討が進んでいます。
12V と48V システムにおける電流・損失・配線重量の違い（1000W負荷時）
48Vシステムの電源設計の考え方
12Vシステムから48Vシステムへの移行により、電源設計でまず直面するのが発熱と損失の扱い方が根本的に変わるという点です。
出力電圧や負荷電流が同じであっても、入力電圧が12Vから48Vに上がるだけで、デバイス内部に発生する損失は桁違いになります。
特にLDO（リニアレギュレータ）は、構造がシンプルでノイズ特性に優れる一方、入力電圧と出力電圧の差分がそのまま熱として消費されるという性質を持ちます。この特性は12V系では大きな問題になりにくかったものの、48V系では設計上の制約として一気に顕在化します。
LDOとDCDCの比較
LDOの損失が何倍にも増大する理由 とDCDCのメリット
ECUで一般的な100mAクラスの負荷を例に12Vと48V入力時のLDOの損失を考えてみます。負荷電流100mAは、ECUに搭載されるマイコン周辺回路、センサー用電源 、通信ICやアナログ回路 といった「決して大電流ではないが、LDOで賄ってきた典型的な負荷」を代表する値です。
12Vシステムの時代であれば、この100mAクラスの電流は「LDOで問題なく処理できる」という感覚が一般的でした。
しかし、48Vから5VをLDOで生成する場合、同じ100mA負荷でも
- 12V入力時：約0.7Wの損失
- 48V入力時：約4.3Wの損失
となり、同じ100mAでも入力電圧が48Vに上がるだけで発熱は約6倍に跳ね上がります。
このレベルの損失になると、パッケージの許容損失や基板放熱条件によっては、そもそも実装が成立しないケースも出てきます。
DC/DCコンバーターを用いた場合、例えば48Vから5Vへの変換でも、効率80%程度を確保できれば、100mA負荷時の損失は約0.1W（100mW）台に抑えることが可能です。
この損失レベルであれば、
- 発熱対策が容易
- 部品選定やレイアウトの自由度が高い
- システム全体の信頼性を確保しやすい
といった実装上のメリットが得られます。
12Vシステム/48Vシステム損失の計算値例
48Vシステム求められる電源アーキテクチャの整理
48V化したからといって、すべてをスイッチング電源に置き換える必要はありません。
重要なのは、48Vにおける損失構造を踏まえて 用途適材適所で構成することです。
- 一定以上の電流を扱うメイン電源統
→ DC/DC コンバーターで高効率変換（48→12V, 48→5V など） - 小電流・ノイズ優先・常時給電系
→ LDO を限定的に使用（例：20mA以下）
48Vシステムにおいては、こうした損失構造の違いを正しく理解し、設計初期段階で電源方式を整理することが重要なポイントとなります。
48V入力電圧対応DCDC：R1260S シリーズ
現在、日清紡マイクロデバイス社で量産中の48V入力電圧対応のDCDCの製品はR1260Sです。
R1260は、5 V ~ 60 Vの入力電圧範囲で動作し、ハイサイドとローサイドの外部 NMOSFET を駆動して1.0 V ~ 16.0 Vの出力電圧を生成することが可能な降圧DC/DCコントローラです。電流センスを必要としないユニークな電流モードPWM制御アーキテクチャを採用しているため、外部部品として低RonのFETや低DCRのインダクタを用いた場合においても、安定かつ高効率なDC/DCコンバーターを構成することが可能です。R1260Sの代表的な用途のひとつが、48Vから12Vへの降圧コンバーターとしての使用です。多くの車載ECUは依然として12V系を前提に設計されているため、48Vシステムを採用する車両でも、各ECUへ安定した電源を供給するために12Vへの降圧は不可欠となります。
R1260シリーズ基本回路例 (250 kHz時) 出展：日清紡マイクロデバイス
URL：R1260 シリーズ | 日清紡マイクロデバイス
軽負荷高効率
R1260Sの特徴が軽負荷効率です。R1260Sを48V→12Vで動作させた際の測定結果を以下の図に示します。
R1260Sシリーズ効率カーブ（実測値）
軽負荷高効率モードを使用した場合、10mA負荷時でも効率は90％以上を維持しています。近年はECUの統合化や、セントリーモード（例：駐車中監視など）のように待機時間が長いシステムが増えており、軽負荷領域での効率がそのまま車両全体の待機電力に影響するケースが確実に増えています。この実測データは、48V入力という厳しい条件下でも、実用的な効率を維持できることを示しています。
日清紡マイクロデバイス社は、長年にわたりアナログ電源ICを開発してきた経験から、低消費電流設計や軽負荷効率の最適化を得意としており、その設計思想はR1260Sシリーズにも反映されています。48Vシステムにおいて「損失・温度・効率」を総合的に評価しながら電源構成を決めたい設計者にとって、R1260Sは現実的で扱いやすい選択肢のひとつと言えます。
48V入力電圧対応LDO：R1560x /R1561x シリーズ
制御回路や監視回路などの小電流用途では、48V入力対応LDOが有効です。
日清紡マイクロデバイス社のR1560x / R1561xシリーズは最大60V入力、100 mA 出力に対応した、超低消費電流や優れた過渡応答といった特長を備えたボルテージレギュレータです。
48V入力対応LDOは他社ラインアップが限られている分野であり、バッテリー直結系や高耐圧が求められるポイント電源において、設計をシンプルにできるメリットがあります。用途としては、タイマICやエッジデバイス向けの補助電源など、電流が限定される回路が想定されます。
R1560x：超低消費電流
- Iq はわずか 3μA級
- 常時給電ラインやスリープ電流を極力下げたい用途に最適
R1560（https://www.nisshinbo-microdevices.co.jp/ja/products/ldo-linear-regulator/spec/?product=r1560）
R1560シリーズの基本回路 出展：日清紡マイクロデバイス
R1561x：優れた過渡応答特性
- 電圧追従性が高く、センサー・アナログ回路などの安定化に向く
R1561（https://www.nisshinbo-microdevices.co.jp/ja/products/ldo-linear-regulator/spec/?product=r1561）
R1561シリーズの基本回路 出展：日清紡マイクロデバイス
48V入力電圧対応VD：R3160N シリーズ
48Vシステムでは、バッテリー電圧を直接監視できるボルテージディテクタ（VD）も重要な役割を果たします。
日清紡マイクロデバイス社のR3160Nシリーズは、最大60V入力に対応し、高精度かつ低消費電流で電圧低下を検出できます。既存の12V ECUを24Vや48V環境に拡張する際にも、外付け分圧回路を簡素化できる点は設計上の大きな利点です。
48V/24Vバッテリーの直接検出
- 高精度×低消費電流で、電圧低下を検出
- ECUフェイルセーフや低電圧リセットのトリガとして利用
拡張設計を簡素化
- 既存の12V ECU を 24V/48V 対応に拡張する際に、従来では複雑だった分圧・補正回路が簡略化できる。「既存資産を活かしつつ48V対応したい」というユーザーにとって導入しやすい。
R3160（https://www.nisshinbo-microdevices.co.jp/ja/products/reset-voltage-detector/spec/?product=r3160）
R3160Nシリーズの基本回路例 出展：日清紡マイクロデバイス
まとめ
48V車載電源システムは、電動化の進展に伴い、これからのECU設計において検討される機会が増えている技術です。
設計において避けて通れない技術です。電圧を上げることで得られる配線・損失面のメリットを最大化するには、48V特有の損失構造を理解し、用途に応じてDC/DC、LDO、監視ICを適切に組み合わせることが重要になります。
日清紡マイクロデバイス社は、48V入力対応のDC/DC、LDO、ボルテージディテクタといった量産製品のラインアップに加え、関連製品の開発にも取り組んでいます。量産品以外のロードマップにご関心のある方や、48V対応の検討にあたり製品選定や回路構成でお悩みの際は、半導体専門商社としての知見をもとにサポートいたします。
