電源の効率について
効率は電源の「入力電力に対する出力電力の割合」を表した電源の性能を示す重要なパラメーターです。
高効率であればあるほど、電力を変換する際に生じる消費電力が小さいことを表しており、低損失で発熱の小さい優れた電源になります。
LDO、スイッチング電源の効率は以下の式で算出できます。
効率 η [%] = (出力電力 / 入力電力) ×100
= (出力電圧 Vout × 出力電流 Iout) / (入力電圧 Vin × 出力電流 Iin) ×100 ・・・(式1)
図1. 電源の効率計算で必要なパラメータ
電源効率の計算に必要な測定
式(1)から分かるように、効率を計算するためには入出力電流、入出力電圧の測定値が必要です。
各電圧/電流はマルチメーターを使用して測定しますが、測定対象物から離れた位置で測定してしまうと、ケーブルや配線などによって生じる損失を含んだ値になってしまい計算結果は実際よりも低い効率になってしまうことがあります。
そのため、測定対象物の直近で各電圧/電流を測定することが大切です。
図2. 正しい効率測定の例
図3. 誤った効率測定の例
LDOの効率計算と特徴
LDOの場合、IoutがLDOの自己消費電流よりも十分に大きい時、Iin≒Ioutの関係が成り立ちます。
従って、式(1)は
効率 η [%] = (出力電力 / 入力電力) ×100
= (出力電圧 Vout / 入力電圧 Vin) ×100 ・・・(式2)
と表すことができ、単純に出力電圧と入力電圧の比率が効率になることが分かります。
つまり、LDOは入力電圧と出力電圧の差が大きくなればなるほど、効率が悪くなります。
図4. LDOの効率計算の例
スイッチング電源の効率特性
一方でスイッチング電源はLDOとは異なりIin ≠ Ioutにならず、入出力等の仕様条件によりますが、入力電圧と出力電圧の差が大きくても90%以上の効率を得ることができます。
図5. スイッチング電源の効率例 シミュレーション結果
お問い合わせ
関連技術コラム
関連製品情報

車載バッテリーの逆説保護で用いられるダイオードの損失課題解決
理想ダイオードコントローラーMAX16171/MAX16141で、MOSFETのON/OFFを切り替えて電流の逆流を防ぎ、発熱やシステム効率の改善に繋がります。
- Analog Devices, Inc.
- NEXT Mobility
- ICT・インダストリアル

ADPA1112:1GHz~22GHz、15W、窒化ガリウム(GaN)パワー・アンプ
ADPA1112は1GHz~22GHz帯で動作するGaN高出力RFパワーアンプで、電子戦や計測向けに高出力・高効率と評価用ボードやモデルを提供します。
- Analog Devices, Inc.
- ICT・インダストリアル

LT83401/2:42V、1A/2.5A、降圧Silent Switcher 3、超低ノイズ・リファレンス付き
LT83401/2は超低ノイズリファレンス内蔵の42V対応同期整流降圧レギュレータです。Silent Switcher 3を採用し、高効率と低EMIを両立します。
- Analog Devices, Inc.
- ICT・インダストリアル

CoolGaN™高効率・高周波・高信頼性を実現するGaNソリューションで、電源設計を革新。
インフィニオンのCoolGaN™は高周波スイッチングと低損失を実現し、サーバー電源や5G基地局、太陽光インバータの効率化と小型化に貢献します。
- Infineon Technologies AG
- NEXT Mobility
- ICT・インダストリアル

車載用MOSFET(20V〜800V) 効率・高信頼性を実現する、次世代車載用MOSFET
インフィニオンの車載用MOSFETは低オン抵抗と高スイッチング性能を持ち、車載電動化に最適な高信頼パワー半導体です。
- Infineon Technologies AG
- NEXT Mobility
- ICT・インダストリアル

IGBT 高効率・高信頼のIGBTで、EVから産業機器まで次世代パワー制御を実現
インフィニオンのIGBTは600V~6.5KV対応の高耐圧パワー半導体で、車載や産業用インバータに最適です。
- Infineon Technologies AG
- NEXT Mobility
- ICT・インダストリアル
- スマートファクトリー・ロボティクス



