数ある24V出力のスイッチング電源の中でどの機種を選ぶべきなのか？
この記事では、新規装置設計、VAVE検討、電源の廃品などでスイッチング電源を検討している方へ、失敗しない選び方からワッテージ別のおすすめ機種まで詳しくご紹介します。
24V出力のスイッチング電源は毎年多くのメーカーから毎年新製品が発売され、特徴ある仕様で信頼性の高い電源が選べるようになりました。
とはいえ、機種が多すぎてどのスイッチング電源を選んだらいいいのか悩んでいる方が多いのも事実。そこでこの記事では、24V出力のスイッチング電源を購入する際に注視すべきポイントやおすすめメーカー別の電源の特徴を解説していきます。自身の要望に沿ったメーカーの電源をうまく選んでください。
24V出力のスイッチング電源は大きく分けて2タイプ
24V出力のスイッチング電源の選び方やワッテージ別のおすすめ機種をチェックしていく前に、まずは電源の基本的な種類について把握しておきましょう。
- AC/DC電源
- DC/DCコンバータ
入力電圧により大きく2種類があります。AC/DC電源は入力電圧がAC（交流）、DC/DCコンバータは入力電圧がDC(直流）です。
各工場や家庭に送られてくる商用の交流電源（AC）から、安定した直流電圧（DC）に変換する電源がAC/DC電源です。一方、バッテリーなどの直流電源（DC）から、別の安定した直流電圧（DC）に変換する電源がDC/DCコンバータです。
ここからは、それぞれの特徴について解説していきます。
AC/DC電源の特徴とは
スイッチング電源の中で最も需要の多い“AC/DC電源”は24V出力です。どのメーカーも24V出力は一番数量が出る電圧のため、豊富な機種から希望にあった仕様の電源を探しやすいのも24V出力電源です。
入力電圧は単相100/200Vと三相200Vが一般的です。
電流値は単相100/200V入力は0.2A(5W)〜100A(2400W)、三相200V入力は40A(960W)〜75A(1800W)まであります。
形状は単相100/200V入力型や基板型、DINレール型、オンボード型、パワーモジュールなど様々なタイプがあります。三相200V入力は一部DINレール型とユニット型のみです。
DC/DCコンバータの特徴とは
DC/DCコンバーターの入力電圧と出力電圧が直流電圧(DC)の電源をいいます。
基板上に実装するタイで24V出力のDC/DCコンバーターはパワーモジュールがあります。小型のオンボード電源とPOL(Point of Load)は15V出力までしかありません。
入力電圧はDC48V とDC110V、DC280Vが一般的でDC48Vは通信系、DC110Vは電力系、DC280VはFAロボットによく使われます。容量は50W〜500W程度まであります。
スイッチング電源を選定する際にチェックしておきたい4つのポイント
スイッチング電源の基本的な種類を確認したあとは、後悔しない電源の上手な選び方についてご紹介します。ニーズに適した機種を見極めるためにも、選び方をきちんとマスターして、電源の良し悪しは判断できるようにしましょう。そんな電源を選ぶ際に注目したいのが、
- 周囲温度と負荷率
- ピーク電流対応
- 電解コンデンサ寿命
- その他の機能
上の4点です。ここからは各ポイントについてもう少し掘り下げて解説しますのでするので選定する際の参考にしてみてください。
周囲温度から負荷率（電流）を確認する
電源を選定する際は、電流値は非常に重要なポイントです。「必要な電流は10Aなので10Aの電源を選ぶ」のではなく、最適な電源を選ぶなら装置・機器内の電源周囲温度に応じた電源を選ぶのが賢明です。電源の周囲温度によりその値は大きく変わります。
仕様書に「周囲温度に対する負荷率」の表がありますので必ず確認してください。
下表では電源の周囲温度が50℃で標準取付Aで使う場合、70%でしか使えません。つまり定格電流が10Aの電源だと7Aの電源になるということです。
さらに一般的に電源の定格電流の70％〜80％の負荷率で使うのがベストです。７Aの70%だと4.9Aで使うのがいいのです。つまり10Aの電源を4.9Aで使うことになります。
モーター負荷の場合はピーク電流対応の電源を選ぶ
24V出力はモーター負荷が多く、起動時にトルクが必要でピーク電流が流れます。そのピーク電流で電源を選ぶと大きな容量（W)の電源になってしまいます。
「ピーク電流対応」の電源は、起動時に１秒程度定格電流の1.2〜2倍のピーク電流を流すことができます。このタイプの電源は小さい電源を使うことが可能になりコストダウンを図れるのが大きなメリットです。
信頼性にこだわるなら電解コンデンサ寿命計算値に目を通す
負荷率に加え、スイッチング電源を選定するなら“電解コンデンサ寿命計算値”もしっかりと目を通しておきたいところ。その値が大きいほど長寿命になりより信頼性の高いスイッチング電源を選定できます。
メーカーにより時間（H)単位または年単位で表記されます。
電解コンデンサの寿命も周囲温度と負荷率により決まります。一般的には周囲温度は40℃、負荷率80％で使われることが多いので、ここではその条件で選定しています。
もちろん、周囲温度や負荷率は実使用条件で電コン寿命をみてください。
従来は電解コンデンサの寿命は4,5年が一般的でしたが、最近の電源は高効率になり10年以上の電コン寿命も珍しくありません。中には20年以上の機種もありますが、電解コンデンサには封向ゴムがあり実力寿命は15年です。そのため電コン寿命は最大15年くらいを目安にしてください。
機能にも目を向ける
せっかく新たに電源を選定するなら、基本機能だけでなくその他の機能性にも目を向けてみましょう。例えば、
- 力率改善回路
- 高調波電流抑制対応
- 雑音端子電圧 クラスB
など、機種によって備わっている機能性は様々です。不要な場合もありますが「力率改善回路」を搭載しているか、「高調波電流規制対応」しているか、「雑音端子電圧クラスB」に準拠しているかは確認しておきましょう。