スイッチング電源でのスイッチングとは？

質問

これまでにもいくつかスイッチング電源に関する質問が出ているようですが、どうも理解できない部分があります。それは、一番肝心の「スイッチング」という部分で具体的にどのような操作がなされ、なぜそのような操作が必要なのかという点です。
全く素人の状態からWebで勉強したところによると、交流入力->ブリッジダイオードで整流->平滑用コンデンサで直流化->スイッチング-＞整流-＞平滑という手順で直流に変換されるようです。コンデンサで平滑化された電圧（電流）ひずみの残った”直流的”なものと理解していますが、これに”スイッチング”という操作を行なうことによって、よりきれいな直流電圧（電流）になるということでしょうか？
また、スイッチング電源ではノイズが乗りやすいと言われていますが,これはどのような理由からでしょうか？
電気工学の知識が乏しい私にもわかるようにできれば平易な言葉でのご説明を御願い致します。

回答No.3

noritaman

交流から直流の出力を得るためにはダイオードで整流し、平滑用のコンデンサで平滑化する訳ですが、入力側の交流の周波数が低い場合、平滑用のコンデンサを大きなものにしないときれいな直流にはなりません。
周波数が高いときにはコンデンサは小さなもので済みます。
また、電圧を変換するときに使うトランスも周波数が高ければ小さなもので済みます。

装置の小型化に有効な、この周波数の高い交流（実際には直流を高速で断続した疑似交流）を作り出すのがスイッチングです。

回答No.2

GTAC

スイッチング電源の目的はある特定の安定した直流電圧を作ることにあります。

交流１００Ｖから直流５Ｖを作る場合、ＡＣ１００Ｖを整流して作った直流はそのままでは５Ｖになりません。
(正確な数字を忘れましたが１００Ｖ前後です。仮に１００Ｖとします。）

そこでこのＤＣ１００Ｖを時間的に入り切りさせます。入り切りさせ多断続的な電圧はＯｎ時は１００Ｖ、Ｏｆｆ時は０Ｖですが平均するとＯｎ時間に比例した電圧が得られます。
スイッチングするとはこの時間的な断続のことをいい、兵活用コンデンサでは電圧の時間平均を求めています。

実際のスイッチング電源はこの断続を数ｋＨｚ単位のＰＷＭ(パルス幅変調）により行います。またスイッチング周波数を高くすることで電源全体の小型化が図れます。

他方でスイッチ周波数が平滑化の過程で除去されないと交流側にも直流側にも流出しますから、フィルターを取り付けたりしてノイズ防止を図っています。

回答No.1

ymmasayan

まずスイッチングから説明しましょう。スイッチングとは直流（脈流でもよい）を
スイッチ（トランジスタ等）でＯＮ／ＯＦＦし、擬似的な交流（方形波）を作ることです。

この方形波は２００ｋＨｚ位の高い周波数なので、小さなトランスで電圧が変えられます。

このあとは普通と同じような整流回路・平滑回路・電圧制御回路を通って
出力になります。

スイッチング電源は周波数を高くしているので、平滑が楽でリップルが小さく出来ます。
小型にできるのがメリットです。

ノイズの問題ですが、２００ｋＨｚ位でスイッチングしているので
２００ｋＨｚおよびその高調波のノイズが出ます。
出力にも乗りやすいですし、周囲にもノイズを撒き散らしやすいです。