マイクロエレクトロニクスとパワーエレクトロニクスの違いって何ですか？

質問

パワーエレクトロニクスの勉学をしているのですが　マイクロエレクトロニクス
との相違点がわかりません。どなかたご存知の方はお教えください。

回答No.2

oodaiko

引続きoodaikoです。

先ほどはマイクロエレクトロニクスとパワーエレクトロニクスの技術的な違いを書き
ましたが、もっと本質的な違いがあります。

その違いとはマイクロエレクトロニクスが主に「情報、信号」を扱うのに対して、
パワーエレクトロニクスは「エネルギー」を扱うという点です。

増幅器や自動制御の勉強をするとラプラス変換だとかフィードバックだとかいろいろ
出てきますが、あれは電気という媒体を使って実は「情報処理・信号処理」の勉強を
しているわけです。だからこそ制御理論で出てくるいろいろな式は、電気系だけでなく
バネやダンパーなどでできた機械系にもそのまま応用できる訳です。

原理的には、信号処理に必要なエネルギーは、物理的な仕事をするエネルギーと比較
すればほとんどゼロに等しいものです。

もちろんＡＶ、電話、コンピューターのような典型的なマイクロエレクトロニクス機器
にしても最終的にスピーカーを鳴らすなりディスプレイに出力するなりの「エネルギー」
が必要になる訳ですが、あくまでそれは人間が「情報」を使うための手段に過ぎません。
ですからこれらの出力も原理的には消費エネルギーをゼロに近付けることが出来ます。
実際、スピーカー ->イヤホーン またはブラウン管 -> 液晶、豆電球 ->ＬＥＤと比較
してみると消費エネルギーが一桁以上減っていることがおわかりになるでしょう。
これからもこれらの装置はもっと小さくもっと省エネルギーになると思います。

しかしパワーエレクトロニクスは「エネルギー」を扱う物である以上、出力される
エネルギーが大きくなれば動かすためのエネルギーも大きくなります。
もちろん、最終的に仕事をするのはモーターなり電熱器なりランプなりいわゆる
”電気機器”であって、パワーエレクトロニクス機器はそれらを制御するためのスイッチ
または電力変換装置として使われているので、極端なことをいえばエネルギーの流れを
制御している、またはエネルギーを加工しているに過ぎません。
だからパワーエレクトロニクス機器自身を制御するためのエネルギーは小さくなり得
ますが、電気のように高速で動いているもの急に止めたり方向を変えたりするのには
やはりそれなりのエネルギーが必要だというのは直観的イメージとして理解できると
思います。
（この節に書いたことは自信なし。ＩＧＢＴなどがもっと進化すればＬＳＩから
直接駆動できるほど制御エネルギーの少ないインバーターなどが出来るのでは？
あるいはもう製品化されているとか？）

というわけでオーディオやコンピューターの回路を設計するような感覚で電力用回路
を設計するとおそらく先の文に書いたような部分で失敗するでしょう。

しかしマイクロマシンが普及すればこの分類も変えざるを得ないかもしれません。
マイクロマシンを動かすためのマイクロパワーエレクトロニクス（？）なる研究分野
が出てくるかも知れません

最後にまとめとしてパワーエレクトロニクスを勉強する上でのポイントを書くと

・微小な電圧・電流ではほとんど問題にならないが大電圧・大電流では問題になる
現象を理解する。
・使われる半導体素子の特性や仕様の違いについて理解する。
・基本的には低周波の世界であることを理解する。
最近は数十～数百キロヘルツのスイッチングをするインバーターなどもありますが、
大部分は数キロヘルツ程度で、メガヘルツのオーダーが当たり前になったマイクロ
エレクトロニクスの世界からみれば低周波です。
・「情報・信号」ではなく「電気というエネルギーそのもの」を扱うことを理解する。
マイクロエレクトロニクスでは「電気現象」だけでなく実は「信号一般」に関する
勉強も多いが、パワーエレクトロニクスではモロに「電気現象」を相手にする。

といったところでしょうか。