電源装置の仕組みとは？種類や使い方・おすすめメーカーを紹介

1.電源装置の種類は何がある？仕組みを簡単に解説

私たちの身の回りにある電源装置は、主に下記3種類があります。 

・AC/DC電源

・スイッチング電源

・DC/DC電源 

それぞれ仕組みや用途をチェックし、電源装置の基礎知識を頭に入れましょう。

●AC/DC電源｜交流（AC）を直流（DC）に変換する仕組み

AC/DC電源は、家庭用コンセントから供給される交流電源（AC）を、電子機器が使える直流電源（DC）に変換する装置です。パソコンやテレビ、スマートフォンの充電器など、ほとんどの電化製品で使われています。 

まずは内部で入力された交流を整流回路で直流に変換し、その後コンデンサで平滑化して安定した電圧を出力します。必要に応じてトランスで電圧を昇降圧し、安全なレベルに調整される仕組みです。

※コンデンサ：電気を一時的に蓄えたり放出したりする部品

※トランス：電磁誘導の原理を利用して電圧をコントロールする部品 

AC/DC電源は構造が比較的シンプルで信頼性が高く、一定の電圧を安定して供給できるのが特徴です。電子機器を安定稼働させるための基本となる電源であり、あらゆる機器に欠かせない重要な役割を担っています。

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●スイッチング電源｜高効率で電圧を制御する仕組み

スイッチング電源は、電力変換の効率を高めるために高速スイッチング素子を使って電圧を制御するタイプの電源です。交流を直流に変換する過程で電力を断続的にオン・オフさせることで、無駄なエネルギーを抑えながら効率よく電圧を変換します。

※高速スイッチング素子：電流のオン・オフを非常に高速で切り替える部品（トランジスタやMOSFETなど） 

軽量・小型化が可能で発熱も少ないため、産業機器や通信機器など様々な分野で幅広く使われています。出力電圧を安定的に保つフィードバック回路も備えており、入力電圧や負荷の変化にも強いのが特徴です。

●DC/DC電源｜電圧を高めたり下げたりする仕組み

DC/DC電源は、直流（DC）電圧を別の直流電圧に変換する装置です。主なタイプは3種類あり、それぞれ目的によって使い分けられます。 

・昇圧（Boost）：低い電圧を高い電圧に変換

・降圧（Buck）：高い電圧を低い電圧に変換

・昇降圧（Buck-Boost）：入力電圧の高さに関わらず一定の出力電圧を保持 

内部では下記のパーツを組み合わせ、パルス制御によって効率的に電圧を変換します。

・スイッチング素子

・インダクタ（電流の変化によってエネルギーを磁界として一時的に蓄える装置）

・ダイオード（エネルギーの逆流を防ぎながら出力側へ安定して電力を供給する装置）

・コンデンサなど

※パルス制御：電気信号のオン・オフ時間を高速で切り替えて出力を調整する制御方式 

変換効率が高く小型設計が可能なため、通信機器や車載電装品などの多電圧回路に欠かせない仕組みです。

2.電源装置を搭載した製品まとめ｜特徴や使い方を紹介

電源装置を搭載した製品として、主に下記6種類が挙げられます。 

・ACアダプター

・無停電電源装置（UPS）

・直流安定化電源

・リニア電源

・ソーラー電源

・ポータブル電源 

それぞれ特徴や使い方に目をとおし、電源装置に関する知見を深めましょう。

●ACアダプター

ACアダプターは、家庭用コンセントから供給される交流電源（AC）を電子機器向けの直流電源（DC）に変換する装置です。パソコンやスマートフォンなど、ほとんどの家庭用・オフィス機器に使用されています。 

内部には整流回路とスイッチング回路が組み込まれており、高効率で安定した電圧を供給できます。過電流保護や温度制御など、安全機能を備えたモデルも多いです。 

機器本体を軽量化できる作りになっており、外部電源として取り外し可能な構造になっています。正しい電圧・電流値を守って使用すれば、電子機器の寿命を延ばすのも可能です。

●無停電電源装置（UPS）

無停電電源装置（UPS）は、停電や電圧変動が発生した際に一時的に電力を供給し、機器の動作を維持する装置です。内部にバッテリーを備えており、停電により電力供給が途絶えた際、瞬時に切り替えて電力を供給します。 

UPSには下記常時3種類があり、用途に応じてサーバーラックやデータセンターに導入されます。 

・商用給電方式（オフライン型）

・ラインインタラクティブ方式

・常時インバータ方式（オンライン型） 

重要かつ大量のデータを扱う企業や施設の非常用電源として導入されるケースの多い製品です。

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●直流安定化電源

直流安定化電源は、入力電圧や負荷の変動があっても一定の直流電圧を出力する電源装置です。電子機器の動作試験や電子部品の評価に加えて、研究開発でもよく使われます。 

内部にはフィードバック制御回路が組み込まれており、出力電圧を常にモニタリングして安定した供給を維持します。可変出力タイプは電圧や電流を任意に設定できるため、回路設計や電気実験に欠かせない装置です。

※フィードバック制御回路：システムの出力結果を検知し、出力値とあらかじめ設定した目標値を比較して両者の誤差をなくすように入力や制御量を自動的に調整する回路 

近年ではスイッチング方式を採用したモデルも増えており、小型かつ高効率・低発熱なモデルも数多く登場しています。正確な電圧制御が求められる実験室や製造ラインで活躍する電源装置です。

●リニア電源

リニア電源は、アナログ制御によって滑らかでノイズの少ない電力を供給できる電源装置です。トランスで電圧を下げ、整流・平滑回路を経て安定した直流を出力します。 

スイッチング電源に比べて変換効率は低いものの、出力のリップル（波形の揺らぎ）が少ないのが特徴です。オーディオ機器や医療機器など、高精度の電圧計測が求められる分野で重宝されています。 

またリニア電源は電磁ノイズの発生が少ないため、敏感な電子回路への影響を最小限に抑えられます。高音質かつ信頼性の高い電力供給が求められる現場において、今も根強い支持を得ている電源方式です。

●ソーラー電源

ソーラー電源は、太陽光パネル（ソーラーパネル）で発電した直流電力を利用するシステムです。太陽光をエネルギー源とするため、燃料を使わずに発電できます。 

発電した電力はバッテリーに蓄えられ、必要に応じてインバータ経由で家庭用の交流電力（AC）として使用されます。ソーラー電源の用途は下記など多岐にわたり、太陽光の強さや天候によって発電量が変動するのが特徴です。 

・屋外照明

・監視カメラ

・キャンプ用電源

・非常時用の電源装置など 

安定した電力供給の実現には、バッテリーと充電コントローラーの組み合わせが欠かせません。エネルギーの自給自足を実現できる電源として注目されており、脱炭素社会を支える再生可能エネルギーの一つとして注目されています。

●ポータブル電源

ポータブル電源は、AC・DC・USBなど複数の電源出力を備えた持ち運び可能な電源装置です。キャンプやアウトドアに加えて、防災時の非常用電源として需要が急増しています。 

家庭用コンセントやソーラーパネルから充電できるほか、ノートパソコンや小型家電の長時間駆動が可能です。容量はWh（ワットアワー）で表され、予算や用途に応じてモデルを選べます。 

静音性が高く排気ガスも出ないため、屋内でも安心して使用できます。災害時の停電対策やコンセントがない場所での作業など、現代のライフスタイルに欠かせないエネルギー源として活躍しています。

3.電源装置のおすすめメーカー5選

UPSやポータブル電源など、電源装置のおすすめメーカーを5つご紹介します。 

・Jackery（ジャクリ）

・オムロン

・シュナイダーエレクトリック

・松定プレシジョン

・TDKラムダ 

メーカーごとのコンセプトや看板製品をチェックし、家庭や社内に導入できそうなアイテムを見つけましょう。

①Jackery（ジャクリ）

Jackery（ジャクリ）は、ポータブル電源市場を牽引するアメリカ発のブランドです。「どこでも電力を」をブランドコンセプトに、キャンプやアウトドアなどあらゆるシーンで使える製品を展開しています。 

14年間で全世界600万台以上にのぼるポータブル電源販売実績を誇り、信頼性と安全性を兼ね備えた設計が大きな魅力です。防災製品等推奨品マークも取得しており、非常時の防災グッズとして自治体や公共施設でも導入が進んでいます。 

②オムロン

オムロンは、医療・制御機器から産業システムなど幅広い領域の電源装置製造を手掛ける企業です。中でもUPS（無停電電源装置）分野では、オフィスやサーバールーム向けの高信頼モデルを数多く展開しています。 

オムロンのUPSは日本企業ならではの堅牢な設計と長寿命バッテリーにより、業務用から家庭用まで人気です。国内サポート体制も充実しており、自治体や学校でも多く採用されています。

③シュナイダーエレクトリック

フランスに本社を置くシュナイダーエレクトリックは、世界的なエネルギーマネジメントのリーディングカンパニーです。UPSブランド「APC by Schneider Electric」で知られており、サーバーやネットワーク機器の保守において高いシェアを誇ります。 

クラウド連携やリモート監視対応のUPSも取り扱っているため、IoT時代に適した機器の電源管理が可能です。電源ユニットやサーバーラックも販売しており、データセンターや企業のITインフラを支える製品を提供しています。

④松定プレシジョン

滋賀県に本社を構える松定プレシジョンは、高電圧・高精度な開発技術に強みを持つ精密電源装置メーカーです。松定プレシジョンの高圧電源や交流電源は、研究機関や医療施設などさまざまな分野で多く採用されています。 

カスタマイズ製品の開発にも対応しており、実験用から量産装置向けまで幅広いラインアップを展開しています。日本製電源としての信頼性の高く、精密機器分野における支持が厚い企業です。

⑤TDKラムダ

TDKラムダは、電子部品大手TDKのグループ企業です。スイッチング電源や直流電源装置の開発を手掛けており、高精度な電圧・電流制御を実現する製品を数多く取り揃えています。 

「信頼性・安全性・省エネ」を軸に、産業機器や医療機器向けの電源製品を提供しているのも特徴です。省エネ性能と静音設計に優れたモデルも多く、研究機関から企業まで幅広い領域における人気を誇ります。

4.非常用電源なら累計600万台の販売実績を持つJackeryポータブル電源がおすすめ

非常用電源を備えるなら、累計600万台以上の販売実績を誇るJackery（ジャクリ）のポータブル電源がおすすめです。停電や避難時に電気が使えなくても、コンセントの代わりとして下記の役割を果たします。 

・スマートフォンやPCの充電

・電気ケトルやポットなど調理家電の稼働

・ランタンなど照明器具への点灯

・IHヒーターなど暖房器具への給電など 

Jackery（ジャクリ）のポータブル電源は防災製品等推奨品マークを取得しており、安全性や信頼性の高さも実証済みです。ソーラーパネルと組み合わせれば、停電中でも「再生可能エネルギー」で電力を自給できる仕組みを整えられます。 

いざというときの備えはもちろん、アウトドアやキャンプでも大活躍するアイテムです。

5.電源装置に関してよくある質問

最後に、電源装置に関してよくある下記の質問へ回答します。

●電源装置は英語でなんという？

電源装置は英語で「Power Supply」または「Power Supply Unit（PSU）」といいます。日常会話では「電力を供給する装置」という意味で使われ、特にパソコンや電子機器では内部の電源ユニットを指します。 

ちなみにUPS（Uninterruptible Power Supply）は「無停電電源装置」の略で、停電時に電力を供給できる機器を表す用語です。

●PCは電源装置の一種ですか？

PC（パーソナルコンピュータ）は電源装置の一種ではなく、電源装置を内部に搭載して動作する装置です。パソコン内部にある電源ユニットがAC（交流）をDC（直流）に変換し、マザーボードやGPUへ安定した電力を供給します。 

PCは電源を「作る側」ではなく「使う側」の機器と覚えておきましょう。

●電源装置の電流の向きはプラスとマイナスで決まっている？

直流（DC）電源では、電流の向きがプラス（＋）からマイナス（−）へと一定方向に流れます。対して交流（AC）電源では電流の向きが周期的に変化するため、方向が固定されません。 

多くの電源装置には、使用する機器に応じて直流・交流の変換を行い、安定的に電流を供給できる仕組みが搭載されています。

●電源装置の記号はどんなものがある？

回路図などで使われる電源装置の記号には、下記などがあります。 

電源装置関連の仕事に従事している方、資格試験を受ける方は、参考知識として目を通しておきましょう。

●理科の授業で電源装置の仕組みを学ぶのはいつ？

日本の学校教育では、中学校1年生の理科で「電流と電圧」「電気回路」の単元を通して電源装置の基本原理を学びます。学習する内容は、主に下記のとおりです。

・直流電源と交流電源の仕組み

・直流電源・電池・回路図の書き方

・電圧や抵抗の関係（オームの法則）など

オームの法則は、情報処理試験や電気工事士試験でもよく出題されます。「電圧＝電流×抵抗」の関係を理解しておきましょう。

まとめ

電源装置は、機器に安定した電力を供給するために欠かせない装置です。下記3種類の仕組みや用途をおさえておきましょう。

・交流を直流に変換する「AC/DC電源」

・電力を制御して出力を安定させる「スイッチング電源」

・直流同士を変換する「DC/DC電源」

世の中には、電源装置の仕組みを活かしたポータブル電源やUPSなど様々な製品が存在します。製品ごとの代表的なメーカーを把握しつつ、電気代削減や防災対策に役立つ電源装置を見つけてください。