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ハードウェア

電解コンデンサーを使わない電源回路技術 43

ストーリー by hylom
電解コンデンサは泣き所 部門より

Anonymous Coward曰く、

自動車向け機器などを製造開発するダイヤモンド電機が、電解コンデンサーを使わない電源回路向け技術を開発したそうだ(日経新聞ダイヤモンド電機の発表fabcorss for エンジニア)。

一般的な電源回路には電解コンデンサーが使用されているが、電解コンデンサーは大容量である一方で経年劣化による故障やトラブルが発生しやすいという弱点がある。今回開発された技術はDC-DCコンバータの前段などに交流の変動を打ち消す電圧を供給する補償回路を採用するもの。これによって電源回路に必要となるコンデンサの静電容量を減らすことができ、電解コンデンサではなくセラミックコンデンサやフィルムコンデンサを利用できるようになるという。

回路に必要な体積も抑えられるが、部材コストは高くなるとのことで、そのため高信頼性が求められる分野での活用が見込まれるという。

  • by Anonymous Coward on 2019年07月12日 6時44分 (#3650517)

    電解コンデンサーを使わない電源回路なんて今時当たり前すぎるんですけど…
    顧客から「電解コンデンサーは使わないでくれ」と要求がある事も多いし。
    最近だとUSBラインを除けば電解コンデンサーはあまり使ってないな…

    と、タイトルに釣られてみるテスト。

    実際問題として低電圧(< 60V)のDC/DCだと電解無しで組む事は珍しくない。
    最近はセラコンでも発振しづらいICも増えてきてるし、セラコン自体も
    大容量化してるので上にも書いたUSBのVBUSラインを除けばほぼ駆逐出来る。
    また最近はWifiモジュールとか載せる場合はノイズ対策で電源回路を
    LDOで組むこともあり、その場合もほぼほぼ電解コンデンサーは使わない。

    発表にあるのはインバータ回路などの高電圧を扱うものの話かな?
    まあ発表の写真にあるようにセラコンの山があれば電解が要らない、
    というレベル。これではコスト的にかなり不利だろうなあ。

    ここに返信
    • by Anonymous Coward on 2019年07月12日 9時38分 (#3650573)

      いや、さすがにUSBレベルのIT系の話と、
      本製品の属するパワコン系(本製品はDCバス300~400Vで、インバータ電力は1kVA)の話を
      同一レベルで語られてもな。
      USB目線でコメントする方がちょっともの知らな過ぎ。

      別に、世界初を謳っている訳でもないし。
      #逆に、パワコン系の方々がUSBのことなど目に入らんのは普通。
       その界隈では引っ張りだこの職種。

      • by Anonymous Coward

        タイトル詐欺、ってタイトルだから別にいいんじゃないの。
        自分はパワー系なんかまったく知らないのだけど、真っ先に思ったのがPCの電源に採用されるかなー、だったもの。
        とっくに排除されてたような気もするな? と不思議に思って記事開いて、#3650517読んで納得した。
        #3650517さんありがとう。

        • by Anonymous Coward

          ド素人の俺にはPC電源と#3650517の話がどう繋がるのか理解できんぞ。

          • by Anonymous Coward

            「USBライン除けば」ってあたりからじゃないの。
            USBを含む何かってことが読み取れるので、USB使うような機器っていったらPCは代表格

      • by Anonymous Coward

        しかし、プレスリリース見て、300V出力でリップル15Vってどうなのと思わないでもない。
        それで済む用途に、高価な高耐圧・高容量のMLCCをたくさん使うことってありえるのかな。
        さらに高価なGaNスイッチを使って、スイッチング周波数を高めて容量を減らしたのだろうし…

        • by Artane. (1042) on 2019年07月15日 19時28分 (#3651976) 日記

          LED電球やモータを廻したり蓄電装置動かしたりするインバータなどにつなぐものだから、リップルはあってもノイズが小さくて変動が小さければいい。と割り切ってるんじゃないかと思いますけど。
          基板の形状や大きさから見て機器組み込み用ですし。
          要は、輻射ノイズを抑え込んで、DCラインやAC側に不正輻射が出なければどうにかなるものへの電力供給しか考えてないんじゃないですかね。

          # で、負荷装置の更に負荷側でリップルフィルター噛ませばいい。
          ## 個人的には、並列運転と言うか同期運転が可能なのかどうかが気になりますが。

    • by Anonymous Coward on 2019年07月12日 10時27分 (#3650620)

      > 実際問題として低電圧( 60V)のDC/DCだと電解無しで組む事は珍しくない。

      電圧よりも扱う電流量でしょ。
      例に挙げられているような「電気自動車(EV)用充電器」なんて大電流を扱うものでは、
      従来の技術ではセラコンなんかでは到底追いつかない。

      • by Anonymous Coward

        ダイヤモンド電機のプレスリリースのPDFに
        ※2 同等性能: インバータ出力が1 kVA, 力率0.99の時の脈動電圧を比較した場合
        と書いてあるしね。

        /*電解コンデンサレスが電解ゴンザレスに見えて仕方ない病*/

    • by Anonymous Coward

      ACアダプタや大電流を扱うものでなければ、機器側はもうほとんど電解コンは使っていないですよね。
      USBポートもほとんどの場合はもう大容量セラコンで終わらせている。
      (用途が限定される機器がほとんどのため)

      僕が電解コンを使うのは
       ・電源入力段のEMI対策 (低周波数用)
       ・負荷変動の大きい場所でのバルクコン
        (といってもセラコンの鳴き防止の目的がほとんど)
      で対策にどうしようもないとき。
      念のためパターンは用意していてもほぼ使わない。

      今どきのDC/DCコンバータやLDOはセラコン前提ですし、
      極力電解コンを使わないのが設計のセオリーかと。

      ただ、インバータ回路は・・

    • by Anonymous Coward

      それは電子工作の領域の話でしょ

    • by Anonymous Coward

      電解コンデンサーを使わない電源回路なんて今時当たり前すぎるんですけど…

      電解コン使ってないATX電源なんてあるの?
      「日本製電解コン使用」を売りにしている物ばかりだと思ってましたが...

    • by Anonymous Coward

      さあ、皆さん続きましょう。

      「LSI内部では電解コンなんて昔から使ってませんよ(ドヤァ 」

      「電解コンデンサーなんてものは高圧送電系統ではそういった物は使わないのが当たり前ですねぇ(笑」

  • by Anonymous Coward on 2019年07月12日 7時40分 (#3650520)

    最近の単体販売してるちょっと高めのPC用マザーボードは、
    電解コンデンサはオンボードオーディオ部分にしか使って無かったりするな

    オンボードオーディオをBIOSで無効にすれば、実質電解コンなしとおもっていい

    ここに返信
    • by nekopon (1483) on 2019年07月12日 8時25分 (#3650533) 日記
      存在するものは常に漏れる
    • by Anonymous Coward on 2019年07月12日 10時15分 (#3650611)

      固体電解コンデンサが使われていると思いますが。

    • by Anonymous Coward

      お前は電解コンをFETか何かだとでも思ってるのか

    • by Anonymous Coward

      ちょっと何言ってるかわからないです。

    • by Anonymous Coward

      オンボードオーディオをBIOSで無効にすれば、実質電解コンなしとおもっていい

      マザーボード回路的にはそうだけど
      そこに電源繋がなきゃ起動しなくて
      電源は液コン容量でランクが決まるわけでして
      デスクトップPCをこの話に混ぜるのはなんかモニュモニュする

    • by Anonymous Coward

      ×最近の単体販売してるちょっと高めのPC用マザーボード
      ○最近の単体販売してるほとんどのPC用マザーボード

      最近の国内で個人が普通に買える単品マザボはほぼ例外なくオデオに電解コン使ってやがります
      使ってないのは某B社あたりが提供するローエンド品か、各社のサーバー/ws向け/極一部ビジネスPC向けくらいです
      A社・変態A社・G社・M社ともに一般向けはローエンド品から万遍なくオデオに電解コン使ってやがります
      アピールポイントのつもりなんでしょうが、オール個体コン構成を好む者にとっては
      (購入選定から外す)アピールポイントになっている気がします・・・

      • by Anonymous Coward

        あなたの言っている「個体コン」とやらは(アルミ)固体電解コンデンサでしょう。
        電解コンデンサの1つです。電解物質が固体。

  • by Anonymous Coward on 2019年07月12日 10時04分 (#3650599)

    電源平滑用のでっかいアルミ電解コンデンサが必要なくなるっていう話ですよね

    見かけのインピーダンスはどうなるんだろう……

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2019年07月12日 11時31分 (#3650646)

    真空管じゃないけど,漏れたら簡単に交換できるとかは,
    ダメなの?

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      真空管みたいに壊れるってもヒータ切れとかせいぜいヒビが入る程度ならいいけど、
      電解コンは液漏れしたり爆発したりで周りを物理的に腐食道連れにしますからねえ。
      ソケットも一緒に交換となったら電解コン単体より高く付きますし

  • by Anonymous Coward on 2019年07月12日 12時50分 (#3650694)

    なぜなら電解コンの欠点とされる「寿命」こそ、メーカーが欲するものだからだ!

    以前、SAMSUNGのTVを持ってたんですよ。買ってから5年ほど(当然保証期間は切れている)経って、
    電源を入れるとしばらく何度かOn/Offを繰り返してから立ち上がるという症状が出るようになった。
    その「しばらく」がだんだん長くなっていき、安定して立ち上がるまでに5分以上On/Offを
    繰り返すようになるに至ってさすがに買い替えを考えた。

    けどそのまえに、ふと、同じような症状が出ている人がいないかネットで検索してみようと思いました。
    「Samsung TV repeats on and off」とかでググると、でるわでるわw
    しかも、原因の解説や修理方法を説明しているビデオまである。それもたくさんw
    どうも電源モジュールの電解コンの劣化が原因らしい。分解してみたら案の定電解コンが4つほど液漏れ起こしていましたよ。
    すぐに取り外して、電子部品屋で同等品(で、もっと寿命が長いちょい高級品)を購入して入れ替え。見事完璧に直りました。
    部品代は全部で1ユーロ50セントぐらい。

    それで思ったんだけど、こんだけ同じ不具合がネットにも上がってるくらいだから、SAMSUNGのカスタマーサービスにも
    同様なケースが山ほど持ち込まれているだろう。SAMSUNGはこの問題を絶対把握してるはず。
    電解コンは回路や想定使用状況に合わせて適切な部品選択を行えば、数年で液漏れをおこすなんてことは避けられる。
    にもかかわらず、ネットにはあいかわらず同様な症状を訴えるユーザーのボヤキがアップされ続けているということは、
    これはSAMSUNG、電解コンを使って意図的に製品寿命をコントロールしているな、と。

    「SONY製品は保障が切れるころに壊れる」なんていう「SONYタイマー」の都市伝説は有名だけど、
    「SAMSUNGタイマー」ってのは本当にあるんだなと世の中の理を一つ理解した出来事でした。

    ちなみに、そのあとふと「LG TV repeats on and off」でぐぐっても、これもどどっと検索結果がひっかかったので、
    まあどこでもやってることなのかもしれないw TVはこうでもしないとやってられないくらい薄利商売になってるのかもね。

    tl;dr 電子工作の技量は実生活でも役に立つことがあるw

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      一昨年あたりにDELLの液晶モニタが逝かれて、おそらくコンデンサだと思ったのですが、旧モデルは電源別ユニットだったので、ユニットを買って終了でしたが、今使っているのは電源がモニタ内に内蔵していて、分解が面倒だったので同型中古を買ってごまかしました。
      ※どうせコンデンサ換えても、次は蛍光管がイカれるので

      • by Anonymous Coward

        何年前の製品か知らないけど、PC用液晶モニターでもバックライトに冷陰極管が使われなくなって久しいのでは?

    • by Anonymous Coward

      SONYタイマーは都市伝説とは言うけれど、白熱電球は申し合わせて同じ寿命にしてたりするわけで、品質を絶妙に管理して寿命で壊す、って手法はあちこちで行われてるんだろうね。
      絶妙にコントロールできた時がSONYタイマー、ってことで。
      ※保証切れ直後に壊れるから有名になったわけで。

      最近良く見たのがディスプレイの電源スイッチ不良かな。
      Dellとかbenqとかで壊れたね…。
      ONのままになる症状だったから、コンセントスイッチで対処可能なので実害はあまりなかったけど。

      • by Anonymous Coward

        今どきのPC用ディスプレイって、節電機能でPCからの信号が途切れると電源が自動で落ちるようになってるものばかりじゃない?
        ディスプレイの電源ボタンなんて、誤操作で押してしまったりしたとき以外ほとんど触らない。

    • by Anonymous Coward

      SAMSUNGのTVは米ならamazon等でコンデンサ修理キットが入手出来るほど特定の場所が頻繁に壊れてたので有名というか。
      回路電圧より低い耐圧の物が実装されてたりして、そら壊れるわなと

    • by Anonymous Coward

      「SONYタイマー」は流布された時期的に四級塩の電解コンデンサーが原因な気がする。
      https://ednjapan.com/edn/articles/1208/01/news006.html [ednjapan.com]

  • by Anonymous Coward on 2019年07月12日 23時09分 (#3651073)

    なんでこう目の敵にされるかね

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      でかくて劣化するから。

      • by Anonymous Coward

        そして破裂すると臭い。

    • by Anonymous Coward

      電解コンデンサーで製品寿命が決まってしまったり、破裂すると発煙発火の原因になったり。
      でかいし、耐熱性も低いし。

      • by Anonymous Coward

        固体電解コンデンサー使えば済む話でしょ
        USでは兵器や航空機器とか皆そうなってる

        • by Anonymous Coward

          世の中にある電気製品の全てが、人の命にかかわるような兵器や航空機並みの信頼性を要求されるわけじゃないからな。
          安くて壊れても大して困らないところには、安い部品を使うのよ。

        • 固体電解コンデンサって、耐圧が低めなんですよ。
          http://www.nichicon.co.jp/products/solid/solid_daia_f.htm [nichicon.co.jp]

          通常の電解コンデンサだと、630V耐圧くらいまで出てきてるんですが、固体電解コンデンサだと6.3Vとかがメインで、上限でも50Vが精一杯。
          最近は、耐圧を少し高めたハイブリッド固体電解コンデンサが出てきてはいますけど…。

          なので、特に一次側の電解コンデンサ(AC230Vが入るので、大体350Vとか400Vが使われる)は、通常の電解コンデンサじゃないとダメだったんですよね。
          最近は、アクティブPFC回路の進歩とかで、フィルムコンデンサでもどうにかなるようになったのかも知れないですが。

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目玉の数さえ十分あれば、どんなバグも深刻ではない -- Eric Raymond

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