スマホの音楽を車で楽しむ（第12回）

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12V→5Vに変換するUSB電源ユニットの仕組みを知ると、選び方が変わる

12Vから5Vに変換するUSB電源は、今や車の必需品。しかし車載用USB電源（スマホ充電器ふくむ）を買おうとして、こんな疑問を持つ人もいるはず。「なぜこんなに値段に差があるのか」。事実、数千円のものもあれば、百均でも入手可能。この謎を明らかにしよう。

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  「オーディオ用のUSB電源（DC5V）は、こだわらないと音質面で損をする」の続き。

  ●レポーター：イルミちゃん

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  車の12V電源を、5Vに変換する電源ユニットについて、解説しておきましょう。

  ●アドバイザー：ビートソニック ワタナベ研究員

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  シガーソケットに挿して使うスマホやタブレットの充電器が、まさに12Vを5Vに変換していますね。

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  あるいは、車内でUSBポートを増設するための電源ユニットも、12Vを5Vに変換しています。

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  USB電源は5Vだから。

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  しかし、こういった電源ユニットが作り出す5V電源には、キレイな5Vもあれば、汚い5Vもあるんです。

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  ……汚い5Vですって？

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  そうです。

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  あのぅ、電気にキレイとかキタナイとかあるんでしょうか？

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  あります。

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  一体どういうこと？

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  それでは説明しましょう。こういった電源ユニットが、どうやって車の12V電源から、5V電源を作り出しているのかを。

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  ……ほう。

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  まず、12Vをオンオフするんです。これを平滑化して（平らにならして）、擬似的に5Vにしているのです。


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  高速にオンオフする、パルス制御みたいな感じ？

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  そうです。完全にパルスです。12Vが出ている時間と、出ていない時間をつくることで、山と谷ができますが、山を削って谷を埋めていくイメージ。


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  どうやって、山を削って、谷を埋めるの？

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  部品は、コイルとコンデンサーを使います。どっちの部品もエネルギーをチャージしますが……

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  フムフム。

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  コイルのほうは動きが複雑で、急に来る電気には反発したりするんです。コイルは変化を嫌うので。

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  12Vが「ドン」ときたときには、反発するんだ。

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  そうなんです。で、その12Vがパタっと遮断されると、今度は逆に12Vを起こそうとする方向に働くんです。

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  コイルくんはアマノジャク。

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  そういった「コイルの特性」と「電気を一時的に溜めておくコンデンサー」を組み合わせることで、山を削って谷を埋めていくわけですね。

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  分かりました～！
  なんとなくは。

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  重要なのはココからです。

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  コイルやコンデンサーの働きで、12V→5Vの波形に変えるのですが、こういった部品の動きには、タイムラグがあります。

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  タイムラグがあると……どうなる？

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  それがノイズになってしまう。電気をバッと出したり、引っ込めたりする過程で、ノイズが必ず発生するんです。


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  ようするにブレみたいなものだ。

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  ハイ。そのブレをいかに抑えるか、というのが電源のノウハウなんです。キレイな電源とは、このブレが少ない状態のことです。

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  キレイな5Vって、そういう意味だったのか～。

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  コイルとコンデンサーの値をうまく合わせていかないと、キレイな5Vにはなりません。

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  コイルくん達がキモなのね。
  例のアマノジャクな。

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  それだけでもないです。実際にパタパタ動かすのは、半導体を使っているんですけど、その半導体の出来の問題もあるし。

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  ダメな半導体だと……どうなるの？

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  遅い半導体を使うと、電気の立ち上がりも遅れてしまう。真っ直ぐ上がらずに、時間をかけて12Vに上がるような感じです。

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  富士山みたいなカタチの山になるってこと？

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  そうです。そういうのもノイズの原因になるし、電気のロスにもなる。

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  かといって良い部品を使うと、コストが上がる……

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  そうなんです。さらに、サイズの問題もあります。

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  サイズって？

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  例えばシガーソケットに差す充電器も、コンパクトに作ることを優先すると、部品を大きくはできません。

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  そりゃそうだ。

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  しかし、ちゃんとした電源ユニットを作ろうとすると、どうしても部品が大きくなるんです。

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  買う側からすると、コンパクトなのがいいけど……

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  大きい電源ユニットには、それなりの理由があるわけです。

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  そのかわり、キレイな5V電源を供給してくれるってことね。

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  電源ユニットで発生したノイズはすべて、その先につながる電装品の回路に入ることになってしまう。オーディオ製品では、この差は重要です。

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  あの〜、スマホの充電用だったら？ なんでもいいんでしょうか？

スマホ充電でも、本当ならキレイな電源にこしたことはありません



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  電源ユニットの作りがそれなりだと、本当に短い時間ながらも5V以上の電気が流れたりするタイミングも増えるので、負荷は大きくなります。

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  高い電源ユニットと安い電源ユニットの違いなんて、ぜんぜん知らなかったけど、こういう差があるんですね。