安定化電源・パワーレギュレーターとはどんなもの？

こちらのページではカーオーディオ基礎講座といった形でカーオーディオの基礎知識や用語解説などを行っております。
カーオーディオは専門用語が多く、分かりにくいことが多いと思います。
そういった分かりにくいことや、これからカーオーディオを始めようと思っておられる方が疑問に思うことなどを出来るだけ分かりやすくお伝えしていこうと思っています。
分かりやすくお伝えすることを目指していますので厳密にはちょっと違うところもあるかと思いますが、まずは大きなイメージをつかんでいただきたいと思っておりますので、そういう気持ちで見ていただけたら幸いです。

それでは早速始めていきましょう！

カーオーディオ基礎講座第２２回目のテーマは『安定化電源・パワーレギュレーター』についてです。

カーオーディオで『安定化電源』や『パワーレギュレーター』と呼ばれるものがあります。
カーオーディオに限らずオーディオ機器は電気を使って動いているものですので電源というものはすごく重要になります。
その電気を良質なものにしてくれるユニットなのですが、どちらかと言うとマニアックなユニットになるので「基礎講座」でお伝えする内容でも無いかなと思っていました。
ですが、あえてマニアックなこともお伝えしても面白いかなと思いましたので、今回は『安定化電源』と言うものを知らない方に『どんなものなのか』『どういう効果があるのか』『どんな役割なのか』と言うところをお伝えしていこうと思います。

安定化電源の役割

まずは安定化電源の役割についてですが、一言でお伝えすると『電気を安定させる』ものです。
ではどこの電気を安定させるのかと言うと、もちろん車両の電気ではあるのですが、『安定化電源』というユニットから出力される電気を安定させます。
この『安定化電源』を取り付けることによって車全体の電気を安定させることが出来るわけではありません。
車両のバッテリーから電気を安定化電源に入力させて、そこから出力される電気を安定したものにする。そう言うユニットになります。

車両の電源について

車の場合は基本的に１２Ｖの直流電源です。（トラックなどは２４Vもあります）
ちなみに家などのコンセントは１００Ｖの交流電源です。

この電源ですが、基本的に１２Ｖなら１２Ｖで安定しているのだろうと思われている方もおられますが、実際にはこの電圧は変動しています。
ここで少し余談ですが、基本は１２Ｖとはお伝えしましたが、実際にはもう少し電圧が高く、１３Ｖや１４Ｖぐらいの車両が多いです。

車両の電源が安定していない理由

ではなぜ車両の電源は変動しているのか？と言うことなのですが、
（最近のハイブリッド車の場合は少し違う環境になりますので、ここでは一般的な車両の話をさせていただきます）

車両の電源は『オルタネーター』と言われるエンジンの回転数を使って発電するユニットで発電をしています。
オルタネーターはエンジンの回転の力を使って発電していますのでエンジン回転数が変わると発電量も変わります。
ですのでアイドリングしてる時と高速道路を走ってる時ではエンジン回転数が全然違うので発電量も変わってきます。
このエンジン回転数の違いによる発電量の違いが電気がふらつく理由の１つになります。

安定しない理由２

あともう一つ電源が変動する原因がオルタネーターの発電方法にあります。
オルタネーターはエンジンの回転の力を使ってダイレクトに直流電源を発電しているわけではなく、１度交流電源を作り出します。
そしてその交流電源を直流に変換してバッテリーや車両に送り出しています。
もう少し詳しく言うと、オルタネーターは三相交流の発電をしています。
その三相交流を直流に変換してもピタッと一定の直流にはなりません。
ほんの僅かではありますが電圧が高い瞬間と低い瞬間があります。
この電圧が高い時と低い時の差は小さく、確か０.２Ｖくらいだったとは思いますが、こう言ったところも車両の電圧が変動する１つの理由となっています。

理由をあげれば他にもありますが、主に上記の理由から車両の電源は変動（ふらついたり、上がったり下がったり）揺れたりしています。

電圧が変動していても大丈夫です

車の電装品は車両の電源が基本的に変動しているものだ、という前提で設計されていますので１１Ｖから１５Ｖくらい（電装品によって対応電圧は違います）の電圧の間があれば正常に動くようには設計されてます。
なので動作をするか・しないかという意味では電源が変動していても大丈夫ではあります。

安定化電源が必要な理由

ではなぜ安定化電源というユニットがあるのか、なぜ必要なのか？というところなんですが、
電装品が動作するかどうかと言う意味では電源が変動していても大丈夫ですが、電装品が安定して動作するためには電源が安定している方がより確実な動作をすることが出来るからです。

カーオーディオでの安定化電源のメリット

これまでは車両の電源の話と電装品の話でしたが、ここからは安定化電源を取り付けること、電源が安定することで得られるカーオーディオのメリットについてお伝えしていきます。

メリット１　音が安定する

まず電源が安定することで得られるメリットの１つが『音が安定する』ことです。
音が安定するって何だ？となると思うのですが、カーオーディオは電気を使って動作し、音楽を鳴らしています。
ですので電圧が高い時と低い時では僅かに出てくる音・音質が違います。
ですので高速道路を走ってしっかりと電圧が上がっている時とアイドリングなどで電圧が下がっている時では音・音質が違うことになります。
ですが、安定化電源を取り付けることによりオーディオ機器に送られる電圧を安定させることが出来ますので基本的にどういう走行状況であっても同じ音・音質で音楽を鳴らすことが出来るようになります。

メリット２　電圧を上げる事が出来る

そして安定化電源を取り付けることで得られるメリットがもう１つ『電圧を上げることが出来る』です。
安定化電源は出力する電気を安定させるものとお伝えしてきましたが、もう１つ機能として『電圧を上げる、昇圧する』することが出来ます。
カーオーディオの安定化電源ユニットのほとんどは何Ｖ（電圧）で出力するのかを切り替えることができるものがほとんどです。
車両の電圧は１３Ｖだけどその電圧をちょっと昇圧して１３.５Ｖや１４Ｖで出力してあげることが可能になります。
この『昇圧』ですが、電圧が上がることでオーディオの音質を向上させることが出来ます。
カーオーディオ機器はだいたい、１１Ｖぐらいから１５Ｖぐらいの電圧で動作するように設計されているものがほとんどですので、その間であれば動作はします。
ですが、電圧が高い方がより性能を発揮しやすいです。（もちろん１５Ｖまでの設計のユニットに１６Ｖや１７Ｖを流すと故障の原因となります）
設計上１５Ｖまで対応するように設計されているユニットであれば１５Ｖの電圧を流す。
または少しマージンを取って１４Ｖや１４.５Ｖぐらいの電圧を流すことでユニットがより性能を発揮してくれるようになります。

安定化電源を少しご理解していただけました？

今回はオーディオにとっての『安定化電源』とはどういうものなのか、なぜ必要なのか、そして得られるメリットを軽くお伝えしました。

安定化電源で気をつけて欲しい事２つ

最後にちょっと気をつけて欲しいことをお伝えしておこうと思います。
『安定化電源』電気を安定させるユニットですが、中では電気を変換しているような感じになります。
電気を変換しているユニットになるので電気を作り出す許容量があります。
もちろんその許容量はメーカーやユニットによって１０Ａだったり１２０Ａだったりと変わります。
気をつけて欲しいことというのは『安定化電源』に接続するユニット（アンプなど）は『安定化電源』の許容量を超えないようにしてください。
当たり前ですが１０Ａが許容量の安定化電源に２０Ａ消費する外部アンプを繋げると『安定化電源』が壊れる原因になります。

気をつけて欲しい事その２

気をつけて欲しいことがもう一つあります。
それは『電圧を上げ過ぎないこと』です。
安定化電源は電圧を上げる、昇圧することが出来る。そして昇圧した方が音質が良くなるとはお伝えしたのですが、あまり上げ過ぎない方が良いです。
電圧を上げた方が良いと言ったのに矛盾したことを言うようですが^^;

電圧を上げ過ぎない方が良い理由はあまり極端に電圧を上げると、車両のバッテリーに負担がかかり、バッテリーの寿命が短くなる可能性があるからです。
と言うのが、車両の電圧が１２Ｖなのに安定化電源からの出力を１５Ｖまで上げたとすると、安定化電源はその電圧差３Ｖを作り出すためにバッテリーから通常よりも多く電気を引っ張ってくるようになります。
そうするとバッテリーは蓄えている電気をどんどん持っていかれるので消費しやすくなります。
そしてバッテリーに負荷がかかり、通常よりも寿命が短くなる可能性があるのです。

あとは電圧を上げ過ぎたときに起こる可能性があるのが『ノイズ』の発生です。
例えば外部アンプ用に『安定化電源』を取り付けて電圧を１５Ｖに昇圧したとします。
そしてプレイヤーは車両からの電源のままで１２Ｖだったとします。
そうするとプレーヤーとアンプで動いている電圧に差が出来てしまいます。
これを電位差と言ったりするのですが、この電位差があるとノイズが発生することがあります。
こう言ったことがあるので安定化電源から出力される電圧は車両電圧に対して上げ過ぎないことが安心です。

もちろんノイズに関してはオーディオ機器全てに対して導入して、全て同じ電圧で出力されるように設定をすれば解決しますが、バッテリーに対する負担に関しては変わらずありますので、電圧を出来るだけ上げたくなる気持ちも分かりますが上げ過ぎないことを一つ気をつけてほしいところです。

といった感じで安定化電源とは何か？というのをすごくざっくりとお伝えいたしました。