並列型と直列型の線形電圧レギュレータの定義と比較

線形電圧レギュレータは主にシャント電圧レギュレータとシリーズ電圧レギュレータの2種類に分類されます。両者の主な違いは制御要素の接続構成にあります：シャント電圧レギュレータでは、制御要素が負荷と並列に接続されますが、シリーズ電圧レギュレータでは、制御要素が負荷と直列に接続されます。これらの2つのレギュレータ回路は異なる原理で動作し、それぞれ独自の長所と短所を持っています。これらについては本記事で詳しく説明します。

電圧レギュレータとは何か？

電圧レギュレータは、負荷電流や入力電圧の変動があっても一定の出力電圧を維持するための装置です。これは電気回路や電子回路において重要な部品であり、DC出力電圧が指定された範囲内で安定し、入力電圧や負荷電流の変動の影響を受けないようにします。

基本的に、非規制のDC供給電圧が規制されたDC出力電圧に変換され、出力電圧が大幅な変動を示さないようにします。ここで重要なのは、制御要素がこのような回路の中心的な部品であり、上記の2種類のレギュレータにおける配置が異なるということです。

シャント電圧レギュレータの定義

以下の図はシャント電圧レギュレータを示しています：

上記の図から、制御要素が負荷と並列に接続されていることがわかります。そのためこの名前がついています。

この設定では、非規制の入力電圧が負荷電流を供給します。しかし、負荷と並列の枝路を通る制御要素にも一部の電流が流れます。これにより、負荷間の電圧が一定に保たれます。回路内の負荷電圧が変化すると、サンプリング回路を介して比較器にフィードバック信号が提供されます。比較器はフィードバック信号と適用された入力を比較し、その差異に基づいて制御要素を通過する必要のある電流量を決定します。

シリーズ電圧レギュレータの定義
以下の図はシリーズ電圧レギュレータを示しています：

ここでは、制御要素が負荷と直列に接続されています。そのため、シリーズ電圧レギュレータと呼ばれています。

シリーズ電圧レギュレータでは、制御要素は入力電圧のうちどの部分が出力に到達するかを制御する役割を持っています。したがって、非規制の入力電圧と出力電圧との間に中継として機能します。シャントレギュレータと同様に、出力の一部がサンプリング回路を介して比較器にフィードバックされ、基準入力とフィードバック信号が比較されます。その後、比較器からの出力に基づいて制御信号が生成され、さらに制御要素に供給されます。このようにして負荷電圧が制御されます。

結論
以上のように、シャント電圧レギュレータとシリーズ電圧レギュレータはどちらも電圧制御に使用されます。しかし、それぞれの回路における制御要素の存在により、回路の動作方法に違いが生じます。