カスタム電源開発 標準機×高度設計で、カスタム電源開発に革新を お客様独自の電源仕様から規格準拠品まで、
あらゆる電源開発に対応致します

1. はじめに：なぜ今「カスタム電源」が注目されているのか

電子機器の高性能化・小型化に伴う電源ニーズの多様化

電子機器は現在、産業用ロボットや医療機器、自動車など、私たちの生活のさまざまな場所で使用されています。
近年、電子機器は高性能化と小型化が急速に進んでおり、高度な機能が求められる一方、設置スペースや重量には厳しい制約が課せられています。そのため、電子機器に内蔵される電源においても、高出力と小型化の両立や高効率化など、求められる要求仕様は製品ごとに大きく異なるようになりました。

汎用電源では対応しきれないケースの増加

汎用電源は、標準的な仕様で量産されているため、コストパフォーマンスに優れています。
しかし現在、電子機器の小型化、高性能化に加え、電子機器の種類も増加しています。そのため特殊な電圧や電流要件、サイズの制約、EMC規制への対応が求められるケースも増え、汎用電源では対応しきれないケースが増えてきました。

開発担当者が知っておくべき「電源設計」の重要性

電子機器の設計において、適切な電源の選定は、製品の小型化や高効率化、信頼性向上などにつながります。
電源は、製品開発の初期段階で決定しなければならない一方、その時点で最適な仕様を選定しなければいけません。後工程での電源変更は、回路設計の見直し、基板レイアウトの変更、熱設計のやり直しなどにつながるからです。

2. カスタム電源とは？基本構造と汎用電源との違い

カスタム電源の定義と特徴

カスタム電源とは、製品仕様や使用環境に合わせて、個別に設計、製造される電源装置のことです。
入出力電圧や電流、サイズ、形状、冷却方式、保護機能など、あらゆる要素を製品要件に合わせて設計されるのが特徴です。そのため、製品の制約条件や性能要求に対して、無駄のない最適設計ができます。
汎用電源では実現しにくい高密度実装や特殊仕様に対応できる場合も多く、製品の付加価値向上につながります。

汎用電源との比較

汎用電源とカスタム電源には、それぞれメリットとデメリットがあります。
汎用電源のメリットは、入手のしやすさと初期コストの低さです。また、すでに使用実績がある製品を使える安心感もあります。一方で仕様の柔軟性に欠け、製品に対して過剰スペックになりがちなのがデメリットです。
カスタム電源は、個々の製品要件に対し最適化できるのがメリットです。そのため小型化・高効率化が可能です。一方で開発期間が長期化しやすいのがデメリットです。また初期開発コストを償却するために、ある程度の生産数量が必要となります。

カスタム電源におけるフルカスタム／セミカスタム／モジュール型の違い

カスタム電源には、カスタマイズの程度により次の3つのタイプがあります。

「フルカスタム」
フルカスタムは、回路から筐体までのすべてを一から設計します。最も自由度が高いのがメリットですが、開発期間とコストがかかります。特殊な要求仕様や大量生産品に適しています。

「セミカスタム」
セミカスタムは、既存の回路方式や部品構成をベースに、一部を変更して顧客要件に対応する方法です。開発期間とコストを抑えながら、ある程度の最適化が可能です。中量生産品や開発期間短縮が求められる場合に適しています。

「モジュール型」
モジュール型は、標準化された電源モジュールを組み合わせてカスタマイズする方法です。最も開発期間が短く、コストも抑えられる一方、最適化の自由度は限定的です。試作や小量生産、クイックスタートが求められる場合に有効です。

3. カスタム電源の種類と用途

インバータ電源：モーター制御、産業機器向け

インバータ電源は、直流電力を任意の周波数、電圧の交流電力に変換する装置です。モーターの回転数を精密に制御できるため、産業用ロボット、工作機械、エレベーター、空調機器などに広く使用されています。
可変速制御により省エネルギー運転が可能になり、制御性能の向上や小型化などを実現できます。

DC-DCコンバータ：電圧変換・安定化

DC-DCコンバータは、直流電圧を別の電圧の直流電圧に変換する装置です。バッテリー電圧や電源電圧を、各回路に適した電圧に変換するために使用されます。
降圧型、昇圧型、昇降圧型など、用途に応じた方式があります。特に携帯機器やIoTデバイスでは、バッテリー動作時間を延ばすため、高効率なカスタムDC-DCコンバータが重要です。

AC-ACコンバータ：周波数・電圧制御

AC-ACコンバータは、交流電力の周波数や電圧を変換する装置です。地域によって異なる電源周波数（50Hz/60Hz）の変換や、電圧の変換を行います。
無停電電源装置（UPS）、実験用の可変周波数電源などに使用されます。

バッテリー内蔵型電源：モバイル・バックアップ用途

バッテリー内蔵型電源は、商用電源とバッテリーを切り替えて使用できる電源装置です。停電時のバックアップ、移動式機器、屋外設置機器などに使用されます。
IoT機器や監視カメラなど、常時稼働が求められる用途での需要が増えている電源です。

高周波／RF電源：医療・半導体製造など

高周波電源は、数kHzから数MHzの高周波電力を供給する装置です。半導体製造装置に使われるプラズマ発生装置や医療用高周波手術装置、誘導加熱装置などで使用されます。
高周波電源では、出力の安定性、応答速度、ノイズ特性が重要です。

4. カスタム電源の導入メリット

製品仕様に最適化された電源設計

カスタム電源の最大のメリットは、製品の要求仕様に対して最適化できることです。必要な機能だけを実装し、不要な機能を省くことで、コスト、サイズ、重量、効率のすべてを最適化できます。
複数の出力電圧が必要な場合や、特殊な保護機能が必要な場合、通信機能による遠隔監視が必要な場合など、製品固有の要件に柔軟に対応できます。

小型化・高効率化・低ノイズ化の実現

カスタム電源では、製品の実装スペースに合わせた形状設計が可能です。薄型化、縦型配置など、製品の筐体形状に合わせた最適な形状を実現できます。
また効率最適化により、発熱を抑え、高効率化も可能です。低ノイズ設計により、製品全体の性能向上にも貢献します。

信頼性・安全性の向上

カスタム電源では、使用環境に応じた信頼性設計が可能です。高温環境や低温環境、振動環境など、製品の使用条件に合わせた部品選定や保護機能を実装できます。
EMC対策を電源段階で最適化することで、製品全体のノイズ対策も容易になります。また、過電圧保護や過電流保護など、製品の安全性を高める保護機能を充実させることもできます。

長期供給・保守対応のしやすさ

汎用電源は、製造中止が発生する可能性があります。そのような場合には代替品を探さなければならず、多くの時間と手間を取られるリスクがあります。一方でカスタム電源では、長期供給契約により、製品ライフサイクル全体にわたる安定供給が可能です。
また設計データを保有しているため、代替部品への変更や再設計がスムーズに行えます。保守部品の供給や、製品改良時の対応も柔軟に行えます。

5. カスタム電源を選定・導入する際のポイント

要件定義の明確化

カスタム電源の開発では、要件定義が最も重要です。入出力電圧や電流、効率目標、サイズ制約、重量制約、動作温度範囲、冷却方式、保護機能、EMC規格、安全規格など、詳細な仕様を明確にする必要があります。

開発スケジュールとコストのバランス

カスタム電源の開発期間は、フルカスタムで3～6カ月、セミカスタムで1～3カ月程度が一般的です。試作、評価、改良、量産準備を含めた全体スケジュールを考慮し、製品開発計画と整合させる必要があります。
また初期開発コストと量産コストのバランスも重要です。生産数量にあわせたカスタマイズの選択が求められます。

パートナー企業の技術力・対応力の見極め

カスタム電源の開発パートナー選定では、技術力と対応力が重要です。類似案件の開発実績、保有する技術ノウハウ、試作・評価設備、品質管理体制などを確認します。
また、要求仕様に対する理解力、提案力、コミュニケーション能力も重要な選定基準です。技術的な課題に対して、複数の解決策を提案できる柔軟性や、量産時のコストダウン提案ができる企業が理想的です。

試作・評価・量産までのサポート体制

カスタム電源の開発では、試作、評価、改良への対応が重要です。さらに量産移行時には、製造品質の安定性、検査体制、不良発生時の対応、技術サポートも必要になります。製品ライフサイクル全体を通じて、長期的なパートナーシップを築ける企業の選定が求められています。

パナソニック システムネットワークス開発研究所は、長年培った技術力とノウハウに基づき、お客様の厳しい要求仕様に応えるカスタム電源開発をワンストップで支援します。製品の小型化・高効率化・高信頼性実現に向け、要件定義から設計、試作、評価、量産まで一貫したサポート体制を提供。貴社の製品競争力向上に貢献します。