変成器のソースを表示

'''変成器'''（へんせいき）は、[[電磁誘導]]を利用して[[電気エネルギー]]の伝達を行う[[電子部品]]の総称<ref>https://www.jemic.go.jp/wp-content/themes/jemic/gizyutu/data1.pdf</ref>。'''[[トランス]]'''とも呼ばれる。

変成器のうち、[[電圧]]の変換を目的としたものを[[変圧器]]、[[電流]]の変換を目的としたものを[[変流器]]という。この他にも[[インピーダンス]]の変換や一次側と二次側の絶縁などに用いられる変成器があるほか、[[コンデンサ]]と組み合わせて[[周波数]]フィルタとして用いるものもある。

== 概要 ==
[[ファイル:Transformer Flux.svg|thumb|変成器の基本構造]]
基本的な変成器は、磁気的に結合した2つの巻線によって構成される。[[エネルギー保存則]]により一次側巻線と二次側巻線の電力は等しくなるが、電力は電圧と電流の積によって求まるため、その巻線の巻数の違いによって電圧や電流の大きさを変化させることができる。
すなわち、一次側の巻数をN<sub>1</sub>、一次側の電圧をV<sub>1</sub>、一次側の電流をI<sub>1</sub>、一次側のインピーダンスをZ<sub>1</sub>、二次側の巻数をN<sub>2</sub>、二次側の電圧をV<sub>2</sub>、一次側の電流をI<sub>2</sub>、二次側のインピーダンスをZ<sub>2</sub>とすると次の式が成り立つ。

<math>
\frac{N_2}{N_1}=\frac{V_2}{V_1}=\frac{I_1}{I_2}=\sqrt{\frac{Z_2}{Z_1}}
</math>

== 電圧の変換 ==
{{main|変圧器}}
電圧を変換することを'''変圧'''といい、変圧を目的とした変成器を'''変圧器'''という。

== 電流の変換 ==
{{main|変流器}}
電流を変換することを'''変流'''といい、変流を目的とした変成器を'''変流器'''という。

== インピーダンスの変換 ==
{{See also|インピーダンス整合}}
電気エネルギーを損失なく伝達させるためには、それぞれの回路のインピーダンスを整合する必要がある。そこで用いられるのがインピーダンス変換トランスである。

[[トランジスタ]]などの[[増幅回路]]に用いるトランスには、用途別に入力トランス、段間トランス、出力トランスの3種類があるが、これらの分類はインピーダンスの公称値に対してメーカーが推奨する用途を定めたものであるため、耐電力などの条件を満たせば転用も可能である。トランジスタ用の小型トランスは[[山水電気]]のST-○○（2桁の数字）が定番と言えるもので、他社製のトランスもこれに準ずる型番を付けている製品が多い。

; 入力トランス
: [[入力機器]]（[[マイクロホン]]、[[センサ]]）などと増幅回路の[[インピーダンス整合]]を行うトランスが入力トランスである。
: マイクロホンの入力の場合は、マイクロホンの出力端子の2本を[[接地|アース]]から独立させて入力トランスの1次側に接続し、2次側を[[アンプ (音響機器)|アンプ]]の入力に接続する構造を採っている。2本の信号ラインに対して同相で混入した外部からの[[ノイズ]]、[[ハム音|ハム]]は入力トランスを通過しないので、長い配線を行なっても高いS/N比が得られる。[[平衡接続]]参照。
; 段間トランス
: 増幅回路の出力と次段の入力のインピーダンス整合を行うトランス。B級プシュプル増幅回路などで、正負の2入力が必要な場合に、センタータップ付きのトランスが用いられる。[[集積回路|IC]]、およびトランスを用いないSEPP回路などが主流になったため、近年はあまり見られない。
; 出力トランス
: [[スピーカー]]のインピーダンスは4 - 32Ω程度と極めて低いので、出力インピーダンスが高い[[真空管]]を用いた増幅回路、および[[エミッタ接地回路]]によるトランジスタ増幅回路でスピーカーを駆動するには、1次側が数100Ω - 数kΩ、2次側をスピーカーのインピーダンスに合わせた出力トランスを用いる。1次側の直流分（バイアス成分）を除く（2次側に現れないようにする。直流分カットと言うことがある。）ことにもなるので、負荷の保護の役割も兼ねる。

== 一次側と二次側の絶縁 ==
変成器の中には、一次側と二次側は磁気的に結合しているものの電気的には絶縁されているものも存在する。
これによって電灯線からの電気雑音や直流電流が出力側に入ることを防ぐことができるほか、逆に出力側の電気雑音や直流電流が電灯線に入ることを防ぐことができる。

== その他の用途 ==
; 伝送線路トランス
: [[伝送線路]]の全体をコアに巻き、磁気回路を形成したものである。通常のトランスと動作原理は全く異なるが、トランスの一種として考えられる。伝送線路の2本の電線に対して同位相の電流は通過することができないので、[[電波障害]]の防止や平衡系-不平衡系の変換など様々な用途に用いられる。
; 回転トランス
: ロータリートランスともいう。回転体の静止側と回転体の間で電気信号や電流をやり取りする時に使用する。従来は[[スリップリング]]を介して行なっていたが、摺動子を介すことによって火花が発生する場合があり、磨耗するため、望ましくはなかった。そこで一次側と二次側をそれぞれ静止側と回転側に取り付け磁気回路を形成することにより非接触で交流電流や信号のやり取りが出来る。ビデオデッキの回転ヘッド等に使用される。
; ゲートドライブトランス
: ダブルフォワード型、ハーフブリッジ型、フルブリッジ型等の[[スイッチング電源]]等に使用されるハイサイドスイッチにNチャネルMOSFETを使用する際、ハイサイドスイッチのドレインに電源電圧が印加される。このため、ハイサイドスイッチのゲートには電源電圧に加えてハイサイドスイッチをオンさせるに必要な電圧を与えなければならない。この、ハイサイドスイッチをオン/オフ制御するためのゲート電圧をハイサイドスイッチに与えるためのトランスをゲートドライブトランス、またはドライブトランスと呼ぶ。<!-- 多くの場合、小容量のフォワード型やフライバック型の回路構成とトランスが採用されるが、ゲートドライブトランスに印加する電圧が低電圧であることが多いので、フルブリッジ型でもよい。 -->なお、パルストランスとも呼ぶ事例を見かけるが、「パルストランス」はネットワークのトランシーバに用いられる絶縁用途のものを指すことが多いので、注意すべきである。

== 関連項目 ==
* [[コイル]]
* [[コンデンサ]]
* [[変圧器]]
* [[変流器]]

== 参考文献 ==

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
{{reflist}}

== 外部リンク ==
* {{Kotobank}}

{{Electronic components|state=collapsed}}
{{電気電力}}
{{Normdaten}}
{{DEFAULTSORT:へんせいき}}
[[Category:変圧器|*]]
[[Category:電力機器]]
[[Category:電子部品]]
[[Category:電力インフラ]]
[[Category:電力変換|*]]
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