なぜUSBのアダプターはあんなに小さいのか？

Question

100Vコンセントに繋いで、USB機器に充電できる、USB充電アダプターというのがあります。
100Vの電圧を5V、2Aに変換するアダプターです。
どれもこれも非常に小さく、胸ポケットや文房具入れに簡単に収まってしまう大きさです。
アップル機器用のACアダプターなどは立方体をしていて白くてコロンとして可愛いものです。

ところで、従来から100Vの家庭用コンセントから電源をとって、乾電池駆動の電気機器に繋ぐためのACアダプターというのはありました。
よく思い出されるのが、ファミコン用のACアダプターです。ゲンコツぐらいの大きさで、ごろッとしていて重く、壁のコンセントに刺しているときはいいのですが、延長コードなどに繋ぐと部屋の真ん中で大きく黒い物体がゴロンと転がり、不格好なものでした。またタップの形状によってはそういったACアダプターを接続すると、他の差込口の邪魔をしてしまい、向きや場所を気にしながらつなげなければなりませんでした。
ファミコン全盛期の頃は拡張機器としてファミコンディスクシステムというのが発売されましたが、これの駆動にも同じようなACアダプターが必要となり、「ACアダプターを2個も使うとコンセントを独占してしまい困る」といった問題が起きたものです。
たしか、このファミコン用AVアダプターは、100Vを6Vまでに降圧させる機器だったと思いますが、最近のUSBアダプター（100Vを5Vまでに降圧）と比較してあんなに大きかったのでしょうか？

友人（自称、電気に詳しい人）に聞いたら
「そんなもん、簡単さ。技術革新だよ
　ファミコンの時代は大きなACアダプターしか作れなかったが、最近はサイコロサイズまで小さいものが作れるようになったのさ。
　そんなことも知らんの？」
と言われましたが、最近の商品でも例えばノートパソコン用のACアダプターなどは結構大きいです。決してUSB用のACアダプターと同サイズではありません。
よって「技術革新によって、最近はサイコロみたいな小さなACアダプターが作れるようになった」
というのは間違いではないかと思います。

本当に電気に詳しい方、教えて下さい。

kanta2006 · Accepted Answer

ノートパソコンなどのACアダプターは60〜120Wぐらいあり、これらはかなり昔からスイッチング電源方式でした。
これは、この電力だとトランス方式では現実的とは言えないほどに大きく重くなってしまうからです。
だからこれらはある程度小さくなってきましたが、劇的には小さくなっていません。

ファミコンなどのACアダプターは8〜25W程度のもので、このクラスはかつてはトランス方式が多く使われていました。

このクラスのACアダプターに、大きく重いトランス方式が使われていた理由は、主にコストの問題です。
当時でもスイッチング電源方式にして軽く小さく作ることは可能だったのですが、回路がかなり複雑化するので、重くて構造の簡単なトランス方式の方が安く作ることが出来たのです。

ところが、時代が変わって携帯電話などが普及し始めると、充電器も持ち歩く人が増え、小型軽量化が要求されるようになりました。
するとこのクラスのスイッチング電源方式のACアダプターが大量に作られるようになり、構造が複雑であるにもかかわらず、量産効果でトランス方式とのコストが逆転して、スイッチング電源方式の方が安く作れるようになったのです。

そうなると重くて価格も高いトランス方式は一気に廃れます。
今では持ち運ぶ必要のないACアダプターもほとんどスイッチング電源方式になりました。

usa3usa · Answer

>なぜあんなに小さいのか？
高周波トランスを使うから
かな

トランスによって電圧を１００Vを５Vや６Vに変換しているのはご存知ですよね。

トランス内部では、電力を磁力に変換して、再度電力にもどしています
つまり、50HZならば、
　1/50秒分の電力に相当する磁力を保持できる磁性体
が必要ですが、高周波、５０KHｚならば、
　1/50,000秒分の電力に相当する磁力を保持できる磁性体
で十分ということになります。

よって、トランスに必要な磁性体を小型化でき、結果、USB充電アダプターのサイズも小型化できるようになった、ということです

どうやって高周波トランスが使えるようにしているかは、スイッチング方式の電源回路で検索すれば、納得できると思います

kanta2006 · Answer

＞汎用電源に比べればノイズもひどいし過渡応答特性も劣悪。
でも充電器にはそんな性能要らないｗ
その分安く小さくできます。

それを言うと、大きく重かったトランス方式のACアダプターだって性能は酷いですよ。

ノイズはスイッチング方式より小さいですけど、電源としての基本的な性能である、ロードレギュレーションはスイッチング方式よりも圧倒的に悪いですから。

kabasan · Answer

まぁ、素手の回答がある通り「技術革新」が主なものですが、
用途を限定した「妥協」も見逃せません。
ものすごく乱暴な言い方をするとこうです。
「たかがバッテリーを充電するだけの用途なら多少いい加減な制御の電源でも十分」
汎用電源に比べればノイズもひどいし過渡応答特性も劣悪。
でも充電器にはそんな性能要らないｗ
その分安く小さくできます。

mimazoku_3 · Answer

中の作りが大幅に変わったのです。
古いモノは、大きなトランスがあったのですが、今はスイッチング電源で、トランスも数分の１のサイズになっています。
まさに「技術革新」と言えます。

kan3 · Answer

YESその通り

電源は容量に応じて大きくなるのは必然、しかし方式が問題。

電源アダプタ≒ACアダプタ　とは　AC/DCコンバーターとも言います、電圧も違うけど省略。

トランスによる降圧（電源）、と。スイッチング方式による電源。

という事で同じ事するんだけど、方式が全く違う。

簡単に書くと、トランスはそれ自身が大きく重い。

これ以上は、素人には難しくてもういいでしょう。

興味が有るんなら、
トランス式、ドロッパー電源。
スイッチング電源、SW電源。
とかで調べて見て。

blue5586p · Answer

ＡＣアダプターの役割は、家庭のＡＣ（交流）１００Ｖ電源を、ＤＣ（直流）の、使用する機器に応じた電圧に変換することです。
　この変換方式に、昔はトランス（変圧器）を使用していたため、どうしてもある程度大きくならざるをえず、コンセントを邪魔していました。
　今では、スイッチング方式という変換方式が採用され、大型のトランスが不要になったため、アダプターも小型化が可能になりました。
https://shimatake-web.com/ac-adapter-how/

なぜUSBのアダプターはあんなに小さいのか？

ノートパソコンなどのACアダプターは60〜120Wぐらいあり、これらはかなり昔からスイッチング電源方式でした。

>なぜあんなに小さいのか？

＞汎用電源に比べればノイズもひどいし過渡応答特性も劣悪。

まぁ、素手の回答がある通り「技術革新」が主なものですが、

中の作りが大幅に変わったのです。

YESその通り

ＡＣアダプターの役割は、家庭のＡＣ（交流）１００Ｖ電源を、ＤＣ（直流）の、使用する機器に応じた電圧に変換することです。

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