携帯電話用充電器の仕組み

スマートフォンや携帯電話、ＰＨＳなどの充電器（ACアダプター）は、縦横の長さが各々５ｃｍ、厚さは１ｃｍ程度の大きさで軽いものですが、家庭用電灯線１００Vから直流電圧５V、電流は５００ｍA程度を携帯電話に供給する能力を持っています。
　電灯線１００Ｖから５Ｖ程度の電圧を得る物で身近にあるのはポータブル・ラジオなどに付属しているＡＣアダプターがありますが、携帯電話の充電器とは内部が全く異なります。
ＡＣアダプターはトランス（変圧器）で電圧の低い交流に変換してから、一方向にしか電気を流さないダイオードで直流にするという簡単なものです。
もちろん、携帯電話の充電器もＡＣアダプターと同じ仕組みで作れますが、この方法では携帯用充電器のように小型軽量には出来ません。
小型軽量に出来ない理由はトランスにあります。
トランスは鉄心にエナメル線を巻いた構造をしているので、５００ｍＡ程度の電流を得ようとすると小型軽量には出来ないのです。

手許にラジオなどの音響関係の機器に繋ぐＡＣアダプターがありましたら確認してみてください。携帯用充電器のように小型軽量ではないはずです。
ところで、トランスを使わない方法もあります。
直ぐに思いつくのは抵抗によって分圧する方法です。
例えば、抵抗値９５オームと５オームの抵抗を直列に繋いで、その両端に１００Ｖの電圧を掛けると、直列に繋いだ抵抗には１アンペーアの電流が流れ、５オームの抵抗の両端では５Ｖが得られます。
この方式の欠点は、負荷が大きく変動した場合には５オームの抵抗の両端の電圧は５Ｖにならないということです。
このため、定電圧ダイオードは基準電圧を得るために集積回路内部で使われますが、簡易に小電力を賄うための回路に使われます。
　では、携帯電話の充電器はどのような仕組みで小型軽量化を成し遂げているのでしょう。
先に、小型軽量に出来ない理由はトランスにあると書きましたが、トランスに加える交流電気のの周波数を、家庭用の５０ヘルツ（または６０ヘルツ）よりはるかに高くすれば、トランスを小型軽量に出来るのです。
極端な例を上げると、アンテナを繋いだら電波を放射するような周波数の高い交流はエナメル線を数回巻いただけのコイル二つを対向させただけでエネルギーが伝わってしまいます。
尤も、こんなに周波数が高くなると、高出力の高周波電流を作る方が大変になってしまいますが、とにかく、周波数を上げればトランスを小型軽量に出来るのです。