消費電流の見積もりはどうやる？

部品を書き出し、typとmaxを拾い、電源ごとに足して、ピークに余裕をかけて電源を選び、最後に発熱を確かめます。

消費電流はtypとmaxのどちらで足す？

両方で足します。電源の容量はmax（ピーク）、レギュレータの発熱や電池の持ちはtyp（平均）で決めます。

電源の余裕率はどれくらい？

この記事ではピークの1.5倍を目安にしました。会社や製品の決まりがあれば、それに従って決めます。

USBの電源で何mAまで使える？

USB 2.0のポートは500mAまでです。Wi-Fiマイコンを使う基板では足りないことがあり、1A以上のアダプタが安心です。

レギュレータの発熱はどう計算する？

（入力電圧−出力電圧）×電流に、入力電圧×レギュレータ自身の電流を足します。5Vから3.3Vで124mAなら約0.24Wです。

消費電流を減らすにはどこから？

電流の大きい部品からです。多くの基板ではマイコンが大半なので、送信の回数を減らす・使わないときに眠らせるのが効きます。

消費電流の見積もり｜部品表から電源の容量を決める5ステップ

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消費電流の計算は、部品ごとにデータシートの typ（ふだん）と max（最大）を拾い、電源ごとに足して、ピークに余裕をかけて電源を選ぶ順で進めます。手順は5ステップの節、Wi-Fi マイコン基板で足した例は5V系の電流の積み上げにあります。

消費電流の見積もりは、回路図を描き終えたら最初にやる計算です。電源が足りないと、マイコンがリセットしたり、レギュレータが熱くなったりします。作ってから気づくと、電源の部品や基板を作り直すことになります。

この記事では、USB の5V で動く小さな基板を例に、部品表から電源の容量を決めるまでを順に計算します。数字は実在の部品のデータシートから拾います。

この記事で見積もる基板：USB 5VのWi-Fiマイコン基板

例にするのは、USB の5V で動き、Wi-Fi マイコン・センサ・表示用 LED・リレーが載った小さな基板です。リレーは5V から直接、そのほかは5V を3.3V に下げて使います。

部品は次の5つです。電子工作でも仕事でもよく見る組み合わせです。

部品	この記事の型番	つなぐ電源
マイコン（Wi-Fi つき）	ESP32-WROOM-32E	3.3V
温湿度・気圧センサ	BME280	3.3V
表示用 LED	赤色・130Ω	3.3V（マイコンの端子）
リレー	Omron G5V-1（5V）	5V（トランジスタで ON/OFF）
レギュレータ	TI LM1117-3.3	5V → 3.3V

ここで大事なのは、電流の流れる道が2本あることです。リレーは USB の5V から直接、マイコンやセンサはレギュレータを通った3.3V から電流をもらいます。

つまり、この記事のゴールは「5V で何 mA 流れるか」を出し、電源とレギュレータが足りるかを確かめることです。

なぜ消費電流を見積もる？足りないと起きる3つのこと

消費電流が電源の能力を超えると、電圧が下がってマイコンがリセットする・レギュレータが熱くなる・USB の上限を超える、の3つが起きます。

1. 電圧が下がる

電源が電流を出しきれないと、電圧が下がります。マイコンは電圧が下がるとリセットするので、「ときどき再起動する」という見つけにくい不具合になります。Wi-Fi の送信のように、電流が一瞬だけ増える所で起きやすくなります。

2. 部品が熱くなる

この記事のレギュレータ（リニアレギュレータ）は、下げた電圧の分を熱にします。電流が多いほど熱くなり、ひどいと保護の働きで出力が止まります。

3. 電源の上限を超える

パソコンの USB 2.0 のポートから取り出せる電流は、500mA までです。超えると、給電が止まったり、電圧が下がって動きが不安定になったりします。

つまり、見積もりは「作る前に電源の能力と比べる」ための計算。後から直すほど手間が大きくなります。

データシートの電流はtypとmaxで3倍以上違う

データシートの電流は、いつの値かで大きく違います。ESP32 は Wi-Fi の受信中が112mA、送信の瞬間のピークは379mA で、約3.4倍です。

データシートの電流の表には、ふつう typ（ふつうの値）と max（最大の値）、または平均（Average）とピーク（Peak）が並んでいます。

ESP32-WROOM-32E の動き	平均	ピーク
Wi-Fi で受信している	112mA	112mA
Wi-Fi で送信（802.11n）	183mA	258mA
Wi-Fi で送信（802.11b・最大出力）	239mA	379mA

見積もりでは、両方を拾います。ふだんの値（typ）は発熱や電池の持ちに、いちばん大きい瞬間の値（max・ピーク）は電源の能力を決めるのに使います。

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つまり、電流は1つの数字ではなく「ふだん」と「最大」の2つ。この記事では、typ＝受信の112mA、max＝送信のピーク379mA を使います。

消費電流の見積もりは5ステップ

消費電流の見積もりは、部品を書き出す・typ と max を拾う・電源ごとに足す・余裕をかけて電源を選ぶ・熱を確かめる、の5ステップです。

このあと、例の基板で STEP 1 から順に計算します。

つまり、足し算そのものは簡単。迷うのは「どの値を拾うか」と「どこで分けて足すか」の2つです。

STEP 1・2：部品を書き出し、typとmaxを拾う

例の基板の3.3V 系は typ 123.6mA・max 392.7mA、5V 系の合計は typ 158.6mA・max 437.7mA です。小さな電流も書き出すのが足し忘れを防ぐコツです。

部品	typ	max	根拠
マイコン（ESP32）	112mA	379mA	受信112・送信のピーク379
センサ（BME280）	0.004mA	0.71mA	1秒に1回測る平均3.6µA・気圧の測定中714µA
プルアップ 4.7kΩ×2	0mA	1.40mA	通信の線が L のとき 0.70mA×2
表示用 LED	10.0mA	10.0mA	（3.3−2.0）÷130Ω
トランジスタのベース電流	1.6mA	1.6mA	（3.3−0.7）÷1.6kΩ
3.3V 系の合計	123.6mA	392.7mA
レギュレータ自身	5mA	10mA	LM1117 の自分の電流
リレーのコイル（5V）	30mA	34.9mA	定格30mA。max は5.25V÷（167Ω×0.9）
5V 系の合計	158.6mA	437.7mA	USB から流れる電流

データシートに電流の表がない部品は、自分で計算します。LED・プルアップ・ベース電流は、どれもオームの法則（電流＝電圧÷抵抗）で出せます。

リレーの max は、コイルの抵抗の許容差（±10%）と、USB の電圧の上限（5.25V）を使って計算しました。抵抗が10%小さく、電圧が高いときに、電流がいちばん大きくなるからです。

つまり、STEP 1・2 の答えは「部品ごとの typ と max の表」。根拠の欄を書いておくと、あとで見直すときに迷いません。

STEP 3：電源ごとに足す

3.3V 系の電流は、レギュレータを通って5V からも流れます。5V 系の合計は、レギュレータの入口の電流 128.6mA に、リレーの30mA を足した 158.6mA（typ）です。

この記事のレギュレータ（リニアレギュレータ）は、電流を「通すだけ」の部品です。出口で124mA 流れていれば、入口にもほぼ同じ124mA が流れ込みます。そこに、レギュレータ自身が使う電流（LM1117 は typ 5mA）が足されます。

ピークも同じように足します。（392.7＋10）＋34.9＝437.7mA。

つまり、足すときは「どの電源から流れるか」で分ける。リニアレギュレータなら、出口の電流をそのまま入口に足します。

5V系の電流の積み上げ：ふだん159mA、ピーク438mA

5V 系の電流を部品ごとに積み上げると、ふだんは約159mA、ピークは約438mA です。どちらも大半はマイコンで、ピークはふだんの約2.8倍になります。

積み上げた棒で見ると、どの部品が効いているかがひと目でわかります。この基板では、マイコンが7〜9割を占めています。

電流を減らしたいときは、大きい部品から手をつけます。センサやプルアップを減らしても、合計はほとんど変わりません。Wi-Fi の送信の回数を減らす・使わないときは眠らせる、のようにマイコンの使い方を変えるほうが効きます。

つまり、積み上げると「どこを減らせば効くか」が見える。見積もりは、電源を選ぶだけでなく、電流を減らす手がかりにもなります。

消費電流は時間で変わる：突入電流・ピーク・ふだん

基板の電流は一定ではありません。電源を入れた瞬間の突入電流、Wi-Fi の送信のピーク、リレーの ON で、時間とともに上下します。

電源を入れた瞬間は、基板のコンデンサを充電するために、大きな電流が一瞬だけ流れます。これを突入電流と呼びます。その後は、ふだんの電流に落ち着きます。

Wi-Fi の送信は、短い時間に何度もくり返されます。そのたびに、電流がピークまで跳ね上がります。リレーを ON にすると、コイルの30mA が足され、ふだんの電流が一段上がります。

つまり、電流は「一瞬の大きな値」と「ふだんの値」に分けて考える。図の波形は形をわかりやすくしたイメージです。

ピークと平均の使い分け：何を決めるかで見る値が違う

電源の容量はピーク（max）で、レギュレータの発熱や電池の持ちは平均（typ）で決めます。

決めたいもの	使う値	この例
電源（アダプタ・USB）の容量	ピーク	438mA
レギュレータの最大出力電流	ピーク	393mA（LM1117 は800mA）
レギュレータの発熱・温度	平均	約0.24W
電池でどれだけ動くか	平均	159mA

熱は、時間をかけてたまります。一瞬のピークでは温度はほとんど上がらないので、発熱は平均の電流で計算します。反対に、電源の能力は一瞬でも足りないと電圧が下がるので、ピークで決めます。

つまり、「一瞬で困るもの」はピーク、「たまって困るもの」は平均。迷ったらこの言葉で振り分けます。

STEP 4：ピークに余裕をかけて電源を選ぶ

ピーク 438mA に余裕率1.5倍をかけると約657mA。パソコンの USB 2.0 のポート（500mA）では足りず、5V・1A のアダプタを選びます。

見積もりには、データシートにない電流や、部品のばらつきが入りきりません。そのため、電源の容量には余裕を持たせます。この記事では、ピークの1.5倍を目安にします。

電源	出せる電流	ピークに対する余裕	判定
パソコンの USB 2.0 のポート	500mA	1.14倍	余裕が足りない
5V・1A の USB アダプタ	1000mA	2.3倍	OK

ESP32 のデータシートも、外部の電源から0.5A 以上を出せることを求めています。マイコンだけで0.5A なので、ほかの部品を足すとさらに余裕が要ります。

つまり、電源は「ピーク×余裕率」以上。USB で動かすなら、ポートではなく1A 以上のアダプタを前提にします。

STEP 5：レギュレータの発熱＝（入力−出力）×電流

リニアレギュレータの発熱は、下げた電圧×電流です。5V を3.3V に下げて124mA 流すと、自分の電流の分と合わせて約0.24W になります。

ふだん：（5.0−3.3）×0.1236A＝0.210W。自分の電流の分は 5.0V×0.005A＝0.025W。合計 約0.24W です。

送信を続け、USB の電圧が上限の5.25V のときは、出口の電流が約253mA、自分の電流を最大の10mA として、（5.25−3.3）×0.2527＋5.25×0.010＝約0.55W です。

つまり、発熱は「電圧の差×電流」。5V→3.3V の差は1.7V なので、電流が少なければ小さな熱で済みます。

発熱を温度に直す：上がる温度＝熱抵抗×電力

上がる温度は、熱抵抗×電力で計算します。LM1117（SOT-223）の熱抵抗は61.6℃/W なので、ふだんの0.24W で約14.5℃、送信を続けた0.55W で約33.6℃上がります。

場面	電力	上がる温度	チップの温度
ふだん（部屋25℃）	0.235W	+14.5℃	約39℃
送信を続ける（箱の中40℃）	0.545W	+33.6℃	約74℃

LM1117 のチップの温度の上限は125℃ なので、どちらも余裕があります。

つまり、発熱は温度に直して上限と比べる。0.5W を超えるあたりから、基板の作りまで気にします。

もう1つの確かめ：レギュレータの入力電圧の下限

LM1117 で3.3V を出すには、入力が約4.55V 以上要ります。USB の電圧の下限4.75V との差は0.2V しかありません。

リニアレギュレータは、出力より少し高い入力がないと、出力の電圧を保てません。この差の最小値をドロップアウト電圧と呼びます。LM1117 は500mA のとき最大1.25V です。

USB 2.0 の電圧は、5V の±5%（4.75〜5.25V）と決められています。下限の4.75V でも4.55V を上回るので動きますが、差は0.2V だけです。

細く長い USB ケーブルや、抜き差しの多いコネクタでは、電流が流れると電圧が下がります。ピークの電流が流れた瞬間に4.55V を切ると、3.3V が保てなくなります。

つまり、電流だけでなく「電圧が足りるか」も確かめる。差が小さいときは、ドロップアウトの小さいレギュレータを選ぶ手があります。

足し忘れやすい電流4つ：プルアップ・レギュレータ自身・ベース・LED

見積もりで足し忘れやすいのは、プルアップ抵抗・レギュレータ自身の電流・トランジスタのベース電流・点けっぱなしの LED の4つです。

電流	流れるとき	この例
プルアップ抵抗	線が L の間だけ	3.3V÷4.7kΩ＝0.70mA×2本
レギュレータ自身	いつも	typ 5mA・max 10mA
ベース電流	リレーを ON にしている間	（3.3−0.7）÷1.6kΩ＝1.6mA
表示用 LED	点いている間	（3.3−2.0）÷130Ω＝10mA

1つずつは小さくても、数が集まると効きます。電池で動かす基板では、ふだんの電流の数 mA が、電池の持ちを大きく左右します。

つまり、部品表を上から順に見て「この部品に電流は流れるか」を1行ずつ確かめる。これだけで足し忘れはほぼ防げます。

作ったら測って確かめる：USBの電流チェッカーとテスター

基板ができたら、電流を測って見積もりと比べます。USB の電流チェッカーなら挿すだけ、テスターなら線を切って直列に入れて測ります。

テスターやチェッカーは、表示が落ち着くまでの平均に近い値を示します。Wi-Fi の送信のような一瞬のピークは追えません。ピークを見たいときは、電流を測る専用の抵抗（シャント抵抗）の電圧をオシロスコープで見ます。

見積もりより大きく多いときは、足し忘れか、部品の不具合（はんだのショート・向きの逆）を疑います。

つまり、見積もりと実測をそろえて初めて安心できる。ずれは、回路を見直す大事な手がかりです。

よくある失敗3つ：平均で選ぶ・熱を忘れる・系統を混ぜる

消費電流の見積もりの失敗は、平均で電源を選ぶ・レギュレータの熱を忘れる・5V 系と3.3V 系を混ぜて足す、の3つが代表です。

失敗1：平均で電源を選ぶ

ふだん159mA だから500mA で十分、と考えると、送信の瞬間に電圧が下がってリセットします。電源はピーク（438mA）で選びます。

失敗2：レギュレータの熱を忘れる

同じ回路を12V から3.3V に下げると、電圧の差は8.7V。124mA でも（12−3.3）×0.124＋12×0.005＝約1.1W になり、SOT-223 の LM1117 では約70℃も温度が上がります。電圧の差が大きいときは、スイッチング方式の電源（DC-DC コンバータ）を考えます。

失敗3：5V 系と3.3V 系を混ぜて足す

電源の違う部品を1つの表で足すと、どの電源が足りないのかがわからなくなります。表は電源ごとに分け、レギュレータの入口でつなぎます。

つまり、「電源はピーク・熱は平均・足すのは電源ごと」。この3つを守れば、見積もりで大きく外すことはありません。

消費電流	部品や基板が動くときに、電源から流れ込む電流
typ（ティピカル）	データシートの「ふつうの値」。ふだんの見積もりに使う
max（マックス）	データシートの「最大の値」。いちばん大きい瞬間の見積もりに使う
ピーク	電流が一瞬だけ大きくなるときの値。Wi-Fi の送信の瞬間など
レギュレータ	電圧を下げてそろえる部品。この記事では 5V を3.3V にする LM1117
突入電流	電源を入れた瞬間に、コンデンサの充電で一瞬だけ流れる大きな電流
余裕率	見積もった電流に対して、電源の容量を何倍にするか
熱抵抗（℃/W）	1W の熱で温度が何℃上がるかの値