電子部品の「VS」と「VCC」の違いとは？ 役割と接続方法を徹底解説

電子工作や回路設計を行う際、IC（集積回路）のデータシートとにらめっこする時間は欠かせません。その中で、電源に関するピンとして「VCC」や「GND」はお馴染みですが、時折「VS」というピンが登場し、混乱の原因となることがあります。

「GND, VCC, SCL, SDA」といったピン配列なら、VCCに電源（例えば5V）を接続することは容易に想像できます。

しかし、「RX, VCC, TX, GND, K, VS」といったピン配列の場合、 「VSは12Vなどの主電源に繋ぐのだろうが、ではVCCは何のためにあるのか？ どちらも電源ピンのようだが、どう使い分けるのか？」 「VCCは電源『入力』なのか、それともICから5Vが『出力』されるのか？」 といった疑問が生じます。

本記事では、この「VS」と「VCC」の基本的な違いと、それぞれの役割、そして具体的な接続方法について、特に車載インターフェースIC（L9637Dなど）を例に取りながら詳しく解説いたします。

「VS」と「VCC」の基本的な役割の違い

結論から申し上げますと、VSとVCCはどちらも電源ピンですが、その役割と電圧が明確に異なります。

VCC (Voltage at the Collector) – ロジック回路用の安定化電源

• 役割: IC内部のマイコンやロジック回路（頭脳部分）を動作させるための電源です。
• 電圧: 一般的に、3.3Vや5Vといった低電圧で、かつ安定化された（ノイズの少ない）電源を必要とします。
• 由来: 元々はバイポーラトランジスタ（BJT）のコレクタ（Collector）に接続する電圧を意味する記号でした。現在では、MOSFET系（VDD）とほぼ同義で、デジタルICのロジック電源ピンとして広く使われています。

VS (Supply Voltage / Vehicle Supply) – パワー段用の高電圧電源

• 役割: モーターを駆動するドライバ段や、高電圧の通信ライン（K-Lineなど）、アナログ回路といった、**大きな電力や高い電圧を扱う部分（パワー段）**を動作させるための電源です。
• 電圧: 5Vに限りません。例えば車載用ICの場合、車両のバッテリー（12V）に直結されることを想定しており、数Vから数十V（サージ電圧含む）という広い電圧範囲に対応できるよう設計されています。
• 由来: 「供給電圧 (Supply Voltage)」や、特に車載用では「車両電源 (Vehicle Supply)」の略として用いられます。

最大の疑問：「VCC」は入力か？出力か？

この疑問が、VSとVCCを理解する上で最も重要なポイントです。

結論：多くの場合、VSもVCCも「入力」です

「VCC」という名前から、IC内部で生成された5Vが「出力」されるピンではないかと誤解されがちですが、VSとVCCが両方存在するIC（特にインターフェースICなど）において、VCCは「入力」ピンである場合がほとんどです。

• VS (入力): 外部の主電源（例: 12Vバッテリー）から高電圧が入ってきます。
• VCC (入力): 外部の安定化電源（例: 5Vレギュレータ）から低電圧が入ってきます。

もしICが内部にレギュレータを持ち、外部に5Vを供給できる場合は、「VREG」や「VOUT」、「REGOUT」といった別の名前が付けられるのが一般的です。

なぜ電源を2系統に分離するのか？

では、なぜわざわざ2種類の電源を入力する必要があるのでしょうか。これには明確な理由があります。

1. ノイズ耐性と保護のため 高電圧側（VS）は、バッテリーの変動やモーターなどから発生するサージ（瞬間的な高電圧）やノイズの影響を直接受けます。もし電源が1系統しかなければ、そのノイズがIC内部のデリケートなロジック回路（頭脳部分）に伝わり、誤動作や破損を引き起こしてしまいます。VSとVCCを物理的に分離することで、高電圧側のノイズからロジック側を保護しています。
2. レベル変換を内蔵するため 車載IC（L9637Dなど）を例にすると、VS側（12V系）でK-Lineという高電圧の通信を行い、VCC側（5V系）でマイコン（Arduinoなど）とUARTという低電圧の通信を行います。IC内部でこの「12Vの世界」と「5Vの世界」の信号レベルを安全に相互変換するために、それぞれの基準となる電源（VSとVCC）が必要になります。
3. 低消費電力化のため ICのロジック回路は、低い電圧で動作させた方が消費電力を抑えられます。パワー段は高電圧（VS）で動かしつつ、ロジック部は低電圧（VCC）で動かすことで、システム全体の効率を高めています。

具体的な接続例と「よくある疑問」

疑問：「VCC」はArduinoの5Vピンに接続して良いか？

回答：はい、多くの場合で問題ありません。

Arduino UNOやNanoといったボード上の「5V」ピンは、USBや外部電源から生成された安定化された5Vです。これは、ICが要求する「VCC（5Vロジック電源）」の条件に合致します。

接続例（L9637DとArduinoをUSB給電で使う場合）

• 車両バッテリー 12V → VS (IC)
• Arduino の 5V ピン → VCC (IC)
• Arduino の GND ピン → GND (IC)
• Arduino の GND ピン → 車両バッテリーの GND

接続時の注意点

1. GND（グラウンド）の共通化 これが最も重要です。ArduinoのGND、ICのGND、そしてVS側の電源（バッテリー）のGNDは、すべて電気的に接続（共通化）してください。GNDレベルが異なると、信号（RX/TXなど）が正しく伝わりません。
2. 電流容量の確認 IC自体がVCCで消費する電流は数mA程度と少ないため、Arduinoの5V電源で通常は十分です。しかし、もし同じArduinoの5V電源に、サーボモーターやLEDストリップなど消費電流の大きな部品を多数接続している場合は、ArduinoのレギュレータやUSBポートの電流容量上限を超えないよう注意が必要です。

関連用語のやさしい解説

最後に、今回の説明で登場した関連用語を分かりやすく解説します。

1. 5Vレギュレータ

入力された不安定な電圧（例: 12Vバッテリー）を、安定した出力電圧（例: 5V）に変換（整える）ための電子部品または回路のことです。ICが必要とする「安定した5V」を作り出すために使用されます。

2. 外付け DC-DC / LDO

レギュレータの具体的な種類です。「外付け」とは、ICのパッケージ（黒い樹脂部分）の外部に、ベッド部品として基板上に取り付けることを意味します。

• DC-DC (DC-DCコンバータ): スイッチング方式。電圧を変換する効率が非常に高い（発熱が少ない）のが特長ですが、回路がやや複雑でノイズが出やすい側面もあります。12Vから5Vへの降圧など、入出力の電圧差が大きい場合に適しています。
• LDO (Low Dropout Regulator): リニア方式。電圧差を熱として捨てて電圧を安定させます。回路がシンプルでノイズが少ないのが特長ですが、電圧差が大きいと発熱が大きく効率が悪くなります。

3. 5V ロジック電源

「5Vレギュレータ」によって作られ、ArduinoやICのVCCピンに供給される「安定した5Vの電源系統（配線ライン）」そのものを指す言葉です。

（補足）主な大文字略語一覧

• IC (Integrated Circuit): 集積回路
• VCC (Voltage at the Collector): ロジック回路用電源
• VS (Supply Voltage / Vehicle Supply): パワー段・高電圧用電源
• GND (Ground): 接地、電位の基準点 (0V)
• LDO (Low Dropout Regulator): 低ドロップアウト型リニアレギュレータ
• DC-DC (Direct Current to Direct Current Converter): 直流-直流変換器
• RX (Receive): 受信
• TX (Transmit): 送信
• UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter): 非同期シリアル通信

まとめ

電子部品の電源ピン「VS」と「VCC」の違いについて解説いたしました。

• VCC: IC内部のロジック（頭脳）用。安定した低電圧（例: 5V）を入力する。
• VS: IC外部と接続するパワー段（駆動部）用。高電圧（例: 12V）を入力する。
• 分離理由: ノイズからの保護と、異なる電圧レベル間の信号変換のため。
• 接続: Arduinoの5VピンはVCCとして利用可能。ただしGNDの共通化は必須。

最も確実な情報は、使用するICのデータシートに記載されています。「Pin Description（ピン説明）」や「Absolute Maximum Ratings（絶対最大定格）」の項目を必ず確認し、VSとVCCを誤って接続しないよう、安全に電子工作をお楽しみください。