ちょっと変わったマニアな作品が集結

全波整流回路と半波整流平滑回路の特性の違いについて知りたいのですが、全波整流回路では半波整流平滑回路のときのコンデンサの放電の周期が半分になると書いてありました。

それは波形を書くと充電から放電までの時間が半分になるということですか?

またそれはなぜですか?

A 回答 (4件)

見よ


されば開かれん
「全波整流回路と半波整流平滑回路の特性」の回答画像4
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半波は半サイクルAC電源からのエネルギーが途絶えることを認識して下さい。


その間の状態は負荷とコンデンサ容量に左右されます。
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整流された波形を図に描いてみれば一目瞭然。



言葉で説明する方がよほど大変。
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正弦波を頭に思い浮かべてください。


半波整流は正弦波の中心から下をカットした波形になります。
全波整流は正弦波の中心より下の波形を上側に折り返した(絶対値にした)波形になります。
従って半波整流よりも全波整流の方がリップルが少なくなるわけです。
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Q半波整流器と全波整流器の違い。

構造的になにがどう違うのでしょうか。

整流する電力のキャパシティでしょうか。

Aベストアンサー

交流というのは0Vを境に+側と-側に電圧が掛かっていることはご存知ですね。
半端整流というのはこの交流電圧の0から上だけ(下だけ)を利用した物です。
全波整流は半端整流で出力されなかった残りの半分を反転させて出力するように工夫したものです。

下の図では白色が0Vで上側が+で下側が-を示しています。
赤色がもとの交流の波形、緑色が半端整流後の波形、青色が全波整流された波形です。
見ての通り、半端整流では電源の半分しか利用していないので効率が悪くなりますので、整流に必用なダイオードが1つだけで良く、回路が簡便な利点はありますが、効率が悪いのでごく小型の機器にしか採用されません。それに対して全波整流は交流波形のすべての部分を出力しますので効率が良く、ある程度以上の電力を必用とする機器では一般的に使用されまが、整流に必用なダイオードが2つ(センタータップつきトランスとの組み合わせが必須)または4つ必用な点で回路が複雑になるといえます。しかし、あらかじめ4つ(シリコンブリッジやブリッジダイオードなどと呼ばれます)または2つのダイオードが1つのパッケージに収められた製品が、簡単に入手可能なので半端整流は電力の整流用としてはほとんど用いられることはないでしょう。

交流というのは0Vを境に+側と-側に電圧が掛かっていることはご存知ですね。
半端整流というのはこの交流電圧の0から上だけ(下だけ)を利用した物です。
全波整流は半端整流で出力されなかった残りの半分を反転させて出力するように工夫したものです。

下の図では白色が0Vで上側が+で下側が-を示しています。
赤色がもとの交流の波形、緑色が半端整流後の波形、青色が全波整流された波形です。
見ての通り、半端整流では電源の半分しか利用していないので効率が悪くなりますので、整流に必用なダイオード...続きを読む

Q整流回路の特性について

半波整流回路と全波整流回路のダイオードの電圧降下を考慮した出力電圧と実測値の出力電圧では実測値の方が小さくなります。これはなぜなんでしょうか?
ちなみにダイオードの電圧降下を考慮した計算式は
半波整流回路  (√2)×V(入力電圧)- V(ダイオード順方向電圧)/π
全波交流回路  (2√2)×V(入力電圧)- 4V(ダイオード順方向電圧)/π
です。
よろしくおねがいします。

Aベストアンサー

実測電圧が小さくなる要因は幾つかあります。
1.ダイオードの順方向電圧の見積もり間違い
  ダイオードの順電流が出力電流の何倍もあります。これは導通角の
  関係です。つまり、平滑コンデンサへの充電時間は短く、放電時間は
  長いので、減った電圧を短時間大電流で回復するためです。
  ダイオードの順方向電圧は当然電流が多くなれば増えます。

2.もとの交流電源の波形歪み 
  世の中整流回路を持った機器があふれています。当然、サイン波の
  ピーク付近ばかりで電流が流れる負荷が多いわけですから、電圧降下
  もピーク付近で起こります。つまり、実効値とピーク値の比が√2
  から狂ってきています。

3.リップルの影響
  式はピーク値を表すものですが、実際はリップルがあると思います。
  リップルを含む直流を電圧計で測ると、普通の平均値応答式電圧計
  ではリップル振幅の中心値を指示します。

Q整流回路について

両波整流回路と全波整流回路とはどう違うのでしょうか。
それと、半波整流回路での整流では、何か全波または両波整流回路と違い不便な点でもあるのでしょうか。

Aベストアンサー

半端整流の特徴、活用例:
電球、ヒーター等の出力切り替えが身近な器具内に実装されています。
またダイオードを直列に入れるだけ、必要により調整用の抵抗直列でAC100Vで小容量の器具、部品の実用にも効果的です。

手持ちのトランスの仕様、目的負荷等によっても整流回路を使い分けます。
負荷によっては半波で良いもの、全波だけで良いもの、平滑が必要なもの等があり、コスト等も考え使い分けます。

Q平滑回路の特徴について

(1)平滑回路には、コンデンサインプット形とチョークコイルインプット形がありますが、
コンデンサインプット形は、高電圧が得られるが、電圧変動が大きい
チョークコイルインプット形は、電圧変動が小さいが、高電圧が得られない
とあるのですが、この理由と言うか、回路を見てもなぜそうなるのかがわかりません。両者の特徴についてその原理を教えていただけないでしょうか。

(2)また、平滑回路にさらに直流にするためろ波回路なるものをつけるとあるのですが、どういうものなのでしょうか。

(3)また、このチョークコイルとはどういったコイルなのでしょうか?構造など一般的にいう鉄心に巻きつけたようなコイルとは違うのでしょうか。

Aベストアンサー

1.コンデンサ入力型では直流電圧が(理想的には)整流器出力のピーク値(交流電圧のピーク値)になります。それに対してチョーク入力では(理想的には)平均値になります。(チョークコイルが電圧の脈動分を吸収するため)
結果、コンデンサインプットの方が電圧が高くなります。(単相全波整流で1.5倍くらい)
また、コンデンサ入力では、交流一周期のうち、ダイオードが導通している時間は短くて、大半の期間はコンデンサから負荷電流を供給しています。このため負荷電流が増えるとコンデンサ端子電圧の低下が大きくなって、リプル電圧が増えると同時に平気電圧が下がります。
これにたいしてチョーク入力では、ダイオードが連続して導通していて、電圧低下が抑えられます。(ただし、チョークコイルが有効に働いてダイオードを連続して導通させるためには、コイルに常に電流が流れるよう一定以上の負荷電流を流す必要があります。軽負荷から無負荷の部分では急速に電圧が変化します。)

2.電圧の脈動分を除去する回路です。通常は直流電圧を安定化する回路が同時にフィルタ(ろ波)の機能も持っています。(ちなみに、チョークコイルや平滑コンデンサもろ波回路(の一種あるいは一部)です。

3.直流電流を流せるように作られているコイルです。普通に鉄心にコイルを巻いただけだと、直流電流で鉄心が磁気飽和してコイルとして作用しなくなります。これを防ぐために直流用のコイルでは鉄心の途中にギャップをつけて磁束密度が上がり過ぎないようにしています。

1.コンデンサ入力型では直流電圧が(理想的には)整流器出力のピーク値(交流電圧のピーク値)になります。それに対してチョーク入力では(理想的には)平均値になります。(チョークコイルが電圧の脈動分を吸収するため)
結果、コンデンサインプットの方が電圧が高くなります。(単相全波整流で1.5倍くらい)
また、コンデンサ入力では、交流一周期のうち、ダイオードが導通している時間は短くて、大半の期間はコンデンサから負荷電流を供給しています。このため負荷電流が増えるとコンデンサ端子電圧の低下が...続きを読む

Q半波整流回路

半波整流回路において、出力側に接続する電解コンデンサの容量の
違いによりリップル電圧の大きさに差が出るのはなぜですか?

Aベストアンサー

回路の出力側には抵抗のような電圧と電流が比例する負荷がつながっているとしましょう。
整流の目的は電圧(電流)の方向と大きさが周期的に変化している交流電源から
負荷電流に関わりなく一定の電圧が得られる安定した直流電圧を供給するためのものです。

しかし半波整流回路は(全波整流も同じですが)は電圧(電流)の方向は一定にしますが、
電圧までは安定化できません。整流回路を通しただけの電圧波形は交流電圧のプラス側だけ
(全波整流なら絶対値)をとった形をしています。

これを一定の電圧にするため出力側にコンデンサーをつなぎます。
理想的なコンデンサーであれば入力電圧が上昇する時はピーク電圧まで充電され、
その後入力電圧がピーク電圧より下回っている間はピーク電圧を保持しています。
従って理想的なコンデンサーを出力側につないだ整流回路に負荷電流を流さなければ
出力電圧は入力側交流電圧のピーク電圧のままで一定になっているはずです。
すなわち直流電源の出来上がりです。

しかし実際は負荷電流を流さなければ電源の意味はありません。整流回路からの出力電圧が
下がっている間はコンデンサーが蓄えた電荷を放電することで負荷側に電流を供給します。
つまりコンデンサーが電圧源となる訳です。
コンデンサーの容量が無限大であればいくら負荷電流を流しても(電荷を放電しても)
電圧が下がることはありません。
しかし現実には電荷を放出すればコンデンサーの電圧も下がります。この電圧が下がる早さは
コンデンサーの容量が小さいほど早くなります。容量が小さければ、蓄えられる電荷が少ない
のですから、同じ電流を流していれば(時間あたり同じ電荷量を放電していれば)早く
なくなってしまうのは当然ですね。

そして下がっていったコンデンサーの端子電圧と再び上昇してきた整流回路からの出力電圧が
等しくなったところで再びコンデンサーは充電されピーク電圧まで上昇します。
つまり負荷側から見れば
ピーク電圧→コンデンサーの放電曲線に沿った電圧低下→整流回路出力とコンデンサー
端子電圧が同電圧になる点→ピーク電圧
と言う電圧変動を繰り返しているように見える訳です。これがこの電圧変動がいわゆるリップル電圧
です。
そして先に書いたように負荷電流が同じならコンデンサーの容量が小さいほど端子電圧は
下がりやすくなります。
つまり一般的にはコンデンサーの容量が小さいほどリップル電圧は大きくなります。

リップル電圧を小さくしたいのなら単純にコンデンサーの容量を大きくすれば良いのですが
(1)容量の大きいコンデンサーは外形も大きくなる。
(2)容量の大きいコンデンサーを使うと整流回路出力からのピーク電流が大きくなりので
同じ負荷電流でも容量の小さいコンデンサーを使った時より大きな容量を持つダイオードやトランス
を使わなければならない。
などの理由があるので無闇にコンデンサーの容量を大きくすれば良いと言うものではありません。

なお電源には一定の負荷がつながることなどまずなく、負荷電流も絶えず変動しているため
安定な直流電源を作るためには整流回路にコンデンサーをつないだだけでは不十分なので
実際の直流電源ではトランジスターなどを使ってもっと精密に出力電圧を制御しています。
もちろんリップル電圧も極力小さくなるように制御されています。

回路の出力側には抵抗のような電圧と電流が比例する負荷がつながっているとしましょう。
整流の目的は電圧(電流)の方向と大きさが周期的に変化している交流電源から
負荷電流に関わりなく一定の電圧が得られる安定した直流電圧を供給するためのものです。

しかし半波整流回路は(全波整流も同じですが)は電圧(電流)の方向は一定にしますが、
電圧までは安定化できません。整流回路を通しただけの電圧波形は交流電圧のプラス側だけ
(全波整流なら絶対値)をとった形をしています。

これを一定の電...続きを読む

Q全波整流と半波整流について

タイトル通りです、二つの整流について、
2つはそれぞれどういう役目があるのでしょうか?

あと、2つの整流を聞いたところ、全波整流の方が音が高く感じられたのですが、これにはちゃんとした理由があるのでしょうか?

すいません、質問が唐突ですがどなたかご教授ください。

Aベストアンサー

別に役目が分かれているわけではありません。
全波整流ではダイオードが2個必要ですが、半波整流では1個ですみます。しかし、半波整流では整流語の直流分に対する交流分の残りが大きく、これを除去するフィルタの性能を高くしないといけません。
全波整流の方が音が高く感じられるのは、整流後に残存している交流分のせいです。元の周波数を F としますと、残存交流分の基本周波数は、半波整流では F、全波整流では 2F ですから2倍になります。

Q全波整流回路について教えてください!!

いま、全波整流回路について調べていて、説明が難しくてよく分からないのですが、どなたか分かりやすく教えてくれないでしょうか?
あと整流回路との違いも分からないので教えてください。

ちなみに今、調べて出てきた物が・・・
1)理想ダイオード回路を組み合わせると全波整流回路が得られる.入力電圧の正負に関係なく正の絶対電圧が得られるので,絶対値回路とも呼ばれている.
 電源回路で使う全波整流回路とは別物である.
2)交流の全サイクルを利用するもの。

というような内容なんですが、どうかお願いします。

Aベストアンサー

質問者が言われる「説明」を、つぎのように理解されたらよいのではないでしょうか。

●すなわち ・・・

1) 理想ダイオードを巧妙に組み合せると、「全波整流回路」を作ることができ、これはまた「絶対値回路」とも呼ばれる。その理由は、この「全波整流回路」の入力側に加えられた電圧が、正の電圧(例えば+10V)であっても、あるいは、負の電圧(例えば-12V)であっても、常にそれら入力側電圧の絶対値と同じ大きさの正の電圧(この例では+10V、または+12V)が、その「全波整流回路」の出力側に現れてくるからである。ここでいう「絶対値回路とも呼ばれている全波整流回路」は、電源回路で交流電源を整流して直流電源にする場合に使う[全波整流回路]とは、回路構成やその主目的が異なっており、名称は同じであるが互いに別のものである。

2) 電源回路に使う[全波整流回路]という整流回路も、ダイオードの組み合せで作ることができる。この整流回路は、交流電源を全波整流して直流電源に変換するものである。全波整流とは、交流の全サイクル、すなわちプラス波側の電力もマイナス波側の電力も、[全て]利用して直流電力として取り出すようにする整流方法である。このため[全波整流回路]という。(ご参考: これに対し、交流電源のプラス側だけを直流に利用する整流方法を、[半波整流]といいます。)

●それぞれの回路の仕組みや動作原理を理解するには、先の回答にあったサイトなどにある説明が、役立つと思います。

●なお、全波整流回路と整流回路との違いは、分類上の違いです。全波整流回路というのは、整流回路の一つです。「整流回路」はいわば大分類、「全波整流回路」とか「半波整流回路」はその下のいわば小分類に属するものです。

以上、ご参考になれば幸いです。

質問者が言われる「説明」を、つぎのように理解されたらよいのではないでしょうか。

●すなわち ・・・

1) 理想ダイオードを巧妙に組み合せると、「全波整流回路」を作ることができ、これはまた「絶対値回路」とも呼ばれる。その理由は、この「全波整流回路」の入力側に加えられた電圧が、正の電圧(例えば+10V)であっても、あるいは、負の電圧(例えば-12V)であっても、常にそれら入力側電圧の絶対値と同じ大きさの正の電圧(この例では+10V、または+12V)が、その「全波整流回路」の出力側に現れて...続きを読む

Qリプルについて

こんにちは、
全波整流回路は、半波整流回路と比較して、リプルが小さい。のですが、このリプルとは何でしょうか?

Aベストアンサー

半波整流および全波整流(両波整流ともいう)の整流回路と整流波形については参考URLの2.1をご覧下さい。

これらの回路の負荷抵抗に、参考URLの2.2のように、並列に平滑用のコンデンサや直列にコイル(チョークコイル)を入れてやる(平滑回路とよぶ)と、
2.1の整流波形が、2.2の赤い波形のように、波打つ直流波形の出力が得られます。これを脈流といいます。脈流の内、その平均値が直流分で、直流分の上にのった波打つ波形分をリップル(ripple=波打つ波形、さざなみ)といいます。

2.2.1の図は半波整流回路に平滑コンデンサをつけた回路で、赤い波形の変化分をリップルと言います。
リップルの波形の振幅(振れ幅)は、半波整流の場合より、全波整流の方が平滑コンデンサーを充電する回数が2倍になりますので、電圧降下が少なくなり、リップル振幅も小さくなります。

(図4の電流波形は平滑回路の入っていない時の電流波形で間違っていますので注意下さい。負荷抵抗に流れる電流は電圧波形に比例した電流波形になります。)


次のURLに半波整流回路+平滑回路の出力電圧波形が図6の緑の波形
全波整流回路+平滑回路の出力電圧波形が図7の緑の波形
で描かれています。
http://www12.ocn.ne.jp/~seppotl/zht03/acdc.html
両方の波形の電流波形の赤の波形は、負荷抵抗に流れる電流ではなく、整流回路から平滑コンデンサに流入する電流です。

参考URL:http://www.akita-nct.ac.jp/yamamoto/lecture/2005/3E_Exp/html_2nd_term/DC_ps/node4.html

半波整流および全波整流(両波整流ともいう)の整流回路と整流波形については参考URLの2.1をご覧下さい。

これらの回路の負荷抵抗に、参考URLの2.2のように、並列に平滑用のコンデンサや直列にコイル(チョークコイル)を入れてやる(平滑回路とよぶ)と、
2.1の整流波形が、2.2の赤い波形のように、波打つ直流波形の出力が得られます。これを脈流といいます。脈流の内、その平均値が直流分で、直流分の上にのった波打つ波形分をリップル(ripple=波打つ波形、さざなみ)といいます。

2.2.1の図は半波整流...続きを読む

Q電圧(負荷)変動率やリップル含有率はなぜ低い方がいいんですか?

直流安定化電源に電圧(負荷)変動率やリップル含有率が
何パーセント以下という特徴?というか仕様になっていますが、
なぜ、低い方がいいんですか??

Aベストアンサー

例えば簡単なトランジスタ1石の増幅回路を考えてください。ここでトランジスタは負荷に対する抵抗値の変化で負荷に対する電力を制御していますが、電源電圧が変動したりリップルを含んでいると、本来の出力にこの変動が乗って出力されてしまいます。実際の回路ではバイアスの与え方などの工夫でこのような影響を避けるようになっていますが、できる限り電源の電圧は電圧の安定した、完全な直流であることが望ましいことに変わりはありません。

また、大きな電力を出力すれば当然ながら電源にも大きな電力が流れます。このときに電源の電圧が不安定ですと、大きな出力が出た瞬間に電圧の低下が起き、出力波形がひずんでしまいます。リップルについては出力が電源のリップルで振幅変調(俗にモジられるなどといいます)が掛かって、やはり入出力の関係が悪化します。

Qリップルについて

出力電流を大きくするとリップル電圧が大きくなるのはどうしてですか?また,リップル率が大きいと何が不都合なのでしょうか?よろしくおねがいしますm(_ _)m

Aベストアンサー

1.>出力電流を大きくするとリップル電圧が大きくなるのはどうしてですか?

先ず半波整流回路で説明します。
http://www.picfun.com/partpwr.html
上から1/4くらい・・・[整流平滑回路]の(1)半波整流回路 のところを見てください。
(この回路図は不十分です。本当は、[Vout]と[0]の間に負荷がつながります。これを仮に[R1]とします)

もし、コンデンサ(C1)がないと、出力には「整流直後の波形」のような波形が現われます。(リプル率100%)
C1があると、入力電圧が下降のサイクルに入っても、”コンデンサから電流が供給される”ので、電圧はあまり下がらず、「平滑後の直流波形」中の赤線のようになります。
(この図は、ほぼリプル率50%です)

コンデンサの容量が十分大きいと、谷の部分がほとんどなくなります。(リプル0に近付く)
コンデンサの容量が小さいと、直ぐに放電仕切ってしまい、間に電圧0Vの箇所ができることがあります。

この図からおわかりのように、コンデンサC1の容量が同じ場合、負荷抵抗R1が小さいと、大電流が流れるので、放電が早くリプルは大きくなります。
リプルを同じにするためには、大きい容量のコンデンサが必要です。

両波整流の場合は、同じ容量のコンデンサでも、放電しきらないうちに次の整流出力が供給されるので、リプルは小さくなります。
(同じリプルにするには、容量は小さくてよい)

リプルについては、下記のQ/Aもご参照ください。
もう少し詳しく解説しています。
http://security.okwave.jp/kotaeru.php3?q=2129380

2.>リップル率が大きいと何が不都合なのでしょうか?

オーディオアンプではハム(ノイズ)の原因になります。
ただし、アンプ回路にはデカップリング回路があり、更にリプルを減少させる機能があるので、通常数V以下なら問題になりません。
(プリアンプであればもっと厳しい)

また、リプルがあるということは、電源電圧が低いのと同じであり、最大出力の確保ができなくなります。
(オーディオアンプでも無線送信機でも同じ)

一般に、アンプの出力と電源電圧の関係は、
  W=Vcc^2/8RL
の関係で表されます。ただし、
  W:最大出力
  Vcc:電源電圧
  RL:負荷抵抗

例えば、負荷抵抗8Ωで100Wの出力を出すためには、80Vの電源が必要です。

ここで、整流後の尖頭電圧100V,リプル率30%の電源は、谷間で70Vになってしまうので、100W出力は出せません。
コンデンサの容量を上げて、リプル率20%にしてやれば、谷間でも80Vあり、最大出力100Wが確保できます。

ANo.2の方が言っておられるレギュレータ問題も同じです。
例えば、マージン1.0Vが必要な、出力8Vの3端子レギュレータは、入力9.0Vを確保してやらなければなりません。

整流後の尖頭電圧10.0Vでリプル率20%では、谷間で8.0Vとなりレギュレータの役目をしません。
コンデンサの容量を上げて、リプル率10%以下にする必要があります。

参考URL:http://www.picfun.com/partpwr.html

1.>出力電流を大きくするとリップル電圧が大きくなるのはどうしてですか?

先ず半波整流回路で説明します。
http://www.picfun.com/partpwr.html
上から1/4くらい・・・[整流平滑回路]の(1)半波整流回路 のところを見てください。
(この回路図は不十分です。本当は、[Vout]と[0]の間に負荷がつながります。これを仮に[R1]とします)

もし、コンデンサ(C1)がないと、出力には「整流直後の波形」のような波形が現われます。(リプル率100%)
C1があると、入力電圧が下降のサイクルに入っても、”コンデン...続きを読む


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