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電源回路にはよく電解コンデンサと並列に2つ直列のセラミックコンデンサがある回路構成を目にしますが、たまに2個のセラミックコンデンサは2組もあります。それはなぜですか。電解コンデンサの容量を大きくすれば小さいコンデンサは要らないのではないかなと思いますが、どうでしょうか。
ご教授よろしくお願いいたします。

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A 回答 (5件)

電解コンデンサとセラミックコンデンサの働きの違いは理解された思いますが、「並列に2つ直列のセラミックコンデンサ』の目的を細く説明します。



普通電源回路出力はー(マイナス)接地で使われ、GND側にー側を接続して最終的にはフレーム(ケース)に対して接地されます。
この接続をしなければ±電源出力にノイズが重畳されたり、AC電源のリークなどで±電源出力にACの商用電源の漏洩を起こし、±電源出力やフレームを触れた時に感電します。
 この感電の防止目的とノイズ除去で、±電源出力の片側をGGNDとして接続するのです。
普通『並列にセラミックコンデンサ』1個ですが、『2つ直列のセラミックコンデンサ』の目的は直列のセラミックコンデンサの中点をGNDのケースに接続することで、±電源出力はフレームに対して絶縁状態であるが、AC電源に対する感電防止とノイズ除去ではフレームと同電位で接続されているのです。

つまり、
1.並列に1つのセラミックコンデンサ:片側接地の、+電源かー電源出力
2.並列に2つ直列のセラミックコンデンサ:フレームに接地なしの±電源出力
となり、実験用の定電圧電源などで、+電源かー電源出力のどちらでも使われる用途で採用されています。

『たまに2個のセラミックコンデンサは2組もあります。』・・のは、
入力側のところと、出力端の両方に付けてノイズの除去効果を発揮させるためにとられる常套手段となります。
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電源回路のコンデンサ(デカップリングコンデンサ、バイパスコンデンサ)は


電源回路のインピーダンスを下げ、電源インピーダンスを介して電子部品が
相互に影響し合うのを防ぎます。

しかし、コンデンサは純粋にキャパシタンスを持つだけではなく
インダクタンスなども持つので、インピーダンスが低い
周波数帯が限られています。このため得意の周波数帯別に
別々のコンデンサを使います。

セラミックコンデンサは高周波帯でインピーダンスが低いのですが
その容量で得意な周波数帯が異なるので複数の容量を並列で使うことも
あります。

尚、高い周波数では、電源よりも電子部品の電源端子の近くに
コンデンサを配置したほうが、配線のインダクタンスを避けられるので
より効率的に電源インピーダンスを下げることができます。

なので、実際の回路では電源周りはコンデンサだらけです。

この回答への補足

デカップリングコンデンサとバイパスコンデンサは何が違いますか?ちなみに、今回のケースはどちらに属しますか?

補足日時:2012/07/12 19:08
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。とてもわかりやすかったです。

お礼日時:2012/07/12 19:08

理想的なコンデンサは周波数が上がるほどインピーダンスが小さくなりますが、実際のコンデンサでは有る周波数で最少のインピーダンスとなってそれ以上の周波数では逆にインピーダンスが上昇します。


この、最小になる周波数をそのコンデンサの自己共振周波数と言います。
http://www.murata.co.jp/products/emc/knowhow/pdf …
一般的に、容量が大きいほど自己共振周波数は低くなります。

電解コンデンサは容量は大きいのですが自己共振周波数は低く、また最少のインピーダンスも大きいのです。
その為、高い周波数ではコンデンサとしての役目は期待できません。
そこで、自己共振周波数の高いセラミックコンデンサを並列に挿入するのですが、そのコンデンサの自己共振周波数より高い周波数ではコンデンサとしての役目は期待できません。
その為、さらに自己共振周波数の高いコンデンサを並列にするのです。
どの周波数範囲をどれだけのインピーダンスにするかは、個々の場合によって異なります。

自己共振周波数の異なるコンデンサを並列にすると、その二つの周波数の中間でインピーダンスが高くなる周波数が発生します。(この周波数は半共振周波数と呼ばれます)
広い周波数範囲でインピーダンスを低くするためには色々な工夫がなされています。
これは1例です。
http://www.murata.co.jp/products/article/ta1082/ …

この回答への補足

PDFファイルにある挿入損失はどういうものですか?説明していただいたインピーダンスと周波数の関係は理解できましたが、挿入損失はそれと逆の関係ですか?

補足日時:2012/07/12 19:11
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。とてもわかりやすかったです。メーカのホームページまで探していただいて、誠にありがとうございます。

お礼日時:2012/07/12 19:12

No.1の方の通り。



他にも、商用電源からの高調波成分のカットが目的だったりします。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時:2012/07/12 19:05

現状の電解コンデンサは大容量だけれど高周波特性がよくないです。


セラミックコンデンサは高周波特性はよいですが大容量品を作りにくいです。
なので両者を併用します。
将来、大容量で高周波特性がよいコンデンサが登場すればそれのみで済むでしょうが。

>たまに2個のセラミックコンデンサは2組もあります。それはなぜですか。
わかりません。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。とてもわかりやすいです。

お礼日時:2012/07/12 19:05

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どちらが正解なのでしょう?また、2つの違いは何でしょう?
目的に応じて使い分けたりするのでしょうか?

Aベストアンサー

どちらも正しく、どちらも間違っています。
本に書いてあるから、ではなく、設計によって違ってきます。
つまり、入力電圧、入力のリップル含有率、出力電流、出力に求めたいリップル含有率、出力のリアクタンス分・・・などなど
それによって計算します。
それから、リップル率によってコンデンサに流れる電流を求め、そこから発熱を求め、それに耐えられるコンデンサを選びます。
また、入力電圧と出力電圧の差、出力電流、リップル率、使用状態の周囲温度などから、レギュレータの発熱を計算し、熱抵抗を求めて、放熱板を決定します。
かなり面倒な計算なので、おおよその回答を言いますと、7805は出力が5V1Aの定格ですから、最大0.8Aまで使うとし、入力はAC6Vの全波整流として、入力も出力も100μFの電解コンデンサと0.1μFのプラスチックコンデンサを並列接続したもので、いけると思います。
ただし、0.1μFのコンデンサはレギュレータの足に直結します。
100μFのコンデンサは回路中についていればどこでも良いです。

入力はAC6Vの全波整流で、出力電流を0.8A取ると、レギュレータで約1.6Wを消費しますので、周囲温度を30℃まで使うとして、ジャンクション温度を80℃にしたければ、熱抵抗は25℃/W程度の放熱板が必要です。
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どちらも正しく、どちらも間違っています。
本に書いてあるから、ではなく、設計によって違ってきます。
つまり、入力電圧、入力のリップル含有率、出力電流、出力に求めたいリップル含有率、出力のリアクタンス分・・・などなど
それによって計算します。
それから、リップル率によってコンデンサに流れる電流を求め、そこから発熱を求め、それに耐えられるコンデンサを選びます。
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Qオペアンプに使用するパスコンは何故0.1μFなのでしょう?

いろいろ本を見てもパスコンは0.1μFをつければいい。という内容が多く、
何故パスコンの容量が0.1μFがいいかというのがわかりません。
計算式とかがあるのでしょうか?

Aベストアンサー

下記の「図2コンデンサの特性:(b)」を見てください。
http://www.cqpub.co.jp/dwm/contents/0029/dwm002900590.pdf

0.1μFのセラコンは、ほぼ8MHzで共振しています。
つまり8MHzまではキャパシタとしての特性を示しており、これより高い周波数ではインダクタと
なってしまうことがわかります。

0.1μFは単純に計算すると8MHzで0.2Ωのインピーダンスを示し、これは実用上十分低い
インピーダンスと考えられます。
つまり、大ざっぱにいって、10MHzまでは0.1μFのセラコンに守備を任せることができるわけです。
(従って、当然のことですが、10MHz~1GHzを扱うデバイスでは0.1μFでは不十分で、0.01μF~10pFといったキャパシタを並列に入れる必要が出てきます)

では低域の問題はどうでしょうか?
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手法をとります。

上記URLは、横軸目盛りがはっきりしていないので、お詫びにいくつかのパスコンに関するURLを貼っておきます。
ご参考にしてください。
http://www.rohm.co.jp/en/capacitor/what7-j.html
http://www.cqpub.co.jp/toragi/TRBN/contents/2004/tr0409/0409swpw.pdf
http://www.murata.co.jp/articles/ta0463.html

参考URL:http://www.cqpub.co.jp/dwm/contents/0029/dwm002900590.pdf

下記の「図2コンデンサの特性:(b)」を見てください。
http://www.cqpub.co.jp/dwm/contents/0029/dwm002900590.pdf

0.1μFのセラコンは、ほぼ8MHzで共振しています。
つまり8MHzまではキャパシタとしての特性を示しており、これより高い周波数ではインダクタと
なってしまうことがわかります。

0.1μFは単純に計算すると8MHzで0.2Ωのインピーダンスを示し、これは実用上十分低い
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つまり、大ざっぱにいって、10MHzまでは0.1μFのセラコンに守備を任せることができるわけ...続きを読む

Q平滑コンデンサの決め方

AC40Vを整流した後、抵抗を噛ませてLEDを10個点灯させたいと思っています。

通常は、整流した後にコンデンサで平滑すると思うのですが、このコンデンサの容量はどの様にして決めたら良いのでしょうか?
容量を算出する計算式などがあるのでしょうか?

ご存知の方が居ましたら、お願い致します。

Aベストアンサー

情報不足です。
 1.AC 40Vの素性がわかりません。
  多分トランス出力であろうとは思うのですが、1W級のトランスから得られたものか、
  10W級のトランスから得られたものか・・・これによって大きく変わります。
 2.半波整流なのか両波整流なのか、またセンタータップ方式か、ブリッジ方式か・・・
  これによっても変わります。

・・・というようなイジワルはやめて、データ提示のないところは、こちら側で推測してスッキリした答えを差し上げたいと思います。(-_-;)

AC 40V(rms)を両波整流して得られる電圧の尖頭値Ep(V)は、理論上
 Ep=40x√2=56.6V
となり、これは、「”十分に大きい”容量の平滑コンデンサを入れる」ことで実現できます。

また、平滑コンデンサを全く入れないときの出力電圧(平均値)Em(V)は、
 m=Epx2/π=36.0V
となります。
36Vでは、白色LED10個を直列点灯するに必要な最低電圧が確保できませんね。
(整流ダイオードの電圧降下を考えるともっと厳しくなります)

従って、この中間のどこらあたりで妥協するかということになります。
(コンデンサの価格、配置・形状(大きさ)を勘案)

下記URLは整流出力の概念図です。参考にしてください。 
(「第6図半波整流回路の電流電圧波形」、「第7図両波整流回路の電流電圧波形」参照)
http://www12.ocn.ne.jp/~seppotl/zht03/acdc.html

具体的な計算を行ってみましょう。
面白いソフトがありました。(フリーウエアです)
http://www.vector.co.jp/soft/win95/edu/se329107.html

f=50Hz, E=40V(rms), 負荷電流25mA として、
C=100μF, 47μF, 22μF の3ケースを計算してみました。
          100μF,  47μF,  22μF
 V high(V)    57.5   57.8   57.9
 V low(V)     55.1   52.9   48.3
 リプル(V)     2.4     4.9    9.6
 平均電圧(V)  56.5   55.6   53.6

あなたはこの中でどれを選びますか?
ヒント:アンプ等であればリプルは数V以下にする必要がありますが、LEDの場合は20%程度のリプルがあっても全く問題になりません。

直列抵抗の計算は「(平均電圧とLED電圧の差)/LED電流」で行います。

なお、このソフトは両波しかできませんが、半波の場合は大雑把にいって、この2~3倍の容量が必要と思います。

参考URL:http://www.vector.co.jp/soft/win95/edu/se329107.html

情報不足です。
 1.AC 40Vの素性がわかりません。
  多分トランス出力であろうとは思うのですが、1W級のトランスから得られたものか、
  10W級のトランスから得られたものか・・・これによって大きく変わります。
 2.半波整流なのか両波整流なのか、またセンタータップ方式か、ブリッジ方式か・・・
  これによっても変わります。

・・・というようなイジワルはやめて、データ提示のないところは、こちら側で推測してスッキリした答えを差し上げたいと思います。(-_-;)

AC 40V(rms)を両波整流...続きを読む

Q無誘導抵抗とは?

正弦波交流回路で回路電流の測定に無誘導抵抗を使用する理由を教えてください。

Aベストアンサー

無誘導抵抗とは文字通り誘導成分、つまりL(コイル)成分の無い抵抗ですね。
交流回路の測定でごく普通の抵抗を用いると、このL成分によって実質抵抗値が変わってしまい、正確な測定が出来ないからです。

電流測定は測定用抵抗の両端に発生する「電圧」と「抵抗値」から求められるのですから、この抵抗値がL成分によって変動してはダメですね。

Q電気モーターに負荷がかかったとき電流値が上がるのは何故

電気モーターに負荷がかかったとき電流値が自動的に上がって、ひどいときにはブレーカーが働いて電気が止まったりします。
何故負荷がかかると電流が大きくなるのか、優しく教えて下さい。

Aベストアンサー

#2です。

直流モータでイメージが湧くなら、交流でも同じです。

誘導電動機は、固定子によって作られる回転磁界によって
フレミングの右手の法則によって回転子に誘導起電力が発
生して、電流が流れます。
これは、回転磁界側を固定して、回転子が逆方向に回って
いると考えるとわかりやすいと思います。

すると、その電流によってフレミングの左手の法則によって
力が発生します。これは、図を書いて考えるとすぐにわかりま
すが回転磁界の方向と一致します。

こうして、誘導電動機は回転磁界と回転子の間に滑りをもつ
事によってトルクを発生させて回っています。

ここまでわかったら、誘導電動機の滑り-トルク曲線は書けますよね?

ですから、外から力が加わると回転数が落ち(滑りが大きくなり)
トルクが大きくなってバランスする回転数で回ります。

フィードバック制御が無い場合は、ここで終わりです。

しかし、多くの場合回転数制御をするために、フィードバックが
ありますので、回転数が落ちるとトルクを大きくして、元の回転数に
戻そうと制御します。

方法は、回転磁界を速くして滑りを大きくするか、回転磁界の磁束
密度を大きくするかのどちらかです。

多くは、3Dマップによって周波数と磁束密度を制御しますが、
簡単にインバーターで周波数を上げて、回転磁界を速くしてやれば
回転が上がります。磁束密度を上げる場合は電流を増やすわけです
が、どちらの場合も多くのエネルギーを与えるますので、電圧が一定
ならば電流が増えます。

同期電動機も同じようなものです。

#2です。

直流モータでイメージが湧くなら、交流でも同じです。

誘導電動機は、固定子によって作られる回転磁界によって
フレミングの右手の法則によって回転子に誘導起電力が発
生して、電流が流れます。
これは、回転磁界側を固定して、回転子が逆方向に回って
いると考えるとわかりやすいと思います。

すると、その電流によってフレミングの左手の法則によって
力が発生します。これは、図を書いて考えるとすぐにわかりま
すが回転磁界の方向と一致します。

こうして、誘導電動機は回転磁...続きを読む

Q漏洩電流の理論値

AC100VのL⇔FG間、N⇔FG間にそれぞれ
0.01μFのコンデンサを挿入しています。
この条件から漏洩電流の理論値を求める事は可能でしょうか。
可能でしたら、求め方を教えて下さい。
補足が必要でしたら、ご指摘をお願いします。

Aベストアンサー

ANo1です。
間違いの訂正です。たびたび申し訳ありません。
I=V*(2πf*C)を計算してください。
ここでV=100、C=0.01uF,f=その土地の周波数Hzです。
V=50、C=0.02uFでも同じになります。
なお、V=100の方は、ACの片側が通常はアースされているからです。
V=50の方は、まれにセンターでアースに落ちている場合があります。
この式に抵抗が入っていないのは、無視できるほど小さいからです。

Qコンデンサの放電時間の算出方法をお教え下さい。

十分に充電された300V、100μFの電解コンデンサの両足を
10kΩの抵抗でショートした場合、コンデンサに蓄えられた
電荷が全て放出されるまでに掛かる時間の求め方を
教えて頂けますでしょうか。

宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

いつまで経っても電荷が全て放出されることはありません。
放電が進むと電圧が下がって流れる電流は少なくなります。
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Q普通のコンデンサと電解コンデンサ

極の無いコンデンサと極のある電解コンデンサとは何がちがうのですか?また用途などを教えてください。

Aベストアンサー

普通のコンデンサは2枚の導体板を向かい合わせたものですね。
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ところが、導体板を向かい合わせただけでは必要な容量が取れない
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電解コンデンサが作られました。

ただし、電解液を用いているところに問題があり、
逆に電位を掛けると電解液が電解状態ではなくなってしまいます。
このため、リーク(電流の漏れ)が増大してしまい、
コンデンサとしての性能が大幅に低下します。

参考URL:http://www.chemi-con.co.jp/chemi-con/support/TECHNOTE/TN1-4.html

Qコンデンサの「リプル」とは?

お世話になります。
コンデンサの規格を見ると「リプル電流」という言葉が出てきますが、そもそもこの「リプル」とはどういった意味なのでしょうか?
わかりやすくお教えいただければ助かります。
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

誠に僭越で恐縮ですが・・・

>つまり電源電圧変動を抑えるために、コンデンサが蓄えていた電流をどれだけ放出できるかという性能を示すものと理解してよいのでしょうか?

これは、全く逆の方向に理解が行っていると思いますので、あえて書き込みさせていただきます。

電気の世界では、「ripple:脈動電流」としています。
例えば50Hzを両波整流して得られた電源からは、100Hzの脈流電流(リプル)が平滑回路のコンデンサに流れ込みます。
(交流電流は、ダイオードで整流しただけでは「脈流」であり、コンデンサを通って初めて、平らな「DC」になることにご留意ください)

コンデンサにとってはこの脈動電流は負荷になります。
コンデンサ自体には、「ESR:等価直列抵抗」という特性があります。
これが、脈流電流によってジュール熱を発生し、場合によっては、コンデンサが破壊されることがあるからです。
電解コンデンサは、特にこのESRが大きいので、熱破壊を防止するために、「リプル耐量」を規定する必要があり、これを表示することになっています。
「リプル電流の大きい方が性能がよい」というのは、「耐量=許容量」、が大きいということなのです。
コンデンサには「定格電圧」というのがありますが、これと同じようなもの、と考えてもらってもよいかと思います。
(タンタルコンは電解コンデンサの一種であるが、ESRが小さいという特長がある)

メーカーサイトの資料です。1-2に「リプル電流が大きいと、コンデンサの等価直列抵抗分(ESR)によって自己発熱(ジュール熱)によって破壊する」という説明があります。
http://www.chemi-con.co.jp/support/chuui/C02.html

メーカーサイトの資料ですが、上記よりももう少し詳しく書いてあります。
http://www.rubycon.co.jp/notes/alumi_pdfs/Life.pdf

なお、「tanδ=誘電損失係数」も交流特性のひとつですが、ESRが低周波で問題にされるのに対し、tanδは高周波での特性を表すものと考えられます。

参考URL:http://www.chemi-con.co.jp/support/chuui/C02.html

誠に僭越で恐縮ですが・・・

>つまり電源電圧変動を抑えるために、コンデンサが蓄えていた電流をどれだけ放出できるかという性能を示すものと理解してよいのでしょうか?

これは、全く逆の方向に理解が行っていると思いますので、あえて書き込みさせていただきます。

電気の世界では、「ripple:脈動電流」としています。
例えば50Hzを両波整流して得られた電源からは、100Hzの脈流電流(リプル)が平滑回路のコンデンサに流れ込みます。
(交流電流は、ダイオードで整流しただけでは「脈流」であり、コ...続きを読む

Qトランスの2次側負荷をもとに1次側の電流計算

トランスの2次側負荷に応じて、1次側相電流は変わるのこと知っていますが、そうの計算方法が良く分かりません。以下の例でどなたか教えて頂けないでしょうか。

1)逆Vトランス15KVA
  一次側3相3線200V 2次側単相3線100/200v
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  のとき

2)スコットトランス15KVA
  一次側3相3線200V 2次側単相2線100V×2系統
  において、2次側負荷が、それぞれ単相100V50Aで
  バランスが取れている場合

すみません。どなたか宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

損失を無視すれば

1次側電力=2次側電力です

1次側200V 2次側100V ならば 1次側の電流は 2次側の半分です

スコットトランスであろうが、三相・単相であろうが同じです


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