ブリッジダイオード型の整流回路

一般的な全波整流回路（４つのダイオードの組み合わせ）において、

正の電圧であれば、負荷（出力）でも正の電圧が現れるのは解ります。

ところで、なぜ負の電圧を入力しても、正の電圧が負荷（出力）に現れるのでしょうか。

入力される負の電圧が、出力側の負荷に対してA側から（正の電圧が入力するA側）から流れるのは理解できるのですが、なぜ電圧値が負から正に変換できるのかがわかりません。



よろしくお願いします。

No.1 回答者： aokii 回答日時： 2012/09/28 17:37

あくまでも、正と負は相対的なもので、電流が流れる方向で正と負が決まります。

この回答へのお礼

ご回答有難うございます。
「正と負は相対的なもので、電流が流れる方向で正と負が決まり」

ここが、理解できておりません。
もう少し考えてみます。

お礼日時：2012/09/29 08:01

No.2 回答者： 86tarou 回答日時： 2012/09/28 17:43

図に書かれてる通り、その方向にしか電流が流れないからです（ダイオードは一方通行）。

電流の流れ＝電圧の正負の向きなのですから。
http://cbn.la.coocan.jp/elec3/2007/05/37.html

この回答へのお礼

ご回答有難うございました。
「電流の流れ＝電圧の正負」
ご指摘有難うございます。
入力側から負電圧が付加された場合と、電流の流れと関係が理解できていないようです。
もう少し考えてみます。

お礼日時：2012/09/29 07:59

No.3 回答者： fjnobu 回答日時： 2012/09/28 17:46

電流は、正から負に流れます。

入力側が負になっても、ダイオードを手繰っていけば出力側にはプラスとマイナスは正であったときと同じに流れます。
自分で矢印を書いて、たどってみてください。

この回答へのお礼

ご回答有難うございました。
ご指摘の
「プラスとマイナスは正であったときと同じに流れます。」
のところが、まだ、理解できていないようです。
もう少し考えてみます。

お礼日時：2012/09/29 07:56

No.4 回答者： rnakamra 回答日時： 2012/09/28 17:52

ダイオードとは一種のスイッチなのです。

添付された図の入力が上がプラス、下がマイナスの場合
右上のと左下のダイオードが閉状態、右下と左上のダイオードが開状態となります。

添付された図の入力が上がマイナス、下がプラスの場合
右上のと左下のダイオードが開状態、右下と左上のダイオードが閉状態となります。

上記のように線がつながっていると考えれば出力電圧も理解できると思います。

この回答へのお礼

ご回答有難うございました。

スイッチという表現でイメージが掴めたような気がします。
まだ、理解できていない部分があるのでもう少し考えてみます。

お礼日時：2012/09/29 07:54

No.5 回答者： xpopo 回答日時： 2012/09/28 18:59

＞正の電圧であれば、負荷（出力）でも正の電圧が現れるのは解ります。

＞ところで、なぜ負の電圧を入力しても、正の電圧が負荷（出力）に現れるのでしょうか。

これは電圧の基準点が異なるためです。添付した図の左側は基準点として交流源の片側をGND_1とした場合です。この場合は回路図の上の波形でA_1点とB_1点の波形でB_1点の波形、V(b_1)がマイナスに振れているのが分かると思います。
　ですから、電圧の基準をGND_1におけば負荷のB_1側には負の電圧が現れます。A_1側には正の電圧しか現れません。

次に、電圧の基準を出力のB_2にする（GND_2)とA_2点の波形V(a_2)には整流された正の電圧が現れます。また、B_2は基準点にとってるので基準点から見ればゼロVです。

ここで、AC電源はトランスを使った2次側の場合が一般的な回路になります。その場合、トランスの1次側は例えば家庭に供給される100VのAC電圧が供給されてます。100VのAC電圧源はどちらかの極性が大地に接地されてます。この場合、トランスの2次側のどちらかを接地してしまうとV(B_1)の波形が現れてしまうので、トランスの2次側は接地しません。そのかわり、負荷のB_2側を接地します。これで求める整流電圧がA_2に得られることになります。この場合、トランスは電圧変換だけでなく、1次側と2次側をDC的に絶縁するという役割を果たしてます。

この回答へのお礼

図面まで作成して頂き有難うございました。

基準が違うということですね。もう少し考えてみます。

後段のご解説は、浅学のためお恥ずかしながら理解できませんでしたが、ご丁寧なご解説有難うございました。

お礼日時：2012/09/29 08:06

No.6 回答者： fxq11011 回答日時： 2012/09/28 19:15

言葉で表現すれば、負電圧付加のときは正電圧の時導通（ON）の２個のダイオードはOFになります、残りの２個のダイオードが導通（ON）になります、２組のダイオードは常に反対の動きをします。

図を見て、出力の正・負は常に同じ位置です、２組のダイオードは見た眼でも反対向きですね。
参考　考え方として「正（負）の電圧入力」の表現は間違いのもと、電気は出口がないと流れません、
正（入口）つなげば必ず負（出口）をつなぐ必要があります、負（出口）をつないでも、正（入口）をつながなければ・・・・。
従って、電圧値が負から正に変換？、変換していません、ブリッジの中で流す方向を逆にして（ブリッジの中だけの話）、出口は同じになっているだけです。

この回答への補足

ご回答有難うございます。可能でしたら教えて頂きたいのですが。。
ご説明の、「出力の正・負は常に同じ位置です」という点が理解できておりません。

ご説明の通り、正電圧と負電圧の付加に拘わらず、出力側（負荷）では、同じ方向に電流が流れていると思います。ところが、正電圧付加の場合には、正電圧が、負電圧付加の場合には、負電圧が入ることにはならないのでしょうか。すなわち、負の電圧（表現がおかしいですが）が、出力側（負荷）に入ることにはならいないのでしょうか。

　一般的に、交流のグラフを見ると、正負の値を通るサインカーブで表現されています。ブリッジ回路を通ると、この負の電圧成分はそもそも出力側に出ないのでしょうか。。つまり、入力側の一方の端子が正、他方の端子が負のときは、一方の端子からの正の電圧成分のみがブリッジ回路を経て負荷側に出力される。そして、入力側の一方の端子が負、他方の端子が正の時は、他方の端子側からの正の成分がブリッジ回路を経て負荷側に出力される、ということなのでしょうか。

補足日時：2012/09/29 07:50

No.7 ベストアンサー 回答者： fxq11011 回答日時： 2012/09/29 18:32

最も重要なこと！。

電気を考えるときは、電圧と電流を常に一緒に考える必要があります、実際はさらに抵抗を無視できません。
理由、６V、１０Aで回るモーターと１０V、６Aで回るモーターはできる仕事は全く同じです。
つまり、電圧×電流＝電力（W）、上の二つのモーターはどちらも６０Wです。
６０Wの発電機から６Aの電流を取り出すと電圧は１０Vになります、１０A取り出すと電圧は６Vになります、この夏節電が言われましたが、電流を流しすぎると電圧が低下（安全装置が働き停電）するからです。
取り出す電流は負荷の抵抗により変わります、したがって電圧だけで考えることはできません、電圧・電流・抵抗を常に考える（オームの法則）必要があります。
また電源を含めて、必ずループ状につながっている必要があります（つながっていなければ何も起こりません）。
正・負の位置
ブリッジを図に書くとき、平行四辺形を書きます、上・下の頂点に交流を接続、図に向かって左の頂点をアース（負）にすれば、右が出力（正）になります、交流の正・負が入れ替わっても、これは変わりません、上・下の極性が変わるとダイオードに流れる電流の向きは図で見た目にも逆向きですね、でも出力は左が負で右が正ですね。
注意、あえて、「右が出力（正）」と書きましたが、実はこの考え方が間違いのもとです。
出力は正・負ともに出力です（必ずペアが必要です）
負の電圧入力？、弱電のパルス回路等では考えられますが、通常の電力回路では負の電圧のみをかけることはできません、必ず同じ電源からきている正の電圧をどこかにつなぐ必要があります、だから、「負の電圧入力」ではなく「正・負を逆に接続（負と負をつないでは何も起きません）して電流を逆に流す」と考える必要があります。

この回答へのお礼

たびたび詳細なご説明有難うございました。
ご指摘の「図に向かって左の頂点をアース（負）にすれば、右が出力（正）になります、交流の正・負が入れ替わっても、これは変わりません」
ということが理解できていないことがわかりました。
交流の正負、そして、左頂点のアース（負）と右の出力（正）。この何度から出てくる正負で混乱しているようです。
さらなる勉強をしてみます。

お礼日時：2012/09/30 07:45