フィルタありとなしの半波整流回路

交流を直流に変換するプロセスは整流です。オフライン電源ユニットには、AC壁コンセントソースを高電圧DCに変換するか、AC壁コンセントソースを低電圧DCに降圧する整流ブロックがあります。さらなるプロセスはフィルタリング、DC-DC変換などです。したがって、この記事では、回路図を使用して半波整流器のすべての動作について説明します。

AC電圧の性質は、50 / 60Hzの周波数で正弦波です。波形は以下のようになります。

現在、整流は、交流（AC）の負の部分を除去するプロセスであり、したがって部分的なDCを生成します。これは、ダイオードを使用することで実現できます。ダイオードは電流が一方向にのみ流れることを可能にします。理解のために、波形を正の半サイクルと負の半サイクルに分割することができます。上記の電圧がダイオードを介して供給される場合、導通は正の半サイクル中にのみ発生します。したがって、以下は波形になります。

半波整流器の動作：

半波整流器では、1つのダイオードを使用してAC波の負の半サイクルを除去しますが、全波整流器では、4つのダイオードを使用してACの負の半サイクルを正のサイクルに変換します。ここで、15Vrmsのより低い振幅のAC電圧を検討し、単一のダイオードを使用してそれをDC電圧に整流します。ダイオードは正の半サイクルの間だけ導通します。ただし、出力は不連続なパルス正DC電圧になります。リップルの少ない純粋なDCにするには、さらにフィルタリングする必要があります。覚えておくべきポイントは、DMMを介して測定するすべての電圧、電流は本質的にrmsです。したがって、シミュレーションでも同じことが考慮されます。

上記の出力波形は、予想どおり、不連続なパルスDC波形です。波形を滑らかにするため、または波形を連続的にするために、出力にコンデンサフィルターを追加します。並列コンデンサの動作は、出力で一定の電圧を維持することです。出力に存在するリップルの量を決定します。

1uFコンデンサフィルター付き：

以下の波形は、静電容量の値、つまり電荷蓄積容量に基づくリップルの減少を示しています。

出力波形：赤– 1uF; マスタードグリーン– 4.7uF; 青– 10uF; ダークグリーン– 47uF

コンデンサでの操作：

正の半サイクルの間、ダイオードは順方向にバイアスされ、コンデンサが充電され、負荷が供給されます。負の半サイクルの間、ダイオードは逆バイアスされ、回路が開いて、コンデンサがその中に蓄積されたエネルギーを供給します。エネルギー貯蔵容量が大きいほど、出力波形のリップルは小さくなります。

リップル係数は、理論的には、によって計算できます。

任意のコンデンサ値について計算し、上記で得られた波形と比較してみましょう。

R_負荷= 1kOhm; f = 50Hz; C _out = 1uF; I _dc = 15mA

したがって、

上記の波形のリップルは11ボルトで、ほぼ同じです。この差は、コンデンサの値が高くなると補正されます。その上、効率は全波整流器よりも小さい半波整流器の主要な問題です。一般的に効率（ƞ）= 40％。

ブレッドボード上の実用的な半波整流回路：

半波整流回路で使用されるコンポーネントは次のとおりです。

220V / 15VAC降圧トランス。
1N4007 –ダイオード
抵抗器
コンデンサ

ここで、15Vのrms電圧の場合、ピーク電圧は最大21Vになります。したがって、使用するコンポーネントの定格は25V以上である必要があります。

回路の操作：

降圧トランス：

降圧トランスは、積層鉄心に巻かれた一次巻線と二次巻線で構成されています。プライマリのターン数はセカンダリよりも多くなります。各巻線は個別のインダクタとして機能します。一次巻線が交流電源を介して供給されると、巻線が励起され、磁束が生成されます。二次巻線は、二次巻線に起電力を誘導する一次巻線によって生成される交流磁束を経験します。この誘導起電力は、接続された外部回路を通って流れます。巻線の巻数比とインダクタンスによって、一次側から生成される磁束の量と二次側に誘導される起電力が決まります。以下で使用する変圧器で

壁のコンセントからの230VAC電源は、降圧変圧器を使用して15V ACrmsに降圧されます。次に、電源は以下のように整流回路に印加されます。