整流回路・平滑回路

5.4.1 整流回路

交流の流れは，正方向と負方向の両方向の流れがあり，この流れを一方向に整えるのに 整流回路がある．代表的な整流回路として半波整流回路（half-wave rectifier circuit）と ブリッジ全波整流回路（full wave rectifier）がある．本節では，両回路を用いた場合のシ ミュレーションについて示す．

半波整流回路とは，整流回路のうち交流電流で正・負いずれかの方向に流れる電流の片 方だけを流すことによって整流を行う回路のことである．半波整流回路は，ダイオードな どを用いて実現される．半波整流回路は，整流素子1個で手軽に整流回路が構成できると いう利点がある．その反面，片方向の流れを遮断して整流しているという仕組み上，脈 流が大きくなりやすいという難点がある．このため，半波整流回路はもっぱら簡易的な，

負荷や容量の小さい整流器に使用されている．半波整流回路のシミュレーション例を図 5.6(a)に示す．

全波整流回路は，入力電圧の正・負に関係なく正の絶対電圧を得ることができる．ブ リッジ全波整流回路のシミュレーション例を図5.6(b)に示す．ブリッジは部品ライブラリ 内に登録されているが，ここではダイオード4個を用いた．

(a) 半波整流回路のシミュレーション例

(b) 全波整流回路のシミュレーション例 図 5.6: 整流回路

5.4.2 平滑回路

平滑回路（ripple filter）とは，整流された電流の中に含まれている脈流をより直流に近 い状態にするための回路のことである．整流回路によって整流された電流は，正・負のど ちらか片方で周期的な波形を描いている．この波形が脈流と呼ばれている．平滑回路は，

コンデンサやチョークコイルなどの性質を利用することによって，脈流の波形をより平坦 に近づけるはたらきを持っている．

コンデンサを利用した平滑回路では，電圧がある値を超えるまではコンデンサが充電さ れ，逆に電圧が一定値を下回ると放電する，というコンデンサの性質によって平滑化を行 う．脈流の電圧が高い部分では充電を行い，低い部分では放電することにより負荷に電流 を供給することで，電圧の上下差をより平坦に近づけている．コンデンサによる平滑回路 を通った電流は，わずかに波打った状態を残しており，完全に直流の状態になるわけでは ない．このとき波形の平均値となる直線から，正方向，負方向に変動している部分がリプ ルと呼ばれる．さらに，交流の成分を遮断する性質を持っているチョークコイルを通すこ とで，リプル（ripple）をほとんど除去し，直流に近い電流を得ることができる．ここで リプルとは，直流の電流の中に含まれている脈動の成分のことである．

平滑回路のシミュレーション例を図5.7に示す．これは図5.6(a)の半波整流回路にコン デンサを加えた回路である．図5.7(a)はR = 10kΩ，C = 1µF，図5.7(b)はR = 50kΩ，

C = 1µF，図5.7(c)はR = 50kΩ，C = 10µFである．抵抗値とコンデンサの容量を変え ることによりリップルの違いがシミュレーション結果より観測できる．

(a) R=10kΩ，C=1µFのシミュレーション例

(b) R=50kΩ，C=1µFのシミュレーション例

(c) R=50kΩ，C=10µFのシミュレーション例 図 5.7: 平滑回路