せいりゅうかいろ
交流を一方向に流れる電流(直流)に変換する回路。ダイオードで負の半周期を取り除く半波整流回路、4個のダイオードのブリッジで両方の半周期を同じ向きにそろえる全波整流回路、三相交流を6個のダイオードで整流する三相全波整流回路などがある。出力は脈動を含むので、平滑コンデンサやインダクタで直流に近づける。ダイオードの代わりにサイリスタを使うと、点弧角で出力電圧を調整できる。
やさしい解説で読む: ダイオードとは? 電流を一方向にだけ流すしくみと使い道
「整流回路」は、3分野の11問の練習問題に出てきます(パワーエレクトロニクス回路, PN接合・ダイオード, パワー半導体など)。
この用語の分野: パワーエレクトロニクス回路
実効値Vの正弦波を全波整流した波形の平均値は (2√2/π) × V ≈ 0.90V、半波整流では約0.45Vです。脈動の基本周波数は、半波整流で電源と同じ、全波整流で2倍、三相全波整流で6倍になり、周波数が高いほど平滑しやすくなります。三相全波整流の出力の平均値は線間電圧の実効値の約1.35倍で、200 Vの三相交流から約270 Vの直流が得られます。
ダイオードの後ろに大きな平滑コンデンサを置くと、出力電圧は最大値の近くに保たれますが、ダイオードが導通するのは、入力電圧がコンデンサの電圧を上回る山の付近の短い時間だけになります。そのため入力電流は幅の狭いパルスの形になり、高調波を多く含んで力率が大きく下がります。この対策として、力率改善回路(PFC回路)が使われます。
商用の周波数の整流には、一般整流用のシリコンのダイオードが使われます。スイッチング電源の高い周波数の整流では、逆回復の速いファストリカバリダイオードや、順方向電圧の低いショットキーバリアダイオードを使い、さらに損失を減らしたいときは、MOSFETで整流する同期整流を使います。ブリッジでは電流が常に2個のダイオードを通るので、大きな電流では順方向電圧による損失と放熱の設計が重要になります。
正解：C. 交流を全波整流して、一方向に流れる電流(脈流)にする
ブリッジ整流回路では、正の半周期と負の半周期で別の2個のダイオードが導通し、どちらでも負荷に同じ向きの電流が流れます(全波整流)。電流は常に2個のダイオードを通るので、約1.4 Vの電圧降下があります。出力は脈打つため、コンデンサで平滑して直流電源として使います。リプルの周波数は入力の2倍(50 Hzなら100 Hz)になり、半波整流より平滑しやすくなります。
正解：C. 正または負の一方の半周期だけが出力される
半波整流回路ではダイオードが順方向になる半周期だけ電流が流れ、残りの半周期は遮断されるため、出力は片側の半周期だけになります。出力のピークは入力のピークよりダイオードの順方向電圧(約0.7 V)だけ低くなります。部品は1個で済みますが、入力電力の半分しか使えず、リプルの周波数が入力と同じで平滑しにくいため、電源には主に全波整流が使われます。
ほとんどの電源では全波整流を使います。両方の半周期を使うので平均値が2倍になり、脈動の周波数も2倍で平滑しやすく、変圧器に直流の成分が流れて鉄心が一方向に磁化されることもありません。半波整流は、部品が少なくて済むので、ごく小さな電流の用途に限って使われます。
平均値を指す一般的な直流の電圧計では、平滑しない全波整流の出力は、実効値100 Vの入力に対して約90 Vを示します。平滑コンデンサを付けて負荷が軽いと、出力電圧は最大値の約141 Vに近づきます。
ブリッジ整流回路では、正の半周期と負の半周期で別の2個のダイオードが導通し、どちらでも負荷に同じ向きの電流が流れます(全波整流)。
ダイオード4個で構成するブリッジ整流回路の働きとして正しいものはどれか。半波整流回路ではダイオードが順方向になる半周期だけ電流が流れ、残りの半周期は遮断されるため、出力は片側の半周期だけになります。
ダイオード1個と抵抗で構成した半波整流回路に正弦波の交流を入力したときの出力として正しいものはどれか。ブリッジ整流回路では、交流の正の半周期と負の半周期で、対角の位置にある2個ずつのダイオードが交互に導通します。
4個のダイオードでつくる単相のブリッジ整流回路に交流を加えたとき、ある半周期に電流が流れる経路として、正しいものはどれ…三相全波整流回路では、3つの相のうち最も高い相と最も低い相の差(線間電圧)が、つねに出力に現れます。
三相交流を6個のダイオードのブリッジで整流する三相全波整流回路の出力の特徴として、正しいものはどれか。全波整流した波形の平均値は (2/π) × Vm = (2√2/π) × V ≈ 0.90 × 100 ≈ 90 Vになります。
実効値100 Vの正弦波交流を、理想的なダイオードのブリッジで全波整流した。平滑コンデンサがないときの出力電圧の平均値…Amazonの検索結果へのリンクです。Amazonのアソシエイトとして、半導体教室は適格販売により収入を得ています。
実効値 平滑コンデンサ 力率改善回路 力率 突入電流 変圧器 三相交流 サイリスタ 昇圧チョッパ(ブーストコンバータ) 無効電力