整流器/フィルター回路

部品と材料

• 低電圧AC電源
• ブリッジ整流器パック（Radio Shackカタログ番号276-1185または同等のもの）
• 電解コンデンサ、1000 µF、少なくとも25 WVDC（Radio Shackカタログ番号272-1047または同等品）
• ポテンショメータ回路に接続するための4つの「バナナ」ジャックスタイルのバインディングポストまたはその他の端子ハードウェア（Radio Shackカタログ番号274-662または同等のもの）
• メタルボックス
• 12ボルトの電球、25ワット
• ランプソケット

部品および材料に関する注意事項

ブリッジ整流器の「パック」は、個々のダイオードからブリッジ整流回路を構築するよりも強くお勧めします。このような「パック」は、金属製のヒートシンクにボルトで固定するためです。整流器のヒートシンクとして機能するため、プラスチックの箱よりも金属の箱をお勧めします。

この実験では、動作電圧が十分に高い限り、コンデンサの値を大きくしても問題ありません。安全のために、動作電圧定格が低電圧AC電源のRMSAC電圧出力の少なくとも2倍のコンデンサを選択してください。

高ワット数の12ボルトのランプは、RV車（RV）およびボート用品店から購入できます。一般的なサイズは25ワットと50ワットです。このランプは、電源の「重い」負荷として使用されます。

相互参照

電気回路の教訓 、第2巻、第8章：「フィルター」

学習目標

• AC / DC電源の容量性フィルター機能
• パワー半導体用ヒートシンクの重要性

回路図

イラスト

手順

この実験では、以前に構築した低電圧AC電源に接続するための整流器とフィルター回路を構築します。このデバイスを使用すると、バッテリー駆動の実験でバッテリーの代わりに適した低電圧のDC電源を使用できます。

このデバイスを独自の内蔵型120VAC / DC電源にしたい場合は、低電圧AC電源のすべてのコンポーネントをこの回路の「AC入力」側に追加できます。変圧器、電源コード、とプラグ。これを選択しない場合でも、後でこのプロジェクトに追加することを選択する可能性のある追加の電圧調整回路用のスペースを確保するために、必要以上に大きな金属製の箱を使用することをお勧めします。

整流器部品の構築

ブリッジ整流器ユニットは、変圧器の2次巻線の定格と少なくとも同じ高さの電流、および変圧器の出力のRMS電圧の少なくとも2倍の高さの電圧に対して定格が定められている必要があります（これにより、ピーク電圧に加えて追加の電圧が可能になります）安全マージン）。パーツリストで指定されているRadioShack整流器の定格は、25アンペアと50ボルトで、AC実験の章で指定されている低電圧AC電源の出力には十分すぎるほどです。

このサイズの整流器ユニットには、多くの場合、「クイックディスコネクト」端子が装備されています。ワイヤーのむき出しの端に圧着する無料の「クイックディスコネクト」ラグが販売されています。

これは、端末接続の推奨される方法です。ワイヤを整流器のラグに直接はんだ付けすることもできますが、はんだ付け中に熱による損傷が発生する可能性があることと、障害が発生した場合にコンポーネントを交換することが難しいことの2つの理由から、半導体コンポーネントに直接はんだ付けしないことをお勧めします。

半導体デバイスは、これまでの実験で取り上げたほとんどのコンポーネントよりも故障しやすいため、回路を永続化する意図がある場合は、維持するように構築する必要があります。 「保守可能な構造」には、とりわけ、すべての繊細なコンポーネントを交換可能にすることが含まれます。

また、回路全体でメータープローブが「テストポイント」にアクセスできるようにすることで、トラブルシューティングを最小限の不便で実行できるようにすることも意味します。端子台は本質的に電圧測定を行うためのテストポイントを提供し、接続の耐久性を犠牲にすることなくワイヤを簡単に切断することもできます。

整流器ユニットを金属製の箱の内側にボルトで固定します。ボックスの表面積はラジエーターとして機能し、大電流が流れるときに整流器ユニットを冷却します。

電子部品の動作温度を下げるように設計された金属製のラジエーター表面は、ヒートシンクと呼ばれます。 。一般に、半導体デバイスは過熱による損傷を受けやすいため、問題の回路が大量の電力を処理する可能性がある場合は、デバイスから周囲空気への熱伝達経路を提供することが非常に重要です。

フィルターパーツの作成

フィルターとして機能するコンデンサーが回路に含まれています リップル電圧を下げるため。極性が一致するように、整流器のDC出力端子間にコンデンサを正しく接続していることを確認してください。

電解コンデンサであるため、極性反転による損傷に敏感です。特にこの回路では、トランスと整流器の内部抵抗が低く、その結果短絡電流が大きい場合、損傷の可能性が高くなります。

警告： この回路で故障したコンデンサは、驚くべき力で爆発する可能性があります！

回路のテスト

整流器/フィルター回路を構築したら、次のように低電圧AC電源に接続します。

低電圧電源から出力されるAC電圧を測定します。回路が図のように接続されている場合、メーターは約6ボルトを示すはずです。

この電圧測定値は、AC電源のRMS電圧です。次に、マルチメータをDC電圧機能に切り替えて、整流器/フィルタ回路から出力されるDC電圧を測定します。

以前に測定されたAC入力のRMS電圧よりも大幅に高い値を読み取る必要があります。コンデンサのフィルタリング動作により、ピークに等しいDC出力電圧が提供されます。 AC電圧、したがって、より大きな電圧表示：

ACボルト（またはACミリボルト）に設定されたデジタル電圧計を使用して、ACリップル電圧の大きさを測定します。この回路のリップル電圧は、以前に構築されたフィルタリングされていない整流回路のいずれかで測定されたものよりもはるかに小さいことに気付くはずです。

オーディオ検出器を使用して、整流器/フィルターユニットから出力されるACリップル電圧を自由に「聞いて」ください。いつものように、小さな「結合」コンデンサを検出器と直列に接続して、DC電圧に応答せず、ACリップルのみに応答するようにします。

音はほとんど聞こえないはずです。無負荷のACリップル電圧測定を行った後、25ワットの電球を次のように整流器/フィルター回路の出力に接続します。

整流器/フィルタユニットの「DC出力」端子間に存在するリップル電圧を再測定します。負荷が大きい場合、フィルタコンデンサは整流された電圧ピーク間で放電され、以前よりも大きなリップルが発生します。

リップルの削減

高負荷状態でリップルを少なくしたい場合は、より大きなコンデンサを使用するか、2つのコンデンサとインダクタを使用してより複雑なフィルタ回路を構築することができます。

このようなフィルタ回路を構築する場合は、インダクタンスを最大にするために鉄心インダクタを使用し、電源の最大定格電流を安全に処理するのに十分な太さのワイヤを使用してください。フィルタリングの目的で使用されるインダクタは、チョークと呼ばれることもあります。 負荷に到達することからACリップル電圧を「チョーク」するためです。

適切なチョークが得られない場合は、低電圧電源でAC120ボルトをAC12または6ボルトに降圧するために使用されるタイプのような降圧電源トランスの2次巻線を使用できます。一次（120ボルト）巻線を開いたままにします：

コンピューターシミュレーション

全波ブリッジ整流器v11 0 sin（0 8.485 60 0 0）rload 2 3 10k c1 2 3 1000u ic =0 d1 3 1 mod1 d2 1 2 mod1 d3 3 0 mod1 d4 0 2 mod1 .model mod1 d .tran .5m 25m .plot tran v（1,0）v（2,3）.end