電気回路、中でも特に電源回路を勉強したい。
『電源回路の「しくみ」と「基本」』という本をを読み始めたのでまとめていく。
「Tina」という回路シュミレーターを使って解説するそうなので良さそう。
電源回路の基本
- 電源：電子機器を動かすための電気の供給源
- 電源回路：電子回路が要求する電圧を作り出す回路
- 電源回路に要求されること
- 安定した出力
- 小型・軽量・高効率
- 安全性
- 電源回路の構成の種類
- トランス方式：変圧→整流回路(正負片側のみにする)→平滑回路(波の間を埋める)→安定化回路(整える)
- スイッチング方式：整流・平滑回路→スイッチング回路（細切れにする）→変圧→整流回路→LC回路（連続させる）
トランスを用いた簡単な電源回路
①トランスで変圧する
トランスは、磁束を通しやすいコアと呼ばれる鉄心に電線を巻いただけのもの。
電圧とコイルの関係は V1 / V2 = N1 / N2で表されるため、コイルの巻数に応じて変圧が可能となる。
引用元：変圧器とは？原理や構造をわかりやすく解説
②ダイオードで片側のみにする（整流）
交流は時間とともに正負が入れ替わるのに対し、直流は一方向にしか電流が流れない。
電流の流れを一方向にすることを「整流」という。
整流にはダイオードが使われる。ダイオードは電流を一方向にしか流さないという特性を持っている。
③平滑回路で直流にする
平滑回路とはコンデンサのこと。コンデンサは電気を蓄えるため、ぽこぽこした脈流波形の中にコンデンサを挿入すれば、出力が一定電圧に平滑される。
電源電圧が負荷にかかる電圧より高い間、コンデンサは充電され、電源電圧が負荷にかかる電圧より低い間、（ダイオードによって負荷に電流は流れないため、代わりに）コンデンサが放電して負荷に電圧がかかる。
上記の電源回路の問題点
上記で作成した回路の出力波形は波打ってきれいな波形とはいえない。この波部分をリプルという。
出力電圧の平均に対してどの程度の大きさのリプルがあるかを表したものをリプル含有率という。
リプル含有率は以下の式で求められる。
リプル含有率 = リプル部分の実効値 / 直流電圧 × 100％
リプル部分の実効値は、リプル時のピーク電圧から÷2√2で求めることが多い。
ダイオードを1本で整流していたので、入力波形の半分だけが出力されていた。この方式を半波整流と呼ぶ。
これに対し、上下(正負)の波形全部を一方向に揃える方式を全波整流と呼び、中でもダイオードを4つ使った方式の以下のような回路はブリッジ整流回路と呼ばれる。
