整流回路の電圧について

質問

電子回路勉強し始めて1日目です。

ダイオードを用いた交流を直流に変換するための整流回路でわからないところがあります。

とりあえず半波整流で質問します。

電圧と時間のグラフが、負の部分が完全に0になって、正の部分が波形のまま維持されています。
僕の考えでは、ダイオードは拡散電位よりも高い電圧はカットされると思うので、完全な波形の形をせずに拡散電位より高いところが削られるべきなのでは？

もしくは、電流はたくさん流れるから問題ないのですか？

拡散電圧を利用して電圧をそれ以上にしないという利用方法もある。

なんか頭の中がごちゃごちゃになってしまいます。

そもそも電圧は一定なのに、電流は大きくなるっていう仕組みが意味わかりません。

お願いします。

回答No.13

gura_

#12です
回路を忘れました。

┌──┐
│　　▼　Vf≒0.5V
Ｅ　　│
│　　Ｒ　Vr
│　　│
└──┘

回答No.12

gura_

#5 です。
>つまり、拡散電位より大きい値は削られるということですよね？

　まったく逆です。ダイオードには拡散電位しか掛からなくて、残りの電圧が負荷抵抗に出力されるのです。この電圧が利用される電圧です。

　下記の回路で、Ｅを+10Vから-10Vの正弦波を入力し、抵抗Ｒに掛かる電圧Vrの波形がどのようになるか、ご自身でグラフに描いてみれば解るはずです。

　ヒント　ダイオードには順方向には0.5Vしか掛からない。逆方向では、ダイオードにすべての電圧が掛かる。↓
http://www.misakicorp.co.jp/acstd.htm

参考URL：

http://www.misakicorp.co.jp/acstd.htm

回答No.11

JMPFAR

＞forward dropってなんのことですか
ダイオードに電流が流れると、アノード、カソード間に電位差が発生します。
シリコンダイオードだと前の方々が書いて有る様に０．７Ｖです。これをＶFと言います。

回答No.10

noname#56851

たぶん電圧がアースを基準にした絶対電位と相対電位たとえばダイオードのアノードとカソード間の電圧が頭の中でスパゲッティ状態になっているものと思います。
整流回路の場合ダイオードに電流が流れるか否かは、普通リップルフィルターとして搭載してあるケミコンの端子電圧とダイオードに印加されるAC電圧との電位差が順方向で0.7Vを超えた時点で電流が流れ始めるわけです。
そしてケミコンの端子電圧は無負荷の場合ACの尖頭値電圧になり、ダイオードには電流は流れなくなります。
もし負荷が繋がれた場合では、負荷のインピーダンスとケミコンの容量で決る時定数で電圧が下がってゆき、ダイオードに0.7Vの電圧がかかるようになった時点でまた電流が流れ始めるようになります。
ですから、普通ダイオードに流れる電流は脈流になります。
0Vと0.7Vの電位差も100Vと100.7Vの電位差も同じ0.7Vです。

回答No.9

TOSHIZOU365

♯４です。
> 普通のダイオードも0.7V以上電圧が上がらないと書いてありまし
> た・・・。

これですけれども、例えばダイオードと直列に保護抵抗を入れておきます。
（流す電流はダイオードの順方向電流最大値以下になる様に抵抗値は選定しておきます。）

電源の＋をダイオードの導通側と保護抵抗の－に繋いだとしましょう。
電源は可変電源とします。
電圧を０Ｖから順次上げてゆき、抵抗の両端の電圧をテスターなどで計測、ダイオードの両端電圧もテスターで継続してみましょう。

すると、
抵抗の両端の電圧は電源電圧が上がれば上がるほど、比例して上昇してゆきますが、ダイオードの両端電圧は０～０．６，７Ｖ辺りまでは上昇しますが、以後はどんなに電圧を上げていっても０．６とか０．７Ｖ位で安定します。

これはどういうことを示しているかと言うと、保護抵抗は当然
「抵抗値は固定されている。」
半導体（ダイオード）は
「抵抗値がある電圧を越えると変化する」
という言い方が出来ます。

なかなか電気の世界は本のみで理解するのは難しいです。
数値計算は皆できるのですが、私も高校、大学と実験（実習）で見て確認して理解していきました。
東京近辺にお住まいでしたら、神田の書籍街に行き、電気専門書の扱っている店で、「電気実験」系の本（もちろん回路など図解してあるもの）を参考にされてはいかがでしょうか？

もちろんベストは自分で体験することなのですが・・・・
学校とかの環境じゃないと実験用機器類が無いので・・・
お金があれば別ですが、電圧計や電流計は高価です。
電源電圧を変えていったら、ここの電圧がこうで、そこの電流がこんな風に変化する。など、リアルタイムで理解することが出来ますよ。

回答No.8

JMPFAR

通常整流回路ではＶF＝０の理想ダイオードで説明します。
難しく考えてはいけません。
ＶFは　forward drop 電圧の事です

＞通常はトランスを用いてＡＣ１００Ｖ→ＡＣ１２～１６Ｖ程度に降圧してから使用
とか有りますが最近の電源はＡＣ１００～２４０を整流し、スイッチングしてトランスで絶縁して２次側で再度整流しています。ＡＣアダプターが小さくなったのはこの為です

お礼

回答ありがとうございます。

forward dropってなんのことですか？

回答No.7

mono9211

No.6です。
オードの端子間電圧→ダイオードの端子電圧
入力ミスです。すみませんでした。

回答No.6

mono9211

No.3です。
>「ダイオードの端子間電圧が常に0.7Vに保たれている・・・」
それで良いと思います。
http://www.cypress.ne.jp/f-morita/parts/di/led.html
ここの発光ダイオードを電圧駆動する場合の接続を見てください。
電池と半波整流では正確には違いますが、電池をトランスの２次側、ダイオードを発光ダイオード、
半波整流回路の負荷を抵抗（220Ω）と置き換えると、電池の電圧Vi、発光ダイオードの端子間電圧Va、
抵抗R、流れる電流Iの関係は
Vi=Va+IR
となります。
発光ダイオードの端子間電圧Vaは一定（murakkusuさんが参考にされている文献では0.7V、発光ダイオードでは1.6～3V程度）ですから
I=(Vi-Va)/R
となりViが大きければ電流も大きくなる、Rが小さければ電流は大きくなるということになります。
>電圧は一定なのに、電流は大きくなるっていう仕組みが意味わかりません。
オードの端子間電圧は一定ですが、電源の電圧が一定ということではありません。
また、負荷の抵抗が一定ということでもありません。

お礼

再度回答ありがとうございます。

つまり、拡散電位(発光ダイオードなら1.6～3V)以上の電圧は削られると考えていいんですか？

回答No.5

gura_

拡散電位について勘違いをされているようです。

　ダイオード両端電圧が、拡散電位を超えると、ダイオードにいくらでも電流が流れます。

　逆に言うと、ダイオードにいくら電流が流れても、ダイオード両端にはほぼ拡散電位の電圧しか掛かりません。

　参考サイト　図3-5参照↓
http://www.tc.knct.ac.jp/~hayama/denshi/chapter3.ppt

>そもそも電圧は一定なのに、電流は大きくなるっていう仕組みが意味わかりません。

ご参考に↓
http://miyasan.serio.jp/series4/densi0421.html

参考URL：

http://www.tc.knct.ac.jp/~hayama/denshi/chapter3.ppt, http://miyasan.serio.jp/series4/densi0421.html

お礼

回答ありがとうございます。

>逆に言うと、ダイオードにいくら電流が流れても、ダイオード両端にはほぼ拡散電位の電圧しか掛かりません。

つまり、拡散電位より大きい値は削られるということですよね？

回答No.4

TOSHIZOU365

質問者様こんにちは。
整流回路ですが、使用されるダイオードはどんな条件のものでしょうか？
普通はＡＣ１００Ｖ（瞬時電圧約１４１Ｖ）はなかなか直接ＤＣ変換には使わない（半導体はそこまで使用できる最高電圧のものは高価と思うのですが）で通常はトランスを用いてＡＣ１００Ｖ→ＡＣ１２～１６Ｖ程度に降圧してから使用しますね。

※ここでＡＣ１００Ｖと言われている定義を
　商用ＡＣ１００Ｖはサインウエーブで、最大約１４１Ｖ（√２倍）で
　す。ＡＣ１００Ｖ（実効値）と言うのは、サインウエーブ（正弦波）
　の隙間を崩して、平滑にしたとき（ＤＣ）と同じ状態のときに直流
　１００Ｖと同じ電圧になるものを言います。

そこでダイオード１個で半波整流回路を入れたとして、ＡＣ１６Ｖ（実効値）はＤＣ８Ｖとなります。
ただし、半導体も一定の電圧降下（シリコン半導体で約０．６Ｖ）ありますので、その分電圧は差し引かれます。
なお、整流用ダイオードは最高使用電圧は逆方向電圧はＡＣ１６Ｖより
も十分に耐圧のあるものでなければなりません。
（逆電圧時に耐圧が低いと壊れます。）
電流は負荷を繋いで、はじめて負荷に応じた電流が流れます。

平滑回路を設けず、半波整流のままでは、電圧は一定ではありません。
５０Ｈｚｏｒ６０Ｈｚの周期で断続しています。
通常の豆電球とか麦電球とかいうのは、発光体がフィラメントなので、短い周期の断続は消えた様に見えませんが、発光ダイオードなどの場合は電圧が断続してますので、多少ちらつきが判ると思います。

（拡散電位で削られる・・・）を気にされているのは（ツェナーダイオード）のことをいっているのでしょうか？
通常整流用で使用する場合は整流用ダイオードを使用します。

ツェナーダイオードは正方向である電圧以上は上がらないという用途で使用しますが・・・・・そんなに電流は扱えないので、もろ（整流回路）には向かないと思いますがいかがでしょうか？

お礼

回答ありがとうございます。

本で勉強してるだけです。条件とかは何を言っているのかわかりません。すみません。

ツェナーダイオードも電圧をある一定上に上げない用途で使われていると書いてありました。
普通のダイオードも0.7V以上電圧が上がらないと書いてありました・・・。