平滑回路の動作について教えてください。

質問

下の図のような平滑回路で脈流が直流に平滑化される時の
コイルとコンデンサの挙動について教えてください。

入力(脈流)---.---コイル---出力(直流)
/////////////|//////////////////
/////////コンデンサ/////////////　　　
/////////////|//////////////////　　　　　　
--------グランド(0V)------------

回答No.3

taunamlz

＞高周波成分のエネルギーは出力側に反映されず、ロスするということでしょうか？
多分トランジスタとかFETでスイッチングしているんだと思いますが、高周波成分の電流は殆ど流れません。
エネルギーとは消費電力の事だと思います。W=VIです。
今回例にしたインダクタンスは１０MΩですが、これをスイッチングする前の電源に接続した時を考えれば良いと思います。

で、この中のロスについてですが、コンデンサの１Ωの部分に流れる電流がロスとなってしまいます。
もちろん分圧しているだけですから出力に流れる電流もあります。これはノイズとなって出て行ってしまいます。

多分、あなたの頭の中では１HZも１MHZも同じ電力で出ていて、それがどこかで消費されているというイメージかと思います。
実際は１MHZの方は最初から少しの電力しか出ていないんです。

お礼

連日にわたる質問にお答えいただき、大変助かりました。
いただいたご意見はとても参考になり、平滑回路に対する理解が深まりました。
まことにありがとうございました。

回答No.2

taunamlz

コイルは直流の時にインピーダンスが小さく、交流の時にインピーダンスが大きくなります。
コンデンサは直流の時にインピーダンスが大きく、交流の時にインピーダンスが小さくなります。

パルスと言うのは方形波のことだと思います。
ご存知かもしれませんが、方形波というのはたくさんの正弦波が混ざった波形です。
※方形波、フーリエ変換等で検索すると出てくるかもしれません。

出力を抜いた回路を想像してください。
入力ーコイルーコンデンサーGND
となります。これは分圧しているだけの回路です。インピーダンスさえ分かればオームの法則で計算できます。

さて、まずパルスに含まれる高周波成分を考えます。コイルのインピーダンスが大、コンデンサのインピーダンスが小です。
インピーダンスだけで考えると
入力ー１０MΩー１ΩーGND
の様な等価回路が考えられます。
出力に表れる高周波はほぼ０Vになってしまいます。

次に、パルスに含まれる低周波成分を考えます。コイルのインピーダンスが小、コンデンサのインピーダンスが大です。
インピーダンスだけで考えると
入力ー１Ωー１０MΩーGND
の様な等価回路が考えられます。
出力に表れる低周波はほぼ入力電圧と同じになります。

このような事が各周波数に対して行われています。
コイルとコンデンサの値によって通過できる周波数帯は変わってきますが、出力が直流と言う事なので、コイルもコンデンサも大きな物を使っているんだと思います。

補足

ご回答、まことにありがとうございます。
ご意見、参考にさせていただきます。
質問の追加で申し訳ありませんが
高周波成分のエネルギーは出力側に反映されず、ロスするという
ことでしょうか？

回答No.1

tetsumyi

質問の絵が間違っていませんか？
普通、コンデンサはコイルと出力の間に入れます。
そうしないと電流が一定の場合はいいですが
出力側の電流が変化した時に電圧が大きく変動します。

その場合、コイルは直流分だけを入力から流し続けるように、
交流分は流さないように働きます。
コンデンサは入力の交流分をさらに吸収すると同時に
出力電流の変化に対して電圧変動を吸収するように働きます。

補足

ご回答頂き、真にありがとうございます。
ご指摘いただいたように質問の絵に誤りがありました。
コンデンサはコイルと出力の間にいれます。
また、入力は脈流でなくパルスでした。
正しくは以下のような回路です。

入力(パルス)---コイル---.------出力(直流)
////////////////////////|////////////
////////////////////コンデンサ///////　　　
////////////////////////|////////////　　　　　　
--------------------グランド(0V)-----

このたび、スイッチングレギュレータの仕事に携わることになったのですが、元々、電気・電子の分野は専門でなく回路(特に平滑回路)の動作がピンときません。
どうか、上記の平滑回路のコンデンサとコイルの挙動に
ついてお答えいただけませんか？