電解コンデンサ 交流

質問

自己バイアス回路などを見てみると直流を遮断するために結合コンデンサが使われています。
実際に作られた自己バイアス回路を見てみると結合コンデンサに電解コンデンサが使われています。
電解コンデンサは極性があり、逆向きに電流を流すと壊れると思うのですが……
電解コンデンサに交流を流しても壊れないのでしょうか？

回答No.5

soramist · ベストアンサー

ご質問の趣旨に沿って、結合コンデンサにどういう電圧がかかってくるか検証してみましょう。
あまり良い図ではないのですが、説明上、下記URL（エミッタ接地回路）を引用します。
http://www-nh.scphys.kyoto-u.ac.jp/~enyo/kougi/elec/node23.html

電源電圧を12V,ベース電圧を6Vと仮定します。（条件１）
入力信号は直流成分を持たないものとします。（条件２）
回路の時定数は入力交流信号f(Hz)に対し十分大きいとします。（条件３）

(1)この場合、C1両端の電圧は、無信号時の電圧差(=6V)を保ったままですから（条件３による）、C1の耐圧は6Vでよく、接続は”ベース側を＋”とすれば問題ないことになり、この状態で入力信号は、ほぼ4.3Vrms（尖頭値で±6V)）で振っても、コンデンサに逆電圧は加わらないことになります。
（4.3Vrmsを超えると、プラスの尖頭値でコンデンサに逆電圧）

(2)設定時定数より低い周波数の入力が加わったらどうなるでしょうか？（条件３の否定）
この場合、C1両端の電圧は入力電圧の変動をそのまま受けるので、C1の耐圧は12Vとしておかなければならないことになります。

(1)(2)を総合して、C1の耐圧は12V以上のものを使用しなければなりませんが、上記入力条件を守る限り、C1に逆電圧がかかることはないことがお分かりいただけたかと思います。

(3)前段にTr増幅回路が来ることがあります。（条件２の否定）
前段がエミッタ接地回路であれば、前段Trコレクタ電圧と後段ベース電圧との差が問題になります。
耐圧や極性を実条件に応じて決めなければなりません。
一般には前段（コレクタ電圧）の方が高いので、C1は入力側をプラスとすることが多いですが、前記(1)(2)と同じく、入力信号が加わることでこの極性が反転することはまずないと考えます。
（過大入力を除く）

(追記)電解コンデンサの逆電圧破壊について
電解コンデンサが逆電圧破壊を起こすのは、陰極箔に酸化皮膜ができ、ガスが発生することによる膨張破壊だそうです。
http://www.rubycon.co.jp/products/alumi/faq.html#01
電圧差が小さく、短時間なら許容できる、という説もあります。
http://www.cypress.ne.jp/f-morita/parts/capa/den_c.html

しかし、メーカーは短時間でも逆電圧が加わらないような設計を希望しています。
無信号時、コンデンサ両端に加わっている電圧が、入力振幅によりマイナスに振られるような使い方も禁じています。（下記2-3-4）
http://www.nichicon-us.com/lib/aluminum.pdf#search='電解コンデンサ 逆電圧破壊'

参考URL：

http://www-nh.scphys.kyoto-u.ac.jp/~enyo/kougi/elec/node23.html

お礼

回答ありがとうございます。
ご丁寧にありがとうございます。
お陰さまでよくわかりました。

回答No.4

tadys

＞電解コンデンサは極性があり、逆向きに電流を流すと壊れると思うのですが
壊れます。（逆電流ではなく逆電圧ですけど）
ですから直流バイアスを加えて逆電圧にならないようにします。
どうしても逆電圧が加わるような場合には２個のコンデンサを逆向きに直列にして使用します。
無極性の電解コンデンサというものも存在します。

お礼

回答ありがとうございます。
そんなコンデンサの使い方があったとは(_ _)φメモメモ　
お陰さまでよくわかりました。

回答No.3

anachrockt

電解コンデンサはこれが詳しいです．
http://home.jeita.or.jp/ecb/techrepodl/RCR-2367B_jp_080423.pdf
6ページ4.3等価回路で考えるとわかります．
交流電流IAC（正弦波実効値）による電圧Vpkは
Vpk＝±√2IAC/(2πfC)
だから，印加されている直流バイアス電圧VDCに対し，
Vpk≦VDC
までは動作するはずです．
ただし，IACが大きすぎると等価直列抵抗Rによる損失PC
PC=R×IAC^2
が大きくなりすぎて壊れます．
IACは，コンデンサのデータシートに載っている許容リップル電流以下にします．

お礼

回答ありがとうございます。
お陰さまでよくわかりました。

回答No.2

popocorn

極性のある電解コンデンサは-側から+側へ電流を流すと劣化が進み壊れてしまいます。

基本的に増幅回路の入力側にコンデンサの-端子が接続されていると思います。
+端子には入力信号よりもバイアス電圧分だけ大きい電圧がかかるため、コンデンサの+端子の電圧は常に-側より大きいはずです。

したがって、入力信号がいくら交流であってもバイアス電流が正である以上コンデンサが壊れることはありません。

お礼

回答ありがとうございます。
お陰さまでよくわかりました。

回答No.1

eroermine

入力は音声だから交流ですが、バイアスがかかってるから電圧反転までは行きませんよ。
行ったら過大入力。
音が割れてしまう。

お礼

回答ありがとうございます。
お陰さまでよくわかりました。