チョークコイルの考え方について

質問

チョークコイルの基礎について教えてください。

オーディオアンプの整流・平滑回路にて、コンデンサで受けてチョークトランスで最初の平滑を行うつもりなのですが、その効果について知りたいです。

例えば1Hのコイルで100mAを受ける回路の平滑具合と、2Hのコイルで200mAを受ける回路の平滑具合は同等と考えていいのですか？それとも直流抵抗等を考慮するのでしょうか？

要するに、できるだけコンデンサを大きくしたくないので、チョークコイルによる平滑のまかない方を知りたいのです。

よろしくお願い致します。

回答No.1

ohkawa3 · ベストアンサー

＞コンデンサで受けてチョークトランスで最初の平滑を行うつもり
チョークインプットではなく、コンデンサインプットの整流回路の場合として回答します。
チョークインプットの整流回路であれば、回答を修正する必要がありますので、その旨お知らせください。

＞1Hのコイルで100mAを受ける回路の平滑具合
＞2Hのコイルで200mAを受ける回路の平滑具合
平滑作用は、チョークコイルのインダクタンス：Lと負荷抵抗：Rの作る時定数：L／Rの値で評価します。この時定数が大きいほどリップルが小さくなります。仮に、負荷端の直流電圧をいずれの場合も300Vとすれば、前者の負荷抵抗は3kΩ、後者の負荷抵抗は1.5kΩであり、前者の時定数は0.33ms、後者の時定数は1.33msという計算結果です。
という訳で、2Hのコイルで200mAの負荷の方がリップルを低減できます。

ここまでが前置きです。

問題点は、いずれの場合でも時定数が小さすぎるので、平滑する必要のある電源電圧の2倍の周波数に対して、殆ど平滑作用がないことです。電源周波数50Hzを全波整流する場合を考え、100Hz成分をどの程度減衰させることができるかを計算すると、前者では約2%、後者では約23%という結果です。要するに、チョークコイルは殆ど役に立っていないということになります。

真空管アンプを想定して、負荷端の直流電圧を300Vとしてみましたが、トランジスタアンプであって、直流電圧がずっと低い値であれば、時定数は大きな値となるので、チョークコイルは有効です。

上記の計算は、負荷側に平滑コンデンサを設けないとして、チョークコイルと負荷抵抗の作る時定数だけを考慮しましたが、現実には負荷側にも平滑コンデンサを接続するでしょうから、その値まで含めて平滑回路の特性を考慮する必要がありますね。

＞できるだけコンデンサを大きくしたくないので・・・・
平滑作用だけで比較した場合、チョークコイルのインダクタンスを大きくするよりも、コンデンサの容量を大きくする方が小形で安価になる場合が多い筈です。

お礼

ありがとうございます。
チョークとコンデンサを併用するのと、抵抗とのΠ型も追加するので、いろいろのややこしそうで、シミュレーションしつつやってみます。

回答No.2

teppou

考え方は、ohkawa3さんの回答の通りですが、電源平滑回路の効果を数値的に求めることは、事実上は不可能ですので、現在では、シミュレーションを行うのが一般的です。
　CQ出版社やその他の出版社からアマチュアが利用できるシミュレーターについての本が出ています。
　最も入門的な本を紹介します。
　https://shop.cqpub.co.jp/hanbai/books/36/36311.htm

　チョークコイルとコンデンサを使った平滑回路の実際のシミュレーションのサイトの一つもご紹介します。
　https://www.denshi.club/ltspice/2018/05/ltspice-1-4.html

お礼

ありがとうございます。とても参考になりました。