連関資料 :: 電源
資料:10件
全体公開 2022/10/27
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電源回路について
- 電 源 回 路 ［実験目的］ ダイオードを用いた半波整流・全波整流・ブリッジ整流回路の出力波形観測と、 平滑回路を用いた場合の出力電圧及び波形観測を行ない、合わせてリップル電圧を 求めることにより、電源回路についての動作を理解する。 ［理 論］ およそ電気を使用する機器には、すべてといっていいほど電源回路が設けられて いる。特に電気・電子機器は、内部において電流を使用することが多く、交流電圧 を直流電圧に変換している。 交流を直流に変換する基本的な整流回路について以下説明する。 Ａ） 半波整流回路 図１のように、交流電圧をトランスにより目的とする交流電圧にし、ダイオー ドの整流作用を利用したもので、図２のように正弦波の＋の部分のみが出力に現 れる。 Ｂ） 全波整流回路 図３のように、ダイオードを２個使用し、トランスの中点を一側にすることに より、正弦波の±周波を出力させるもので、半波整流に比べ効率もよくなる。 Ｃ） ブリッジ整流回路 図５のようにダイオードを４個使用し、中点タップのないトランスでも全波整 流を行うことができる。 Ｄ） 平滑回路とリップル電圧 半波及び全波整流回路は、直流と言っても図２・図４からもわかるように、完 全な直流ではなく脈流といわれるもので、交流分をかなり含んだものである。こ の交流成分をリップル電圧といい、このリップル電圧を軽減するためにフィルタ が用いられる。これを平滑回路という。 全波整流回路に平滑回路を接続したものが図６で、その出力波形はコンデンサ の充放電により図７のようになる。 この直流成分とリップル成分との比をリップル含有率といい次式で求める。 リップル電圧の実効値 リップル含有率 ＝ ―――――――――― × １００％ 直流電圧 ［ 実験回路 ］ ［ 使用機器 ］ 電源回路実習装置 １ シンクロスコープ １ 直流電圧計 １ ［ 実験方法 ］ Ａ） 半波整流回路 コ－ドで端子１・２とシンクロスコープのチャンネル1(CH1)の INPUT を接続する（AC に合わせる） シンクロスコ－プの電源を ON にし、波形をスケッチする。 シンクロスコ－プは SOURCE , MODE を CH1 に合わせ、VOLTS/DIV、 TIME/DIV , POSITION で波形の調整をする。 端子１・４を接続し、８・２にシンクロスコープの CH2 を接続して波形をスケッチする。（以後端子 1 と 4 ははずさない） 端子８・１０と２・１１をそれぞれ接続し、１４・１５にシンクロスコ －プを接続し波形をスケッチする。 （以後端子 8 と 10 、端子 2 と 11 ははずさない） 端子１４・１６と１５・１７をそれぞれ接続し１６・１７にシンクロス コ－プを接続し波形をスケッチする。 （以後端子 14 と 16 、端子 15 と 17 ははずさない） （６）(5）の状態において、端子１６・１７の直流電圧をシンクロスコ－ プで測定する。 シンクロ
- リップル電圧 ダイオード 整流
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直流安定化電源回路の製作
- 考察 １． 日本におけるバイポーラトランジスタは以下のように命名されている。 2SAxxx PNP型高周波用 2SBxxx PNP型低周波用 2SCxxx NPN型高周波用 2SDxxx NPN型低周波用 ２． 何らかの理由で平滑回路の出力電圧が上昇した場合 ? かりに、何かの理由で出力電圧が上昇したとする。 ? Tr1(10kΩ VRに接続しているトランジスタ)のベース電圧もR1:R2(10kΩ VRの比)の分圧比に応じて高くなる ? ところがTr1のエミッタ電圧は、ツエナーダイオードDzによって、一定電圧に抑えられているので、Tr1のベース・エミッタ間の電圧は大きくなり、Tr1のベース電流は増加する。 ? したがって、Tr1のコレクタ電流が増加し、I1も増加する。 ? その結果、RL(5.1kΩの抵抗)の両端の電圧降下も大きくなり、Tr2のベース電圧は減少し、Tr2(ここでは多段に接続されているトランジスタの事を指す)のベース・エミッタ間の電圧は小さくなる。 ? そこで、Tr2のベース電流は減少し、Tr2のコレクタ電流I2も減少する。 ? これはTr2の内部抵抗が大きくなったことを意味し、出力電圧を減少させることになり、出力電圧は一定となる。 ３． 上の説明どおりVRを上の方に動かした場合、Tr1のベース電圧もR1:R2の分圧比に応じて高くなるので、上の結果と同じことになり、出力電圧は減少する。 ４． 3端子レギュレータLM317の特徴は以下の通りである。 LM317 は、出力電圧1.2 〜 37V で出力電流1.5Aを供給できる正電圧可変型3 端子レギュレータIC です。 出力電圧は外付けの2 個の抵抗で設定でき、通常の固定型レギュレータより優れたライン/ ロード・レギュレーションを実現しています。（データシートより） ５． 今回の回路と、LM317で作製した場合を比較した場合、リップル率が今回の場合よりも大きくなる。
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直流安定化電源回路の製作
- ・概要 今回の実験は回路の基本である電源回路の製作を実際に行い、その回路の評価を習得するための実験を行った。 電源回路とは、整流回路は交流波形を脈々波形に変換する「整流回路」、その脈々波形のリップル分を減らし直流波形に近づける「平滑回路」、負荷抵抗の増減に対しても一定の電圧を供給することが出来るようにする「安定化回路」の三つの部分で構成されている。 回路の製作では個々の部品を組み合わせて作るデイスクリート構成によって安定化電源回路を作製した。回路を作製するに当って、注意すべき点はトランジスタの放熱、電解コンデンサの向きを注して回路を製作した。 次に出来上がった回路が実際に正常な動作を行うかを回路評価した。可変の負荷を出力に接続し、電流が変わっても一定の電圧を供給しつづけられるかを測定した。回路の構成方式のおかげか、非常に安定した結果を出すことが出来た。 最後に安定化部分を切り取り、整流回路と平滑回路だけの回路で同様の回路評価を行った。このときは流れる電流の値が増えるほど、直流電圧が十分に加わらずリップル分として現れた。 今回の実験より、AC100Vのコンセントからの電源から、安定した直流電源を得るための回路を作ることができ、回路評価の重要性を学ぶことが出来た。 ・目的 基本となる電源回路を実際に製作し、その回路の特性を測定することにより、回路製作の技術を習得し、作成した回路の評価方法を身につける。 ・実験方法 ・回路製作 今回製作する回路は上手に示すような、デイスクリート（個別部品）構成による安定化電源回路の作成を行った。このとき注意する点として2SC3907と２SD880はよく発熱するためにプリント基板には組み込まず外付けし、放熱板をつけて放熱を行わなければならない。また、使用するコンデンサは電解コンデンサなので極性の向きに気をつけなければならない。
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