整流器の目的は、交流（AC）を整流を受ける直流（DC）に変換することです。 このプロセスで使用されるダイオードは、一方向性の方法で電流を流すことを可能にする。 ダイオードのこの特性に基づいて、さまざまなタイプの整流器が設計されています。 回路で使用されるダイオードの数から、整流器の分類が行われます。 基本的に、半波整流器は、単相整流器と呼ばれる単一のダイオードを使用して設計することができます。 しかし、それが3つのダイオードを使用して構成されている場合、それは三相整流器のカテゴリの下にあります。
半波整流器とは何ですか？
ACの正または負のサイクルの半分をDCに変換する整流回路を半波整流器と定義します。 正の半サイクルが考慮されると、ソースの負の半サイクルがブロックされるか、ソースの負のサイクルがその場合に正のサイクルがブロックされると
半波整流器の動作
回路は、AC電源と負荷抵抗と直列の単一ダイオードで構成されています。 十分な電源が供給されると、ダイオードはACをDCに変換し、電源の半サイクルを利用することによって結果は単方向になります。
半波整流は電源の正側で行われます。 P-n接合ダイオードの概念によれば、ダイオードは転送バイアス中に伝導することが明らかであるからである。 しかし、逆バイアス状態では、導通の可能性がないために漏れ電流が発生します。 負電源の動作を考慮するには、正電源ケースに接続されているダイオードの方向を変更して逆接続する必要があります。
半波整流器の出力波形
正のサイクル考慮のための半波整流
回路が正の半サイクルを備えている場合、十分な量の電圧がダイオードに到達し、転送バイアス状態で機能する。 したがって、ダイオード伝導は転送バイアスの間に行われます。 整流のプロセスは、回路内で生成された電圧が負荷によって消費される負荷抵抗で発生します。
負荷抵抗の特性は、ダイオードによって回路に生じる過剰電流を遮断するか、回路内の未使用電流を消費することです。 使用されるサイクルの種類に基づいて、整流器の種類を説明します。 ここでは、電源の正側が考慮されるため、正の半波整流器と呼ばれます。 このようにして、正電源のための半波整流器の動作が考慮される。
負サイクル考慮のための半波整流
回路内でダイオードの方向が変更されます。 残りのプロセスは、正電源の場合にダイオード伝導が行われるプロセスと同様です。 このタイプの整流器では、ダイオードの方向が変更され、電圧の印加された負の供給の間に導通が開始され、正のサイクルがブロックされます。
回路で生成される電流は、負荷抵抗で測定されます。 生成された出力はすべての負のパルスで構成されており、正のパルスは存在しません。 したがって、考慮された負電源に対する半波整流器の動作についてここで議論します。
両方のケースで生成された出力は、整流された出力を生成しますが、パルスの形で生成されます。 それは半波の改正が原因で発生する出力が脈動Dcから成っていることを意味する。しかし、整流の意図は、一定のDCを生成することです。
コンデンサフィルタ付き半波整流器
半波整流器の上記一般化された回路では、パルスの形で出力が発生します。 この脈動DCはどこにも使用されないか、または考慮されない。 この問題を克服するためにコンデンサフィルタを導入した。 フィルターの目的は最も純粋な形態に脈動DCを変えることである。
負荷抵抗で発生する出力は時変であるためです。 しかし、実用性に来ると、どんな種類の電子システムでも、最も純粋な形のDCを必要とする脈動DCを好むことはできません。 形成されたパルスは、出力の波紋に過ぎません。 DCを純粋な形にするためには、リップルを抑制する必要があります。 これは、負荷抵抗の両端にコンデンサまたはインダクタフィルタを接続することで可能です。
ここでは、この目的のためにコンデンサフィルタが使用されます。 コンデンサフィルタは、負荷抵抗に接続され、得られた出力が平滑化され、リップルが除去されるように、リップルを抑制します。 これでは、脈動DCからの出力はDCの最も純粋な形態に変えられる。
半波整流器実験
- 抵抗負荷を持つ半波整流回路を考えてみましょう。 まず、任意の4つのダイオードを取り、DMMを使用してスレッショルド電圧値（V_T）を測定します。
- しきい値電圧が確認されたら。 次に、選択されたダイオードを電源電圧と抵抗負荷と直列に接続します。
- 回路の電源が入っています。
- RMSと出力電圧の平均を測定します。
- このようにして、回路の出力DC電圧を測定し、その特性を式を使用して計算することができます。
半波整流器の特性
半波整流器の特性のいくつかは次のとおりです
半波整流器のRMS値
RMSは二乗平均平方根値として定義されます。 負荷電流の場合、RMS値は
IRMS=Im/2
出力電圧のRMS値は
VRMS=IRMS RL
上の式からI_RMSの値を代入すると、RMS電圧の式は
VRMS=Im/2*rl
半波整流器のフォームファクタ
Rms値とdc値の比は、整流器のフォームファクタとして定義されます。
フォームファクタ=(RMS値)/(DC値)
一般的な計算では、フォームファクタの値は1.57です。
半波整流器の効率
整流器の効率は、生成された出力電力と印加された入力電力との比です。
E=Pdc/Pac
生成される最大効率は40.6％です。
半波整流器のリップル係数
生成される出力は、一定のDCではなく脈動DCで構成されています。 出力内のこれらのパルスは、リップルと呼ばれます。 出力に存在するリップルの数は、リップル係数の観点から測定することができます。 リップル係数を表すために使用される記号はisyです。
リップル率の値が高い場合は、整流器の出力DCに多数のリップルがあることを示します。 それが低い場合は、整流器の出力DCに存在するリップルの数が少ないことを示しています。
リップル率=(出力電圧にAC成分が存在し、そのRMS値)/(出力電圧にDC成分が存在する)
リップル率=(出力電圧のリップル電圧)/(dc出力電圧)
半波整流器のリップル率は
λ=λ((vrms/vdc)2 -1)
リップル係数の値は1.21です。 割合が考慮される場合、それはそれが最も高いリップル率値を有することを示す121％である。 したがって、このタイプの整流器は実用的な用途には考慮されていません。
半波整流器の設計は同時に簡単で安価です。 この出力以外はリップルで構成されており、この種の回路の実用的な実装は非常に不可能です。 それ故にこの整流器に利点のそれと比較される多くの不利な点があります。
利点
- 要件リストのコンポーネントは以下です。
- 建設コストは低い。
- 部品の数が少ないほど、整流器を最も簡単に構築することができます。
- 設計された回路が単純であるため、解析が簡単です。
欠点
- この整流器で発生する出力はパルスの形です。 これは、回路内のリップルの存在を示します。
- リップル率が高い。
- 整流時には、電源の正のサイクルまたは電源の負のサイクルのいずれかを考慮します。 しかし、どちらの場合も、1サイクルが無視され、回路の電力損失が発生します。
- 出力で発生する電圧は低いです。
- 半波整流器の変圧器利用率（TUF）は低いです。
- ここで生成される出力は、出力電圧で生成されるリップルのために、負荷を横切ってフィルタを接続する必要があります。
- 上記は、半波整流器の長所と短所のいくつかです。
アプリケーション
- dc出力電圧を発生させる必要性は、負荷にフィルタを取り付けた半波整流回路のアプリケーションへの道を開きます。
- その場合、出力での一定のDCが主な要件とはみなされない電源回路では、半波整流器を使用することができます。
半波整流器の基本的な利点、欠点、およびアプリケーションのいくつかは、上記で説明されています。 半波整流器の基本的な考え方とその特性を解析した。 それがより少ない効率を有するので実用化のために適していない。 それは整流器の一種であるため、なぜそれはオーディオアプリケーションのために考慮されていませんか？