パワーエレクトロニクス （第3回 整流回路） 担 …t [ms] t [ms] (b) ダイオードにより整流された電圧波形 図1.20 半波整流回路の電圧波形
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1
パワーエレクトロニクス （第3回 整流回路）
担当：古橋武
furuhashi@cse.nagoya-u.ac.jp
2
図1.8 変圧器（トランス）の例 一次側：100V 二次側：9V-0-9V
v2, v3 [V]
v1
v2
v3
二次側 一次側
図1.10 変圧器の入出力波形
(a) 変圧器（トランス）の記号 (c) 二次側電圧波形
v1 [V]
(b) 一次側電圧波形
-150 -100 -50
0 50
100 150
5 10 15 20 t [ms]
-40
-20
0
20
40
5 10 15 20 t [ms]
v3 v2
pp.4-5
3 図1.13 ダイオードの特性例
図1.11 ダイオードの例(100V, 1A) 図1.12 ダイオードの記号
D
I
V
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
0.12 0.14
-2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 V [V]
I [A]
カソード アノード カソード アノード
(b) 電圧・電流特性 (a) ダイオードの特性測定
白線によりダイオードの向きを示す． pp.5-6
4 図1.13 ダイオードの特性例
図1.11 ダイオードの例(100V, 1A) 図1.12 ダイオードの記号
D
I
V
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
0.12 0.14
-2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 V [V]
I [A]
カソード アノード カソード アノード
(b) 電圧・電流特性 (a) ダイオードの特性測定
白線によりダイオードの向きを示す．
約0.7[V] オン電圧
5
-15 -10 -5 0
5 10
15
0 5 10 15 20 25 30 0
10
0 5 10 15 20 25 30
5
15
vo [V] v1 [V]
t [ms] t [ms]
(b) ダイオードにより整流された電圧波形
図1.20 半波整流回路の電圧波形
(a) 変圧器の二次側の電圧v1の波形
ve v1 vo
T D
RL
図1.18 半波整流回路の回路図 図1.19 半波整流回路の動作モード
(b) ダイオード非道通時 (a) ダイオード導通時
v1 v1
p.8
6
-15 -10 -5 0
5 10
15
0 5 10 15 20 25 30 0
10
0 5 10 15 20 25 30
5
15
vo [V] v1 [V]
t [ms] t [ms]
(b) ダイオードにより整流された電圧波形
図1.20 半波整流回路の電圧波形
(a) 変圧器の二次側の電圧v1の波形
ve v1 vo
T D
RL
Vom
図1.18 半波整流回路の回路図 図1.19 半波整流回路の動作モード
(b) ダイオード非道通時 (a) ダイオード導通時
＋
v1
－
＋ － 10[V]
10[V] v1
＋
－
＋ －
＋
－
0.7[V]
9.3[V]
電圧例
0[V]
7
5
15
0
10
0 5 10 15 20 25 30
vo [V]
t [ms]
(b) ダイオードにより整流された 電圧波形
図1.20 半波整流回路の電圧波形
Vom
=
= ∫
21 2
0 θ
π
πdvv oo
p.9
8
5
15
0
10
0 5 10 15 20 25 30
vo [V]
t [ms]
(b) ダイオードにより整流された 電圧波形
図1.20 半波整流回路の電圧波形
Vom
[ ]
( )
(1.1)
112
cos2
sin2
sin21
21
0
0
0
2
0
π
π
θπ
θθπ
θθπ
θπ
π
π
π
π
om
om
om
om
om
oo
V
V
V
dV
dV
dvv
=
+=
−=
=
=
=
∫
∫
∫
9
＋
－
vo
図1.23 全波整流回路の回路図
T
D2
D1
図1.24 全波整流回路の動作モード
(b) ダイオードD2導通時
v2
RL
D1
D2
D2
RL
D1
＋
－
(a) ダイオードD1導通時
v1 v1
v1
v2 v2
ve
RL
i
－
＋
＋
－
＋
－
それぞれ 10[V] とすると
0.7[V]
9.3[V]
１9.3[V]
p.10
10
＋
－
vo
図1.23 全波整流回路の回路図
T
D2
D1
図1.24 全波整流回路の動作モード
(b) ダイオードD2導通時
v2
RL
D1
＋
－
D2
RL
(a) ダイオードD1導通時
v1
v1
v2
ve
＋
－
－ ＋
＋ －
それぞれ 10[V] とすると
0.7[V]
9.3[V]
19.3[V]
＋
－
D2
D1
＋
－
v1
v2
RL
i
－
＋
＋
－
＋
－
それぞれ 10[V] とすると
0.7[V]
9.3[V]
１9.3[V]
iD2
D1
RL v1
v2
11
vo
図1.23 全波整流回路の回路図
-20 -15 -10 -5 0 5
10 15 20
0 5 10 15 20 t [ms]
v1 [V] vo [V]
0 4 8 12 16
0 2 4 6 8 10 12 14 16 t [ms]
T
図1.25 全波整流回路の電圧波形
v2
RL
D1
D2
v1
ve
(b) ダイオードにより整流された電圧voの波形 (a) 変圧器の二次側の電圧v1の波形
p.11
12
vo
図1.23 全波整流回路の回路図
-20 -15 -10 -5 0 5
10 15 20
0 5 10 15 20 t [ms]
v1 [V] vo [V]
0 4 8 12 16
0 2 4 6 8 10 12 14 16 t [ms]
T
(b) ダイオードにより整流された電圧voの波形
図1.25 全波整流回路の電圧波形
(a) 変圧器の二次側の電圧v1の波形
v2
RL
D1
D2
v1
ve
Vom
13
vo [V]
0 4 8 12 16
0 2 4 6 8 10 12 14 16 t [ms]
(b) ダイオードにより整流された 電圧voの波形
図1.25 全波整流回路の電圧波形
Vom
=
= ∫
21 2
0 θ
π
πdvv oo
p.10
[ ] [ ]{ }
( )
(1.2) 2
11112
coscos 2
)sin( sin21
21
2
0
2
0
2
0
π
π
θθπ
θθθθπ
θπ
ππ
π
π
π
π
π
om
om
om
omom
oo
V
V
V
dVdV
dvv
=
+++=
−−−=
⎟⎠⎞⎜
⎝⎛ −+=
=
∫∫
∫
14
vo [V]
0 4 8 12 16
0 2 4 6 8 10 12 14 16 t [ms]
(b) ダイオードにより整流された 電圧voの波形
図1.25 全波整流回路の電圧波形
Vom p.10
15
A1 A0 = 00: 正弦波生成モード P1A, P1B = 0.25～2Hz正弦波出力, A2 = 周波数指令値信号入力 A1 A0 = 01: PWM制御可視化モード P1A = 0.5HzPWM出力, A2 = 電圧指令値 A1 A0 = 10: モータドライブモード P1A, P1B = 12.5kHzPWM出力, A2 = 電圧指令値 A1 A0 = 11 D級アンプモード P1A = 15kHzPWM出力, A2 = 音声信号入力（15kHzサンプリング）
PICマイコン(PIC12HV615)による正弦波生成回路，３タイプPWM回路
VR1 2kΩ
6V PIC12F615 PIC12HV615
P1A P1B
A2 A1 A0
1µF CS
VDD
VSS
R1
510
RS 50
16 立体配線図
VR1 2kΩ
＋
－
－
＋ P1A P1B
A2 A1 A0
6V
（A1 A0 = 00の例）
1µF
CS
PIC12HV615
RS 50
RS 50
RS
17
PIC12HV615
A1 A0
PIC12HV615
A1 A0
PIC12HV615
A1 A0 A1 A0
A1 A0 = 00: 正弦波生成モード A1 A0 = 01: PWM制御可視化モード
A1 A0 = 10: モータドライブモード A1 A0 = 11 D級アンプモード
RS
RS
PIC12HV615
18 500msec
正弦波発生の様子
PIC12F615 10k R1
0.022µF
C1 vo
vo PIC12F615 PIC12HV615
P1A P1B
500msec
VR1 2kΩ
6V
PIC12F615 10k R1
0.022µF
C1 vo
PIC12F615 PIC12HV615
P1A P1B
vo
VR1 2kΩ
6V
R1
510
R1
510
NI Signal Express Tektronix Edition ver1.1.0
19
Step1 製作課題 全波整流回路 以下の回路を作成せよ．
0.1µF C1
VR1 2kΩ
PIC16F615 6V
PIC12F615 PIC12HV615
1µF
CS
LED1 100 R4
LED3
LED2
LED４
LED5
v1
LED1 100
R4
LED3
LED2
LED４
LED5
v1
LED1 100
R4
LED3
LED2
LED４
LED5
v1 < 0のとき，LED2, 4, 5オン v1 > 0のとき，LED1, 3, 5オン
RS 50 P1A P1B
A2 A1 A0
R1
510
20
D3
D4
D2
＋
－
(b) v1負のとき
D1
(a) v1正のとき
D3
D4
D2
＋
－
D1
図1.27 ブリッジ整流回路の動作モード
v1 v1 RL RL
ve
図1.26 ダイオードによる整流回路例
T
vo
D4
D2
v1
D1
D3
(a) ブリッジ整流回路
RL
Step1 レポート課題(1) 右の整流回路において電圧v1の正負のそれぞれの場合についてダイオードD1, D2, D3, D4 および抵抗RLの両端電圧の極性と値を図中に記せ．また電流iの流れる経路を示せ．ただし，電源電圧v1の値は＋10 [V], -10[V]とし，ダイオードのオン電圧は0.7 [V]とする．
21
vo
Dn
vn
D1
v1
(b) n電源整流回路
R
Step1 レポート課題(2) 次の整流回路の入出力電圧波形を描け．そして，出力電圧voの平均値を求めよ．ただし，ダイオードは理想ダイオードとする．
D2
v2
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −−=
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −=
=
nntVv
ntVv
tVv
nπ
ω
πω
ω
)1(2sin
....
2sin
sin
2
1
vo
D3
v3
D1
v1
(a) ３電源整流回路
R
D2
v2
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −=
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −=
=
34sin
32sin
sin
3
2
1
πω
πω
ω
tVv
tVv
tVv
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