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ドローン操縦の為の、アマ無線4級問題!電源・整流回路って何だ?

ドローン操縦の為の、アマ無線4級問題!電源・整流回路って何だ?

解説編!4アマ試験問題によく出題される、電源回路、整流回路。これっていったい何なんでしょうか。何に使うもの? さらっと読み流してください。

送信機や受信機を働かせるためには、直流電源が必要です。ハンディタイプの無線機などは、バッテリーが内蔵されておりは直流を供給するものですが、家庭用の固定機などは、コンセントから AC100Vの交流電源を引き込みます。交流はこのままでは、電子回路に供給することはできないので、直流に変換し必要な電圧に作り替えてやらねばなりません。

電源回路

電源概略図と波形

交流のAC100Vは①、トランスのアウト側(右側)が②、ダイオードブリッジの出力が③、コンデンサーの出力(右側)が④  の波形となる。

このように、トランスで電圧を調整後、ダイオードブリッジで全波整流することでプラス側のみの電圧を持つ直流となります。③の状態。

この状態では、きれいな直線にならず常に電圧が変動したままの直流となり、回路の誤動作や不安定化の原因となりますのでコンデンサーを入れて変動分を滑らかにします。④の状態。

(コンデンサーの充放電時間によってリップルの度合いも変わるため、簡易電源などでは通常はコンデンサーに直列に抵抗を接続したりします。)

これでも直線にはなっていませんね多少上下に変動しています、この変動をリップルと言います。

一番右側にある、VDCは定電圧回路(電圧レギュレーター)が接続されきれいな直流を作ります。

トランスって何だ!

AC100Vから、AC5VとAC6.3Vを作るトランス

トランス( 変圧器)は、交流電力の電圧の高さを電磁誘導を利用して変換する電力機器・電子部品です。変成器ともよばれ、電圧だけでなく電流も変化します。

トランスの記号

1次側が入力、2次側が出力となります。

トランスには、昇圧用トランス降圧用トランス、入力側と出力側の回路抵抗(インピーダンス)をマッチングさせ信号の効率的な伝達をするマッチングトランスなどがあります。

整流回路

半波整流と全波整流

全波整流回路と半波整流回路

全波整流とは、 交流電流の正・負両波ともブリッジ構成のダイオードで整流し、流れの向きを同じにして電力を効率 よく取り出すものです。

半波整流とは、交流電流において正・負の両方の方向に流れている電流のどちらか一方だけを流すことによって整流を行う回路のことである。

半波整流の場合は、取り出す電力は全波整流より少なく、波形の間隔が広い分 リップルが大きくなり非効率的である。

ダイオード

一般的なダイオード例

ダイオードは整流作用を持つ電子素子である。初期のダイオードは2極真空管が使用されていたが、後に半導体素子である半導体ダイオードが開発された。今日では非常に様々な種類のダイオードが開発されている。

ダイオードの記号

半導体ダイオードの場合、 PN接合のP側をアノード(A),N側をカソード(K)と呼び、接続するときは極性を間違えないようにする必要がある。

平滑回路が必要な訳

平滑回路とは、整流された電流の中に含まれている脈流(リップル)をより直流に近い状態に(平滑化)するための回路のことである。

整流回路によって整流された直後の電流は、正・負のどちらか片方で周期的な波形で、これを脈流と呼びます。平滑回路は、コンデンサと抵抗器やチョークコイルなどの組み合わせで構成されており、脈流の波形をより平坦に近づけるはたらきを持っている。

コンデンサの役割

内部に電解液を満たしてある、電解コンデンサの例

コンデンサは、電気(電荷)を蓄えたり(充電)、放出(放電)したりする電子デバイスです。キャパシタとも呼ばれたりもします。

コンデンサを表す、記号(矢印は、可変コンデンサ)

コンデンサの充電・放電作用を利用して、変動している脈流成分を補い変動分をより平坦にする働きがあります、電源回路によく使われる電解コンデンサには極性があるため使用には注意が必要である。(間違えると、”パ-ン!” と破裂しとても危険です。)

定電圧回路

定電圧回路は、温度や入力電源電圧が変動しても一定の電圧を供給するための回路で、ツェナダイオードや三端子レギュレータで構成するのが一般的です。

ツェナダイオード、三端子レギュレータは、定電圧回路としてよく利用されていますが、詳しく覚える必要はありません。 名前だけ覚えておいてください。

アマ4級の試験では、定電圧回路に関する問題は出題されませんので ”こういうものがあるんだなぁ” くらいでいいかと思います。

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