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