アリスのユニバーサル・ブリッジ・ボード(多目的整流平滑基板)

(UBR−1)キットの説明


【簡単なもくじ】

  正負両電源 : センタータップ式両波整流回路

  単電源 : ブリッジ両波整流回路

  単電源 : センタータップ式両波整流回路

  単電源 : 倍電圧両波整流回路


【キットの概要】

アリス  「様々なダイオードやブリッジダイオード、表面実装ダイオードを実装できる多目的整流基板です。名前はUBR−1です。」

みみずく 「ショットキーバリアダイオード(SBD)なんかは表面実装部品の方が入手が容易で安価だからいいかもね。」

アリス  「最小パターンギャップは3.5oで設計しましたので、基板の耐圧を見積もるときの参考にしてください。」

みみずく 「前回も言ったけど、ドイツ規格を参考にするなら耐電圧はおよそAC250V(DCまたはピーク350V)、
      無理をしてもAC500V(DC700V)までにした方がいいんじゃないかな?もちろん実行と結果は自己責任だ。」

アリス  「整流方式もブリッジ両波整流、センタータップ両波整流、倍電圧両波整流、半波整流(これはヤメテおきましょうネ!)、などに対応可能で、
      正負両電源としても正負単電源としてもセッティング可能なので、電源システムのベースとしてかなり使いやすいと思います。」

みみずく 「なかなかフレキシブルな基板になったじゃないか。頑張ったねアリス。」

アリス  「えへへ♪ありがとうございます。おかげでアートワークに時間かかっちゃったんですけどね〜。」


【頒布について】

・アリスのユニバーサル・ブリッジ整流基板 UBR−1

内容
  基板(175o×52.5o)………1枚

※本キット基板はセッティング自由度が高い為、各パーツは付属していません。

ご注文についてはオーダーについてをご参照下さい。


【キットの使い方】

アリス 「まずは本基板の写真と回路図です。写真はクリックすると拡大します。」

 

みみずく 「まぁ、回路としては簡単なものだな。」

アリス  「基板中央がフリーコネクトになっていて、ここが今回のミソです。」

みみずく 「たったこれだけのことで、応用範囲が飛躍的に広がるんだから面白いよな。
      ここに抵抗(R)をいれることでCRフィルターになるし、
      インダクター(L)をいれるとLCフィルターになる。」

アリス  「それでは具体的な使い方の目安について見ていきましょう。」

 

【正負両電源:センタータップ式両波整流回路】

アリス  「ごく一般的な正負電源の整流・平滑回路です。ブリッジ整流を行ないます。」

みみずく 「この場合は、基板に記載してある例(e.g.)の通りとなるわけだ。」

アリス  「はい、これが回路図です。」

 

みみずく 「センタータップ式のトランスがなくても同じトランスが2つあれば同様のことができる。」

アリス  「そのためにセンタータップ(CT)用の端子をもうひとつ用意しておきました。」

みみずく 「Rについては発熱を考慮しながら決めると良い。もちろん0Ωでも構わない。
      Rの抵抗値を高めるほどに、また、Cの静電容量を高めるほどにCRフィルターの効果が強まる。
      Rの発熱量の計算は次のとおり。」

     ・Rの発熱量(W) = 出力電流(A)^2 × R(Ω) :ここで ^2は2乗の意

アリス  「だいたい定格の半分くらいまでで使うといいんですよね。」

みみずく 「そうだね。あと、注意が必要なのはコンデンサーやダイオードの耐圧。
      例えば、センタータップ式のトランスで12−0−12、もしくは独立した2つの0−12の巻線を持つものを使ったとする。
      交流電圧12Vのピークは√2倍になるから約17Vだ。
      平滑コンデンサーの耐圧は最低これ以上あればよいことになる。
      ダイオードには両波分の逆電圧がかかるから17×2=34Vで、ダイオードの逆耐圧は最低でも34V以上あればよいことになる。
      ただし、無負荷時はトランスの出力電圧が定格の1.5倍くらい高くなる可能性があるから、(小型トランスほど顕著)
      それも考慮する必要がある。
      話を簡単にするために、センタータップ式整流ではコンデンサーは2.2倍ダイオードは4.4倍としよう。

       ・平滑コンデンサーの必要耐圧 ≒ 12 × 2.2 = 26.4

       ・ダイオードの必要耐圧 ≒ 12 × 4.4 = 52.8

      つまりこの場合、既製品から選ぶとすると25V品と50V品ではそれぞれ耐圧オーバーの可能性があるから、
      コンデンサーの耐圧は35V品以上、ダイオードの耐圧は70V品以上であれば安心ということ。」

 

【単電源:ブリッジ両波整流回路】

アリス  「単電源は回路がシンプルでわかりやすいですね。」

みみずく 「そうだね。まぁ、特別なことは何もない。正電源用はこうだね。」

アリス  「負電源用はこうですね。」

みみずく 「ちょっと面白い使い方として、こういうのもある。」

アリス  「出力を2系統に分けたんですね。」

みみずく 「そう、個別にCRフィルターでデカップリングをかけて独立性を高めた、V1+とV2+という出力が得られる。
      なかなか実用的じゃないかな?」

アリス  「トランスにAC12V出力のものを使うと、平滑コンデンサーと整流ダイオードの耐圧は、
      安全を見越して定格交流電圧の2.2倍以上の耐圧を持つものを使うとよいですね。
      コンデンサーは35V耐圧品があります。」

      ・コンデンサーとダイオードの必要耐圧 ≒ 12 × 2.2 = 26.4

みみずく 「この方式は正負出力、0Vのそれぞれの経路で、電源トランスとの間にダイオードが挿入されているのが欠点といえば欠点なんだけど、
      ダイオードの耐圧を低く出来る利点がある。」

 

【単電源:センタータップ式両波整流回路】

アリス  「単電源でもセンタータップ式両波整流ってあるんですね。」

みみずく 「というのか、むしろセンタータップ式としてはこちらの方が主流だったんだよ。」

アリス  「え?そうなんですか?」

みみずく 「正負両電源が使われるようになったのはオペアンプなどの半導体回路が主流になってからなんだ。」

アリス  「それは知りませんでした。電源といえば正負両電源がメインだと思ってました。」

みみずく 「この整流方式ではブリッジダイオードのうち半分のダイオードしか機能しない。
      正電源の場合はD3、D4のみを使用する。もちろんブリッジダイオードを使っても構わない。」

アリス  「では、負電源は同様にこうですね。D1、D2を使用します。」

みみずく 「そうそう。だいぶ要領がつかめてきたじゃないか。」

アリス  「この場合、センタータップ式のトランスで 0−12−24、や12−0−12、もしくは独立した2つの0−12の巻線を持つものを使ったとすると、
      定格交流電圧12Vのピーク電圧は√2倍になるから約17Vで、
      平滑コンデンサーの耐圧は安全のために12Vの約2.2倍の26.4V以上、つまり35V耐圧品以上が必要です。
      ダイオードにはトランスのAC間の逆電圧がかかるから定格時は17×2=34Vで、
      センタータップの場合、ダイオードの逆耐圧はコンデンサーの倍必要ですから、12Vの約4.4倍の最低でも52.8V以上が必要です。」

みみずく 「この整流方式はダイオードに高い耐電圧が必要になるんだけど、
      0Vとトランスのセンタータップ(CT)の間にダイオードが割り込まないメリットがある。
      そのぶんグランドのインピーダンスが下がるし、ダイオードの電圧降下によるロスも少ないわけだ。」

アリス  「そう聞くと魅力的な方法に感じちゃうわ。」

 

【単電源:倍電圧両波整流回路】

みみずく 「次はちょっと変則的な使い方で、倍電圧両波整流回路。」

アリス  「倍電圧?」

みみずく 「そう、倍電圧。コンデンサーに充電しつつ、コンデンサーとトランスを直列にすることで、
      トランスの出力電圧の倍の整流出力電圧を得る回路だ。」

アリス  「すごーい。こんな方法があるのね。初めて見ました。」

みみずく 「真空管回路には良く使われるんだよ。
      大電流を取り出すことは出来ないけど、トランスの昇圧用の巻線を増やさなくても高電圧を得ることができる。」

アリス  「こんな応用方があるとは思いませんでした。」

みみずく 「この基板は融通が利くからこんなことも出来る。」

アリス  「設計したのはあたしなのに思いつきませんでした。」

みみずく 「この整流方式では以下のように接続する。上の例ではD1、D3のみが機能し、下の例ではD2、D4のみが機能する。
      ブリッジダイオードを使っても特に問題はない。」

 

アリス  「なんだか動作がわかりにくいわ。」

みみずく 「経路にコンデンサーが直列に入るからね。他の整流方式とはちょっと違う。」

アリス  「まだまだ勉強が必要みたいです。 →コチラでやってみました。」

みみずく 「この回路でAC12V出力のトランスを使うと、定格時ピーク電圧は√2倍で約17V。
      コンデンサーの耐圧は12Vの2.2倍である26.4V以上の35V耐圧品以上が必要。
      ダイオードにはさらにその倍である52.8V以上の70V耐圧品以上が必要になる。」


【実装例など】

コンデンサーはφ25.4oが4個、φ18o〜12oが6個、φ10oは10個まで実装できます。
φ25.4oは基板自立品を実装可能です。

入手しやすい、おなじみの端子台(ターミナルブロック)も使えるようになってます。

ケミコンボードに採用した金メッキ・ネジ止め端子が使えるようになっています。お好みでどうぞ。
  

 


アリス   「というわけで、パーツを基板に半田付けして、ユーザーの責任と判断のもと、充分に注意してご使用ください。
      本製品の製作・使用等に伴う事故や損害等につきましては、こちらでは一切の責任を負いませんので、あらかじめご承知置きくださいね。」

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