整流とは何かについて、まず説明する。
整流(rectification) ・・・・・ 交流から直流への変換
交流を直流に変換する簡単な回路を紹介する。
まず、以下のような回路を考える。
キルヒホッフの法則により
交流電源Viを考えて、正弦関数Vimcosω
0として
であるので、これを時間に関して抵抗RLの電圧vL変化を図に示すと、
(1山の間隔はπである)
であり、点線はvLを時間平均したものであり、直流成分を表している。
上式をフーリエ展開を行い、定量的に求めてみることができる。
フーリエ展開した解は、
となる。この直流成分は第一項であるので
となる。
ここから、実際の回路において直流成分を抽出するには、RC低域通過フィルタを追加する。
その追加回路;RC回路の条件は、
このフィルタにより周波数
nω0の成分における出力
v0 nは
となる。
先ほどの式に用いると、
これによって、第一項が直流成分で、第二項が交流成分であるが、
RCフィルタによって交流成分が100分の1程度に減少している。
この直流でない成分を
ripple voltageとよびフィルタの性能を示している。
フィルタの効果はほぼ1%程度である。
以上をまとめると、ダイオードによって交流電圧から直流成分を生成し、
RCフィルターによって直流成分を抽出するプロセスによって、
交流電圧を整流していることがわかる。
余談になるが、LCフィルタや、CLCフィルタのような、より複雑なものを用いると
ripple voltageを小さくすることができる。