コンデンサと周波数についての質問

質問

• 現在、電気回路入門の者です。コンデンサと周波数に関してご教授いただきたいです。
• 電源電圧は交流100Vを整流してDC140Vを使用し、圧電素子の耐圧は150Vで静電容量は５μFです。
• 現在使用しているコンデンサはアルミ電解の１０００μFですが、周波数を上げるとインピーダンスの変動により得られるエネルギーが小さくなります。良いコンデンサの周波数特性について教えてください。

回答No.2

noname#11476 · ベストアンサー

ほとんど０Ｖになりますか、、、。
まず、２０ＫＨｚ駆動と言うことになると、ＣＲで決まる時定数から逆算して、駆動回路のインピーダンスを４．６オーム以下にはしないといけないですね。

で、まずはお持ちの回路でどこが原因かを探ってみましょう。
オシロスコープはありますか？
まず、現在の時定数を調べてみましょう。これは、圧電素子間電圧を低い周波数で駆動して、立ち上がり時間やたち下がり時間を見ます。
立ち上がりとたち下がりでは電流の流れる経路が違うと思う（差動型なら同じ）、それぞれの時定数がわかります。これが、最低でも５０μｓｅｃ以内である必要がありますね。
（矩形だとそれより数倍小さい必要がある）

これから、逆算すると現在の回路のＲが求まります。これを小さくしなければなりません。たち下がりの方も遅ければ対処してください。
問題の立ち上がりですが、

圧電素子間の電圧波形と、電源の電解コンデンサ＋端子から圧電素子＋端子までの電圧波形（これをＡとします）を見比べてください。
両者の電圧を足し会わせたものが１００Ｖを越えるようであれば、電解コンデンサよりもその後のスイッチ回路のインピーダンスが高すぎると言うことになります。
この場合は回路を見直してください。配線なども大電流ですから、太さに注意が必要です。

もし、Ａが十分小さい（ピークで１０～２０Ｖ位なら仕方ないかな？）のであれば、電解コンデンサの応答速度が追いついていないのでしょう。
この場合はやっかいですが、並列化してインピーダンスを下げるか、電解コンとともにセラミックコンデンサ複数個を並列に付けるなどの処方が必要でしょう。

なお、初めに話したとおり、全波整流しているとしても１００Ｈｚ以上になると、電源電圧は１４０Ｖ→１００Ｖまで下がるでしょう。
これは理解できますよね？

ではがんばってください。

お礼

御回答有難うご座います。

立ち上がり時間については、約１０μＳぐらいでした。
やはり、電解コンデンサの応答速度が追いついていないと思われます。
これから回路のインピーダンスを並列接続して下げていこうと考えています。

また何かありましたら、宜しくお願いします。