リプルフィルタ回路

質問

自作アンプ用のリプルフィルタ回路を考えました。
本を見ながら考えただけなので、気をつけることや計算ミスがあれば教えてください。
トランジスタ:2SC1815-BL
hfe=400,Vce=2V,Vcb=1Vとしました。
見にくくてごめんなさい。MSゴシックに最適化しています。

in<-----+--------------------C<2SC1815>E------+------>out
18V*****|****************62.5uA↑B************|*******15V
********|************************|************|*******25mA
********|************************+-----|<|----+
********|************************|************|
********|************************R(200ohm)****C
********|************************|************|
********+------C<2SC1815>E-------+16V*********|
********|***********B************|************E
***1uA↓R(1Mohm)****|↑0.15uA****|
********|***********|************|
********+-----------+-----|<|----+
********|***********|
********R(20Mohm)***C
********|***********|
********E***********E

回答No.2

JT190 · ベストアンサー

> 後半の方法は調べましたがよくわからないので、よかったら教えていただけませんか？

↓を参照下さい。
(2)の回路が基本ですが、(3)の三端子レギュレータを使うのが最も簡単です。
http://wgz.sub.jp/cont/dengen/dengen2.htm

> 4700uFを予定しています。一分ほどだと思ってましたが、実際はどうなんでしょう。

4700μFと1MΩ（正確には1MΩと20MΩの並列抵抗値）で時定数が決まるので・・・あとは↓を参照して下さい。出力電圧が約13Vまで上昇するのに1時間以上掛かります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%99%82%E5%AE%9A%E6%95%B0

> 単相ブリッジで整流しています。10V弱ぐらいでしょうか。

念のために確認しますが、整流後に（＝リップルフィルタ回路の前に）平滑用のコンデンサを入れてからリップルフィルタ回路に入力していますよね？
整流直後の脈流をそのままこの回路に入力しても、DC18Vが15V以下になった時（脈流なので必ずなる時がきます）、出力も15V以下になるので、リップルは除去出来ないことになります。

同様に、おっしゃるとおりに「リップル電圧が10V弱」であれば、DC18Vが15V以下となる瞬間が必ずありますから、やはりリップルは除去出来ないのです。
つまり「リップル電圧が10V弱」という発言が出てくるのは、どこか根本で不理解の部分がある・・・ということになってしまいます。

それはさておき、DC18Vに含まれるリップル電圧の大きさは
・直流出力電圧：この場合、回路に入力するDC18V
・平滑コンデンサ：今回は回路図に記載ないが、1000～10000μFくらい？
・出力電流：今回は25mA＋α≒25mAとする
の３つで決まります。
↓を参照下さい。仮に平滑コンデンサを4700μFとすると、DC18Vに含まれるリップル電圧は10mV程度となります。
http://home.highway.ne.jp/teddy/tubes/tips/b390.htm

> 0.3mV以下にしたいです。

10mAのリップルを0.3mAにするのですから、1/33（－28dB）にするフィルタ回路であれば十分ということです。

電流変動なしということですから、

CR1段の場合
・Rの値：電圧降下が18V－15V＝3V、電流が25mAなので、3V÷25mA＝120Ω
・Cの値：↓を参照下さい。約430μF以上なら要件を満たします。
http://home.highway.ne.jp/teddy/tubes/tips/b390.htm

Tr1段のリップルフィルタの場合
「DC18V～コレクタ間」のRと、「コレクタ～アース間」のCとで、同様の計算をして下さい。但し、Cに必要な容量はhfeの大きさに反比例するので、この場合は1/400の容量で要件を満たします。

・・・というわけで、やはりTr2段のリップルフィルタは全然不要です。Tr1段でもまだオーバースペックです。
CRフィルタ1段で十分でしょう。または三端子レギュレータを使うのが簡単で高性能です。

お礼

＞念のために確認しますが、整流後に（＝リップルフィルタ回路の前に）平滑用のコンデンサを入れてからリップルフィルタ回路に入力していますよね？

この部分が完全に抜けていました。安定電源→リプルフィルタとしないといけないんですね。
リプルフィルタもCR1段で十分ですね。とりあえずCR1段で作ってみて、不満なあるようならトランジスタを使ってみようと思います。
勉強になりました。ありがとうございました。

回答No.1

JT190

多分、動作すると思います。
ただ気になった点もあるので列記します。

・フィルタは1段で十分では？
・リップルフィルタに拘らずに、Trのベース電圧をツェナーDiで固定して簡易定電圧電源にするか、あるいは出力電圧をちゃんとフィードバックして定電圧電源としてしまった方が良いのでは？
・初段TrのBについているコンデンサの容量によっては、その容量と抵抗（1MΩ）とによる時定数が非常に大きくなり、出力電圧が15Vに達するのに非常に時間が掛かるのでは？

回路図の線を引けるのももちろん大事ですが、要求されている性能を見極めて、それに見合った「過不足のない」回路を選ぶことも重要だと思います。
質問者様はこの回路の使用条件として

・入力電圧（DC18V）に含まれているリップル電圧
・出力電圧（DC15）に許容されるリップル電圧
・負荷電流の変動幅とそれに対する出力電圧変動の許容幅

をどのくらいだとお考えでしょうか？
条件次第では、Trによるフィルターは不要で、大き目の容量のCRフィルタ1段で済んでしまうかも知れません。

お礼

ありがとうございます。

＞・リップルフィルタに拘らずに、Trのベース電圧をツェナーDiで固定して簡易定電圧電源にするか、あるいは出力電圧をちゃんとフィードバックして定電圧電源としてしまった方が良いのでは？
なるほど、そういう方法もあるんですね。後半の方法は調べましたがよくわからないので、よかったら教えていただけませんか？

＞・初段TrのBについているコンデンサの容量によっては、その容量と抵抗（1MΩ）とによる時定数が非常に大きくなり、出力電圧が15Vに達するのに非常に時間が掛かるのでは？
4700uFを予定しています。一分ほどだと思ってましたが、実際はどうなんでしょう。

＞・入力電圧（DC18V）に含まれているリップル電圧
単相ブリッジで整流しています。10V弱ぐらいでしょうか。

＞・出力電圧（DC15）に許容されるリップル電圧
0.3mV以下にしたいです。

＞・負荷電流の変動幅とそれに対する出力電圧変動の許容幅
すいませんが、わかりません。電流は一定だと考えていました。

＞・フィルタは1段で十分では？
上記の条件では一段で大丈夫ですか？