電源回路のコンデンサについて

質問

電源回路にはよく電解コンデンサと並列に2つ直列のセラミックコンデンサがある回路構成を目にしますが、たまに2個のセラミックコンデンサは2組もあります。それはなぜですか。電解コンデンサの容量を大きくすれば小さいコンデンサは要らないのではないかなと思いますが、どうでしょうか。
ご教授よろしくお願いいたします。

回答No.5

KEN_2

電解コンデンサとセラミックコンデンサの働きの違いは理解された思いますが、「並列に2つ直列のセラミックコンデンサ』の目的を細く説明します。

普通電源回路出力はー（マイナス）接地で使われ、GND側にー側を接続して最終的にはフレーム（ケース）に対して接地されます。
この接続をしなければ±電源出力にノイズが重畳されたり、AC電源のリークなどで±電源出力にACの商用電源の漏洩を起こし、±電源出力やフレームを触れた時に感電します。
　この感電の防止目的とノイズ除去で、±電源出力の片側をGGNDとして接続するのです。
普通『並列にセラミックコンデンサ』１個ですが、『2つ直列のセラミックコンデンサ』の目的は直列のセラミックコンデンサの中点をGNDのケースに接続することで、±電源出力はフレームに対して絶縁状態であるが、AC電源に対する感電防止とノイズ除去ではフレームと同電位で接続されているのです。

つまり、
１．並列に１つのセラミックコンデンサ：片側接地の、＋電源かー電源出力
２．並列に2つ直列のセラミックコンデンサ：フレームに接地なしの±電源出力
となり、実験用の定電圧電源などで、＋電源かー電源出力のどちらでも使われる用途で採用されています。

『たまに2個のセラミックコンデンサは2組もあります。』・・のは、
入力側のところと、出力端の両方に付けてノイズの除去効果を発揮させるためにとられる常套手段となります。

回答No.4

中村 拓男（@tknakamuri）

電源回路のコンデンサ(デカップリングコンデンサ、バイパスコンデンサ)は
電源回路のインピーダンスを下げ、電源インピーダンスを介して電子部品が
相互に影響し合うのを防ぎます。

しかし、コンデンサは純粋にキャパシタンスを持つだけではなく
インダクタンスなども持つので、インピーダンスが低い
周波数帯が限られています。このため得意の周波数帯別に
別々のコンデンサを使います。

セラミックコンデンサは高周波帯でインピーダンスが低いのですが
その容量で得意な周波数帯が異なるので複数の容量を並列で使うことも
あります。

尚、高い周波数では、電源よりも電子部品の電源端子の近くに
コンデンサを配置したほうが、配線のインダクタンスを避けられるので
より効率的に電源インピーダンスを下げることができます。

なので、実際の回路では電源周りはコンデンサだらけです。

お礼

ご回答ありがとうございます。とてもわかりやすかったです。

補足

デカップリングコンデンサとバイパスコンデンサは何が違いますか？ちなみに、今回のケースはどちらに属しますか？

回答No.3

tadys

理想的なコンデンサは周波数が上がるほどインピーダンスが小さくなりますが、実際のコンデンサでは有る周波数で最少のインピーダンスとなってそれ以上の周波数では逆にインピーダンスが上昇します。
この、最小になる周波数をそのコンデンサの自己共振周波数と言います。
http://www.murata.co.jp/products/emc/knowhow/pdf/12to14.pdf
一般的に、容量が大きいほど自己共振周波数は低くなります。

電解コンデンサは容量は大きいのですが自己共振周波数は低く、また最少のインピーダンスも大きいのです。
その為、高い周波数ではコンデンサとしての役目は期待できません。
そこで、自己共振周波数の高いセラミックコンデンサを並列に挿入するのですが、そのコンデンサの自己共振周波数より高い周波数ではコンデンサとしての役目は期待できません。
その為、さらに自己共振周波数の高いコンデンサを並列にするのです。
どの周波数範囲をどれだけのインピーダンスにするかは、個々の場合によって異なります。

自己共振周波数の異なるコンデンサを並列にすると、その二つの周波数の中間でインピーダンスが高くなる周波数が発生します。（この周波数は半共振周波数と呼ばれます）
広い周波数範囲でインピーダンスを低くするためには色々な工夫がなされています。
これは１例です。
http://www.murata.co.jp/products/article/ta1082/index.html

お礼

ご回答ありがとうございました。とてもわかりやすかったです。メーカのホームページまで探していただいて、誠にありがとうございます。

補足

PDFファイルにある挿入損失はどういうものですか？説明していただいたインピーダンスと周波数の関係は理解できましたが、挿入損失はそれと逆の関係ですか？

回答No.2

アウストラロ ピテクス（@ngkdddjkk）

No.1の方の通り。

他にも、商用電源からの高調波成分のカットが目的だったりします。

お礼

ありがとうございます。

回答No.1

noname#159916

現状の電解コンデンサは大容量だけれど高周波特性がよくないです。
セラミックコンデンサは高周波特性はよいですが大容量品を作りにくいです。
なので両者を併用します。
将来、大容量で高周波特性がよいコンデンサが登場すればそれのみで済むでしょうが。

＞たまに2個のセラミックコンデンサは2組もあります。それはなぜですか。
わかりません。

お礼

ご回答ありがとうございます。とてもわかりやすいです。