平滑コンデンサの役割は？

整流したあとの波打つ電圧（脈流）を、なめらかな直流に近づけることです。山で充電し、谷を放電で埋めます。

平滑コンデンサの容量はどう決める？

許せるリップル電圧Vrから C≒I÷(f×Vr) で逆算し、少し大きい標準値を選びます。全波整流なら f は電源周波数の2倍です。

リップル電圧とは？

平滑したあとに残る電圧の上下の差です。負荷電流が大きいほど大きく、容量と充電の回数が多いほど小さくなります。

なぜ電解コンデンサを使うの？

数百〜数千μFの大きな容量を、小さく安くつくれるからです。高い周波数のノイズはセラミックコンデンサと分担します。

平滑コンデンサが劣化するとどうなる？

容量が減ってリップルが大きくなり、電源電圧が下がったり、ノイズや誤動作の原因になったりします。

平滑とは（平滑化とは）？

電気では、整流したあとの波打つ電圧を、コンデンサなどでなめらかな直流に近づけることです。データの分野では、細かいゆれをならすこと（移動平均など）も平滑化と呼びます。

平滑回路とは？

整流回路のあとに置き、脈流をなめらかな直流に近づける回路です。コンデンサだけのコンデンサ入力形、コイルを先に置くチョーク入力形、π形などがあります。

平滑コンデンサとは？役割と容量の決め方、リップル電圧の計算を図解｜計算ツール付き

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平滑コンデンサとは？整流しただけでは直流にならない

ダイオードで整流すると、電流は一方向になりますが、電圧は0Vと山のあいだを波打ったままです。これを脈流といいます。マイコンやICにとって、電源が一瞬でも0V近くまで下がるのは、電源が切れたのと同じです。

段階	電圧の形	回路
① 交流	プラスとマイナスを行き来する	コンセント・トランス
② 脈流	プラスだけだが、0Vまで落ちて波打つ	整流（ダイオード）
③ 直流に近い電圧	ほぼ一定。小さな波（リップル）が残る	平滑（コンデンサ）

整流は「交流を脈流にする」ところまでで、脈流を直流に近づけるのが平滑コンデンサの役割です。そのあとにレギュレータを置いて、電圧を一定にそろえるのが電源回路の定番の流れです。

平滑コンデンサには、充電と放電をくり返すぶん「リプル電流」が流れ、これがコンデンサの寿命を縮めます。

平滑の仕組み｜山で充電し、谷を放電で埋める

平滑コンデンサは「電気のダム」です。雨（脈流の山）が来たときに水をためて、晴れの日（谷）は放水して川の水量を保ちます。

ステップ	電圧	コンデンサ
① 山に向かって上がる	脈流の電圧がコンデンサより高い	ダイオードから電流が流れこみ、充電
② 山のてっぺん	ピーク電圧	ほぼ満充電
③ 山から下がる	脈流の電圧がコンデンサより低い	ダイオードは止まり、コンデンサが負荷に放電
④ 次の山	下がりきる前に次の山が来る	ふたたび充電

充電は山の近くの短い時間だけで、そのあいだに次の山までの放電分をまとめて取り返します。そのため、ダイオードとコンデンサには短く大きなパルス電流が流れます。これがあとで出てくるリップル電流の正体です。

リップル電圧の計算｜Vr≒I÷(f×C)

放電しているあいだも負荷は電気を使うので、電圧は少し下がります。この上下の差がリップル電圧Vrです。放電する時間をほぼ「次の山までの時間 1/f」とみなすと、次の式で見積もれます。

要素	ダムでいうと	リップルへの影響
容量C	ダムの大きさ	大きいほど小さい
負荷電流I	放水の量	大きいほど大きい
充電の回数f	雨の回数	多いほど小さい（全波は半波の半分）

この式は、リップルがピーク電圧にくらべて小さいときの近似です。計算でリップルがピーク電圧に近い値になるときは、容量が足りず、ほぼ脈流のままだと考えてください。

平滑コンデンサの容量の決め方｜例題で逆算する

容量は、許せるリップルから逆算します。式を変形すると C≒I÷(f×Vr) です。

例題：トランスの出力12V（実効値）、50Hz、ブリッジで全波整流、負荷電流0.5A。リップルを1.5V以下にしたい。

ステップ	計算	答え
① ピーク電圧	12×√2 − 1.4（ダイオード2個ぶん）	約15.6V
② 充電の回数	50Hz×2（全波）	100Hz
③ 必要な容量	0.5÷(100×1.5)	約3,333μF
④ 部品を選ぶ	3,300μFは少し足りない	4,700μF（Vr≒1.06V）
⑤ 最低電圧	15.6−1.06	約14.5V

容量	リップル電圧（0.5A・100Hz）	評価
1,000μF	約5.0V	大きく波打つ
2,200μF	約2.3V	まだ大きい
4,700μF	約1.1V	後ろにレギュレータを置けば十分
10,000μF	約0.5V	なめらか。ただし大きく高い

後ろにレギュレータを置くときは、最低電圧がレギュレータの必要な入力電圧（出力電圧＋ドロップアウト電圧）を下回らないように決めます。たとえば5VのLDOでドロップアウトが1Vなら、最低電圧は6V以上が必要です。

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容量だけでは決まらない｜耐圧・リップル電流・突入電流・寿命

項目	注意点	例題では
耐圧	電源電圧が上がったとき（＋10%など）の最大電圧に、余裕をもたせる	最大約17.3V → 25V品
リップル電流	短いパルスで充電するため、コンデンサに流れる電流（実効値）は負荷電流より大きくなることが多い。許容リップル電流を超えると発熱する	データシートの許容値と比べる
突入電流	電源を入れた瞬間、空のコンデンサに大きな電流が流れ、ヒューズやダイオードをいためる	サーミスタなどで抑える
寿命	電解コンデンサは温度が10℃上がると寿命がおよそ半分になる（メーカーの目安）	熱い部品から離して置く

「リップルを減らしたいから、とにかく大きな容量に」は、突入電流とリップル電流が増え、大きさと値段も上がります。必要な最低電圧を守れる、いちばん小さな容量を選び、残りの波はレギュレータに任せるのが現実的です。

平滑コンデンサの計算ツール

交流電圧・周波数・負荷電流などを入れてください。リップル電圧と、目標のリップルに必要な容量を出します。最初は例題の数字が入っています。

入力すると、その場で計算し直します。入力した数字は画面の中で計算するだけで、どこにも送信されません。リップルは一定電流で放電するとみなした近似です。部品の選定では、データシートの耐圧・許容リップル電流・寿命も確かめてください。

半波整流と全波整流のちがい｜リップルは半分になる

	半波整流	全波整流（ブリッジ）
使う波	プラス側だけ	プラスもマイナスも
充電の回数（50Hz）	50回/秒	100回/秒
同じ容量でのリップル	大きい	半波の約半分
ダイオード	1個	4個（電圧降下は2個ぶん）

同じリップルにするなら、全波整流は半波整流の約半分の容量ですみます。そのため、電源回路ではブリッジによる全波整流が主流です。

平滑回路の種類｜コンデンサ入力形とチョーク入力形

種類	つなぎ方	特徴
コンデンサ入力形	整流のすぐあとにコンデンサ	部品が少なく、出力電圧は山（ピーク）に近い。突入電流とリップル電流が大きい。小〜中くらいの電源で多い
チョーク入力形	整流のあとにコイル（チョーク）、その後にコンデンサ	出力電圧は平均値（全波なら交流の実効値の約0.9倍）に近い。電流がなめらかで大きな電流向き
π（パイ）形	コンデンサ → コイル → コンデンサ	リップルがさらに小さい。部品が多く大きい
RC形	コンデンサ → 抵抗 → コンデンサ	小さな電流の回路向き。抵抗で電圧が下がり、熱になる

この記事で計算しているのは、いちばんよく使うコンデンサ入力形です。

平滑コンデンサのよくある間違い

よくある間違い	正しい考え方
整流すれば直流になる	整流だけでは脈流。平滑して直流に近づける
全波整流でも f＝50Hz で計算する	全波は充電が2倍。f＝100Hz（60Hz地域は120Hz）
ピーク電圧＝交流の実効値	実効値×√2。そこからダイオードの電圧降下を引く
容量は大きいほどよい	突入電流・リップル電流・大きさ・値段が増える
耐圧はふだんの電圧ぎりぎり	電源電圧の変動まで見て余裕をもたせる