この計算機でできること
コンデンサ容量計算機は、回路設計でよくある2つの場面に合わせて、最適な静電容量を選ぶためのツールです。1つは「ある電圧のもとで決まった電荷を蓄える」ケース、もう1つは「直流電源のリプル電圧を平滑化する」ケースです。数値を入力すると、必要な静電容量をファラド（F）・マイクロファラド（µF）・ナノファラド（nF）の各単位で表示します。
使い方
まずモードを選びます。電荷＆電圧モードでは、電荷 Q（クーロン）と電圧 V（ボルト）を入力します。リプル平滑モードでは、負荷電流 I（アンペア）、リプル周波数 f（ヘルツ）、そして許容できる最大リプル電圧を入力します。リプル周波数は、50Hzの商用電源で全波整流を行う場合は100Hz、60Hz電源なら120Hzを使います。ハイライト表示された結果欄と、その下の単位換算表から数値を読み取ってください。
計算式の解説
静電容量は $$C = \frac{\text{Charge }Q\text{ (C)}}{\text{Voltage }V\text{ (V)}}$$ で定義されます。コンデンサが蓄える電荷を、その両端にかかる電圧で割った値で、単位はファラド（F）です。平滑用コンデンサの場合は近似式 $$C = \frac{\text{Current }I\text{ (A)}}{\text{Frequency }f\text{ (Hz)} \times \text{Ripple }V\text{ (V)}}$$ を使います。これは、電圧の落ち込みを \(V_{\text{リプル}}\) までに抑えつつ、コンデンサがおよそ1リプル周期（\(1/f\)）の間、負荷電流 I を供給し続けなければならない、という考え方から導かれます。
計算例
50Hz電源を全波整流した回路（\(f = 100\,\text{Hz}\)）で、1Aの負荷に対して許容リプルを1Vとする場合、必要な容量は $$C = \frac{1}{100 \times 1} = 0.01\ \text{F} = 10{,}000\ \text{µF}$$ となります。実際には、標準品の中からこれより少し大きめの値を選んでおくと、部品のばらつきや経年劣化に対する余裕が確保できます。
よくある質問
リプル周波数はいくつにすればよいですか？ 全波ブリッジ整流では商用電源周波数の2倍になります。したがって50Hz電源では100Hz、60Hz電源では120Hzを使ってください。半波整流の場合は、商用電源周波数そのものを使います。
なぜ容量がこんなに大きくなるのですか？ 平滑コンデンサは、数ミリ秒の間にわたって実際の電流を供給する必要があるため、どうしても大容量になります。アンペア級の負荷では、数万µFになるのはごく普通のことです。
耐圧はどのくらい必要ですか？ ピーク直流電圧を十分に上回る耐圧の製品を選んでください。信頼性のためには、動作電圧の少なくとも1.25～1.5倍の耐圧を目安にするとよいでしょう。
