ブリッジ整流器｜ACをDCに効率的に変換するシンプルな回路
典型的なブリッジ整流器は、4つのダイオードが正方形の4辺に配置される。交流入力の2本のリード線が対角に接続され、残る2本が整流後のプラス端子とマイナス端子として取り出される。交流入力が正極側に立ち上がる瞬間、電流は2つのダイオードを通過して出力のプラス側を形成し、マイナス側には残る2つのダイオードが逆向きに導通を制御する。負極に反転した場合でも別のダイオード経路を通して常に同じ極性の電圧が出力端へ供給されるため、全波整流が可能となる。
用途ブリッジ整流器は、交流を直流に変換するあらゆる電子機器で利用される。具体的には以下のような用途が多い。
- スイッチング電源：入力段でまず交流を直流に変換し、以降の高周波インバータに供給
- リニア電源：トランスからの交流を整流し、コンデンサで平滑化して一定電圧を出力
- モータ駆動回路：家庭用100Vや200Vなどの交流を直流リンクとし、インバータで可変周波数制御
- LED照明：交流からの給電を直流へ整流して光源を点灯
- ダイオード定格：ブリッジ構成では各ダイオードに大きな電流や逆電圧がかかるため、許容電流とピーク逆電圧を確認
- 放熱対策：高出力用途ではダイオード損失が大きくなるため、ヒートシンクや基板パターンの放熱設計を検討
- スナバ回路：トランスなどのリーケージインダクタンスにより高周波ノイズやサージが発生する可能性があるため、RCやRCDスナバの追加で過電圧を抑制
近年はスイッチング電源の高周波動作によって回路効率を高める場面が多い。その場合、ダイオードの逆回復特性や寄生容量が高周波動作に影響を及ぼし、整流損失やEMIの原因となる。高速整流ダイオードやショットキーダイオードを用いることで改善可能だが、それでもブリッジ整流器部の寄生インダクタンスや配線レイアウトによる影響を無視できない。高効率設計を目指す場合、回路シミュレーションを用いて適切な素子選定や配線経路の短縮を検討することが望ましい。