ブリッジダイオードについてのガイド

ブリッジダイオードは、ブリッジ整流器とも呼ばれるディスクリート半導体モジュール製品の一種です。主電源からのAC入力をDC出力に変換、対象デバイスで使用可能な電力に変換することを主な目的として設計されています。

ブリッジダイオードは、さまざまな回路や電源に広く使われている電子部品で、あらゆる家電製品や電気製品に使用されています。

販売されているブリッジダイオードには、さまざまな種類とモデルがあります。RSコンポーネンツがダイオードブリッジモジュールを供給している主要メーカーには、オン・セミコンダクター、Vishay、IXYS、セミクロン等があります。ニーズに合わせて最適なタイプの整流器を選択するためには、実行対象のデバイスが取り付けられる回路およびデバイスタイプのパラメータを正確に理解する必要があります。

このブリッジダイオードのガイドは、これらのディスクリート部品を詳しく説明します。 これらの半導体は、どのようなもので、どのような役割を果たし、なぜ使用されるのでしょう。

ブリッジダイオードとは

ブリッジダイオードは単純ですが重要な電子部品で少なくとも4つのダイオードをブリッジ回路構成で配列したものです。ブリッジダイオードの主な特徴は、入力端子の極性に関係なく、出力極性が常に同じであることです。

ブリッジダイオードに使われているダイオードの重要な特性は、電流を一方向にしか流さないことです。したがって、ダイオードをある方法で並べることで、入力側では双方向であっても、ブリッジダイオードから出力される電流は一方向になるようにすることができます。このように、ダイオードは電流の整流（交流を直流に変換すること）を行うため、整流器とも呼ばれています。

主電源から流れる生の交流電流は周期的に流れ方向が変わりますが、多くの種類のデバイスや回路の電源において重要です。そのため、AC電源は、主電源からデバイス回路に流入する電子を効果的に往復運動させることになります。

標準的なPCB電子回路に基づくほぼすべての種類のデバイスに電力を供給するためには、この双方向の入力電流を、すべて同じ方向に流れる電子の流れに変換（または整流）する必要があります。この結果、DC電力（直流）出力信号が得られ、使用可能な出力電圧となり、該当するデバイスや製品が安定した電力を引き出せるようになります。

ディスクリート回路でこの重要な役割を果たす部品は、一般に整流器として知られるダイオードで、具体的にはブリッジダイオード、またはブリッジ整流器と呼ばれるものです。ブリッジダイオードとして機能することは、あらゆる種類の電気回路におけるダイオードの最も重要な役割の1つです。今日、半導体ブリッジダイオードは、ほとんどすべての電子機器に搭載されています。

ブリッジダイオードは、ACソケット入力とDC出力の間に配置されたトランスとして機能し、最終的にデバイス内の回路やコンポーネントに電力を供給します。ブリッジダイオードは、通常、2線式のAC入力接続で回路に取り付けられます。

実際に「ブリッジダイオードはどのように動作するのか」という問いに答える最も簡単な方法は、単純なブリッジダイオードの回路図を参照することです。基本的なブリッジ整流回路は、ブリッジ回路にセットされた4つのダイオードの配列を通過した後、入力側の極性に関係なく、電流が常に同じ方向に流れることが明確に示されています。

このようなダイオードを4個以上適切に配置したブリッジ回路では、入力電流の方向に関係なく、一方向または直流の出力（直流電力）を得ることができる。この電流変換の役割に加え、同じ原理でブリッジダイオードはある程度の逆極性保護ができます。

極性反転は、直流電源機器のリード線を裏表逆に接続した場合や、電池を上向きに挿入した場合に発生します。ダイオードブリッジなどの回路部品がない場合、この逆極性は製品やデバイスの正常な機能を妨げ、負荷のかかった回路の残りの部分を損傷させる可能性があります。

最近のダイオードベースのブリッジ整流部品は、小型でコンパクトなディスクリート部品で、かなり安価に製造・購入できます。電気製品の電源に広く使われているほか、一般的な回路設計の用途でも高い人気を誇っています。

通常、単相整流ブリッジと三相ブリッジダイオードの設計に分類され、さらに非制御、半制御（半波）、全制御（全波）ダイオードブリッジに細分化されます。また、プリント基板に取り付けるためのネジ止め、表面実装、スルーホール設計など、様々な実装形態で販売されています。

全波ブリッジダイオードと半波ブリッジダイオードの比較

全波ブリッジダイオードと半波ブリッジダイオードは最終的には同じ役割を果たしますが、それぞれ微妙に異なる方式で行われる。これらの部品をフルブリッジダイオード、ハーフブリッジダイオードと呼ぶこともあります。入力される交流信号の処理方法が異なるため、この2種類のダイオードブリッジの間には、全体的な動作効率（出力電圧）に違いがあります。

• 全波整流は、ダイオードブリッジが交流入力のマイナス成分を積極的にプラス電圧に変換し、その結果得られる信号全体を直流電力（パルス電流）に整流します。この機能は、全波整流器内の2つのパワーダイオード（波形の半分に1つずつ）が担っています。
• 半波整流は、その最初のステップに別のアプローチを取ります。負の電圧成分を変換するのではなく、半波整流器では1つのダイオードを使用してそれを完全に除去し、残りのブリッジ配列が信号の残りの半分を使用可能なDC入力に変換します。

つまり、全波整流器は半波整流器よりも入力波形全体が変換され、回路の残りの部分に電力を供給するために使用されるため、より効率的であるということです。これは通常、半波ブリッジダイオードを使用した場合よりもリップル電圧が小さくなることを意味します。

リップル電圧は、信号の平滑化処理による不要な効果で、コンデンサの容量と負荷によって変化します。リップル電圧が低ければ低いほど、より安定した電源となり、コンポーネントやデバイスへ安定した高い品質のDC電源を供給できます。