整流回路は、AC（交流）をDC（直流）に変換するために使用されます。整流器は主に半波整流器、全波整流器、ブリッジ整流器の3種類に分類されます。これらすべての整流器の主な機能は電流の変換と同じですが、電流をACからDCに効率的に変換することはできません。センタータップ付き全波整流器とブリッジ整流器は効率的に変換します。ブリッジ整流回路は、電子電源の一般的な部分です。たくさんの 電子回路 整流されたDCが必要 電源 さまざまな電力を供給するため 電子基本コンポーネント 利用可能なAC主電源から。この整流器は、さまざまな電子機器で見つけることができます 家電製品などのACパワーデバイス 、モーターコントローラー、変調プロセス、溶接アプリケーションなど。この記事では、ブリッジ整流器とその動作の概要について説明します。
ブリッジ整流器とは何ですか？
ブリッジ整流器は、主電源のAC入力をDC出力に整流する交流（AC）から直流（DC）へのコンバーターです。ブリッジ整流器は、電子部品またはデバイスに必要なDC電圧を提供する電源で広く使用されています。これらは、4つ以上のダイオードまたはその他の制御されたソリッドステートスイッチで構成できます。
ブリッジ整流器
負荷電流要件に応じて、適切なブリッジ整流器が選択されます。コンポーネントの定格と仕様、絶縁破壊電圧、温度範囲、過渡電流定格、順方向電流定格、取り付け要件、およびその他の考慮事項は、適切な電子回路のアプリケーション用の整流器電源を選択する際に考慮されます。
建設
ブリッジ整流器の構造を以下に示します。この回路は、4つのダイオード、つまりD1、D2、D3、およびD4と負荷抵抗（RL）を使用して設計できます。これらのダイオードの接続は、AC（交流）をDC（直流）に効率的に変換するために閉ループパターンで行うことができます。この設計の主な利点は、専用のセンタータップ付きトランスがないことです。そのため、サイズとコストが削減されます。
入力信号がAとBのような2つの端子に印加されると、RLを介してo / pDC信号を取得できます。ここでは、負荷抵抗がCとDのような2つの端子の間に接続されています。2つのダイオードの配置は、電気が半サイクルごとに2つのダイオードによって伝導されるように作成できます。 D1とD3のようなダイオードのペアは、正の半サイクル全体に電流を流します。同様に、D2およびD4ダイオードは、負の半サイクル全体に電流を流します。
ブリッジ整流器の回路図
ブリッジ整流器の主な利点は、センタータップ付きトランスを使用した全波整流器の場合とほぼ2倍の出力電圧を生成することです。ただし、この回路はセンタータップ付きのトランスを必要としないため、低コストの整流器に似ています。
ブリッジ整流回路図は、トランス、ダイオードブリッジ、フィルタリング、レギュレータなどのデバイスのさまざまなステージで構成されています。一般に、これらすべてのブロックの組み合わせは、 安定化DC電源 さまざまな電子機器に電力を供給します。
回路の最初のステージは、入力電圧の振幅を変更する降圧タイプのトランスです。ほとんど 電子プロジェクト 230 / 12V変圧器を使用して、AC主電源を230Vから12VAC電源に降圧します。
ブリッジ整流器の回路図
次のステージは、ブリッジ整流器のタイプに応じて4つ以上のダイオードを使用するダイオードブリッジ整流器です。対応する整流器に特定のダイオードまたはその他のスイッチングデバイスを選択するには、ピーク逆電圧（PIV）、順方向電流If、電圧定格などのデバイスを考慮する必要があります。導通することにより、負荷で一方向またはDC電流を生成します。入力信号の半サイクルごとのダイオードのセット。
ダイオードブリッジ整流器の後の出力は脈動性であり、純粋なDCとして生成するには、フィルタリングが必要です。フィルタリングは通常、1つ以上で実行されます 両端に取り付けられたコンデンサ 下の図で観察できるように、波の平滑化が実行される負荷。このコンデンサの定格は、出力電圧にも依存します。
この安定化されたDC電源の最終段階は、出力電圧を一定レベルに維持する電圧レギュレータです。と仮定します マイクロコントローラーは動作します DC 5Vですが、ブリッジ整流器後の出力は約16Vであるため、この電圧を下げ、入力側の電圧変化に関係なく一定レベルを維持するには、電圧レギュレータが必要です。
ブリッジ整流器の操作
上で説明したように、単相ブリッジ整流器は4つのダイオードで構成され、この構成は負荷の両端に接続されます。ブリッジ整流器の動作原理を理解するには、デモンストレーションの目的で以下の回路を検討する必要があります。
入力AC波形ダイオードの正の半サイクルの間、D1とD2は順方向にバイアスされ、D3とD4は逆方向にバイアスされます。電圧が ダイオードのしきい値レベル D1とD2は導通を開始します。下の図の赤い線のパスに示すように、負荷電流が流れ始めます。
回路動作
入力AC波形の負の半サイクルの間、ダイオードD3とD4は順方向にバイアスされ、D1とD2は逆方向にバイアスされます。図に示すように、D3およびD4ダイオードが導通を開始すると、負荷電流が流れ始めます。
どちらの場合も、負荷電流の方向は同じであることがわかります。つまり、図に示すように上から下までです。つまり、一方向、つまりDC電流です。したがって、ブリッジ整流器を使用することにより、入力AC電流はDC電流に変換されます。このブリッジ波整流器の負荷での出力は本質的に脈動していますが、純粋なDCを生成するには、コンデンサのような追加のフィルタが必要です。同じ操作が異なるブリッジ整流器に適用できますが、制御された整流器の場合 サイリスタのトリガー 負荷に電流を流すために必要です。
ブリッジ整流器の種類
ブライド整流器は、供給のタイプ、制御機能、ブライド回路構成などの要因に基づいていくつかのタイプに分類されます。ブリッジ整流器は、主に単相整流器と三相整流器に分類されます。これらのタイプは両方とも、さらに、非制御、半制御、および完全制御の整流器に分類されます。これらのタイプの整流器のいくつかを以下に説明します。
単相および三相整流器
供給の性質、つまり単相または三相電源がこれらの整流器を決定します。単相ブリッジ整流器は、ACをDCに変換するための4つのダイオードで構成されていますが、 三相整流器は6つのダイオードを使用します 、図に示すように。これらは、ダイオード、サイリスタなどの回路コンポーネントに応じて、制御されていない整流器または制御された整流器になる可能性があります。
単相および三相整流器
制御されていないブリッジ整流器
このブリッジ整流器は、図に示すように、入力を整流するためにダイオードを使用します。ダイオードは一方向の電流のみを流す一方向デバイスであるため。整流器のダイオードのこの構成では、負荷要件に応じて電力を変化させることはできません。したがって、このタイプの整流器は 定電源または固定電源 。
制御されていないブリッジ整流器
制御されたブリッジ整流器
このタイプの整流器では、 AC / DCコンバーターまたは整流器 –制御されていないダイオードの代わりに、SCR、MOSFET、IGBTなどの制御されたソリッドステートデバイスを使用して、さまざまな電圧で出力電力を変化させます。これらのデバイスをさまざまな瞬間にトリガーすることにより、負荷での出力電力が適切に変更されます。
制御されたブリッジ整流器
ブリッジ整流器IC
RB-156ICピン構成のようなブリッジ整流器については以下で説明します。
ピン1（フェーズ/ライン）： これはAC入力ピンであり、相線の接続はAC電源からこの相ピンに向かって行うことができます。
ピン2（ニュートラル）： これは、AC電源からこの中性ピンへの中性線の接続を行うことができるAC入力ピンです。
ピン3（正）： これは、整流器の正のDC電圧がこの正のピンから得られるDC出力ピンです。
ピン4（ネガティブ/グラウンド）： これは、整流器の接地電圧がこの負のピンから得られるDC出力ピンです。
仕様
このRB-15ブリッジ整流器のサブカテゴリは、RB15からRB158の範囲です。これらの整流器の中で、RB156が最も頻繁に使用されるものです。 RB-156ブリッジ整流器の仕様は以下のとおりです。
- O / pDC電流は1.5Aです
- 最大ピーク逆電圧は800Vです
- 出力電圧：（√2×VRMS）–2ボルト
- 最大入力電圧は560Vです
- 各ブリッジの電圧降下は1V @ 1Aです
- サージ電流は50Aです
このRB-156は、最も一般的に使用されているコンパクトで低コストの単相ブリッジ整流器です。このICは560Vのような最高のi / p AC電圧を持っているため、すべての国で単相主電源に使用できます。この整流器の最大DC電流は1.5Aです。このICは、AC-DCを変換するプロジェクトで最適であり、最大1.5Aを提供します。
ブリッジ整流器の特性
ブリッジ整流器の特徴は次のとおりです。
- リップルファクター
- ピーク逆電圧（PIV）
- 効率
リップルファクター
係数を使用して出力DC信号の滑らかさを測定することを、リップル係数と呼びます。ここで、滑らかなＤＣ信号は、リップルが少ないｏ ／ ｐ ＤＣ信号と見なすことができ、一方、脈動の大きいＤＣ信号は、リップルが大きいｏ ／ ｐと見なすことができる。数学的には、リップル電圧と純粋なDC電圧の割合として定義できます。
ブリッジ整流器の場合、リップル係数は次のように与えられます。
Γ=√（Vrms2 / VDC）-1
ブリッジ整流器のリップル係数値は0.48です
PIV（ピーク逆電圧）
ピーク逆電圧またはPIVは、負の半サイクル全体で逆バイアス状態で接続されたときにダイオードから発生する最大電圧値として定義できます。ブリッジ回路には、D1、D2、D3、D4のような4つのダイオードが含まれています。
正の半サイクルでは、D1とD3のような2つのダイオードが導通位置にあり、D2とD4の両方のダイオードが非導通位置にあります。同様に、負の半サイクルでは、D2とD4のようなダイオードは導通位置にあり、D1とD3のようなダイオードは非導通位置にあります。
効率
整流器の効率は、主に整流器がAC（交流）をDC（直流）にどの程度変化させるかを決定します。整流器の効率は、DC o / p電力とACi / p電力の比率として定義できます。ブリッジ整流器の最大効率は81.2％です。
η= DC o / p電力/ AC i / p電力
ブリッジ整流器の波形
ブリッジ整流器の回路図から、負荷抵抗を流れる電流は正と負の半サイクル全体で等しいと結論付けることができます。 o / p DC信号の極性は、完全に正の場合もあれば負の場合もあります。この場合、それは完全にポジティブです。ダイオードの方向を逆にすると、完全な負のDC電圧が得られます。
したがって、この整流器は、i / pAC信号の正と負の両方のサイクルにわたって電流を流すことができます。ブリッジ整流器の出力波形を以下に示します。
なぜそれはブリッジ整流器と呼ばれるのですか？
他の整流器と比較して、これは最も効率的なタイプの整流回路です。これは全波整流器の一種で、その名前が示すように、この整流器はブリッジ形式で接続された4つのダイオードを使用します。したがって、この種の整流器はブリッジ整流器と呼ばれます。
ブリッジ整流器で4つのダイオードを使用するのはなぜですか？
ブリッジ整流器では、4つのダイオードを使用して回路を設計し、センタータップ付きトランスを使用せずに全波整流を可能にします。この整流器は、主にほとんどのアプリケーションで全波整流を提供するために使用されます。
4つのダイオードの配置は、ACをDCに効率的に変更するために閉ループ配置内で行うことができます。この配置の主な利点は、センタータップ付きトランスが存在しないため、サイズとコストが削減されることです。
利点
ブリッジ整流器の利点は次のとおりです。
- 全波整流器の整流効率は、半波整流器の2倍です。
- 全波整流器の場合、より高い出力電圧、より高い出力電力、およびより高い変圧器利用率。
- 全波整流器の場合、リップル電圧は低く、高周波であるため、単純なフィルタリング回路が必要です。
- 変圧器の二次側にセンタータップは必要ないため、ブリッジ整流器の場合、必要な変圧器はより簡単です。電圧を上げたり下げたりする必要がない場合は、トランスをなくすこともできます。
- ブリッジ整流器の場合、電源トランスの一次巻線と二次巻線の両方の電流がACサイクル全体にわたって流れるため、特定の電力出力に対して、より小さなサイズの電源トランスを使用できます。
- 整流効率は半波整流器に比べて2倍です
- 高周波・低リップル電圧用のシンプルなフィルター回路を採用
- TUFは、センタータップ付き整流器と比較して高くなっています
- センタータップトランスは不要
短所
ブリッジ整流器の欠点は次のとおりです。
- 4つのダイオードが必要です。
- 2つの追加のダイオードを使用すると、追加の電圧降下が発生し、それによって出力電圧が低下します。
- この整流器には4つのダイオードが必要であるため、整流器のコストは高くなります。
- 小さな電圧を整流する必要がある場合、この回路は適切ではありません。これは、2つのダイオード接続を直列に行うことができ、内部抵抗のために2倍の電圧降下が発生するためです。
- これらの回路は非常に複雑です
- センタータップタイプの整流器と比較して、ブリッジ整流器は電力損失が大きくなります。
アプリケーション–ブリッジ整流器を使用してAC電源をDCに変換する
多くの電子アプリケーションでは、安定化DC電源が必要になることがよくあります。最も信頼性が高く便利な方法の1つは、利用可能なAC主電源をDC電源に変換することです。 AC信号からDC信号へのこの変換は、ダイオードのシステムである整流器を使用して行われます。これは、AC信号の半分だけを整流する半波整流器でも、AC信号の両方のサイクルを整流する全波整流器でもかまいません。全波整流器は、2つのダイオードで構成されるセンタータップ整流器または4つのダイオードで構成されるブリッジ整流器にすることができます。
ここでは、ブリッジ整流器が示されています。この配置は、2つの隣接するダイオードのアノードが接続されて出力に正の電源を与え、他の2つの隣接するダイオードのカソードが接続されて出力に負の電源を与えるように配置された4つのダイオードで構成されます。他の2つの隣接するダイオードのアノードとカソードはAC電源の正に接続され、別の2つの隣接するダイオードのアノードとカソードはAC電源の負に接続されます。したがって、4つのダイオードがブリッジ構成で配置され、各半サイクルで2つの代替ダイオードが導通して反発するDC電圧を生成します。
与えられた回路は、安定化されていないDC出力が電流制限抵抗を介して電解コンデンサに与えられるブリッジ整流器構成で構成されています。コンデンサの両端の電圧は電圧計を使用して監視され、電圧制限に達するまでコンデンサが充電されるにつれて増加し続けます。負荷がコンデンサの両端に接続されると、コンデンサは放電して、負荷に必要な入力電流を供給します。この場合、ランプは負荷として接続されます。
安定化DC電源
安定化DC電源は、次のコンポーネントで構成されています。
- 高電圧ACを低電圧ACに変換する降圧トランス。
- ACを脈動DCに変換するブリッジ整流器。
- ACリップルを除去するためのコンデンサで構成されるフィルタ回路。
- 5Vの安定化DC電圧を得るためのレギュレータIC7805。
降圧トランスは、230VのAC主電源を12VACに変換します。この12VACは、代替ダイオードが半サイクルごとに導通してACリップルからなる脈流DC電圧を生成するように、ブリッジ整流器の配置に適用されます。出力の両端に接続されたコンデンサにより、AC信号が通過し、DC信号がブロックされるため、ハイパスフィルタとして機能します。したがって、コンデンサ両端の出力は、調整されていないフィルタリングされたDC信号です。この出力は、駆動に使用できます 電気部品 リレー、モーターなどのように。レギュレータIC7805がフィルター出力に接続されています。これは、5Vの一定の安定化出力を提供し、トランジスタ、マイクロコントローラなどの多くの電子回路やデバイスに入力を与えるために使用できます。ここでは、5Vを使用して抵抗を介してLEDにバイアスをかけます。
これはすべてについてです ブリッジ整流器理論 そのタイプ、回路、および動作原理。このトピックに関するこの健全な問題が構築に役立つことを願っています 学生の電子または電気プロジェクト さまざまな電子機器や電化製品の観察だけでなく。この記事にご関心をお寄せいただき、ありがとうございます。したがって、このブリッジ整流器で必要なコンポーネント定格を選択するために、アプリケーションやその他の技術ガイダンスについて、私たちに書いてください。
このトピックまたは電気および電子プロジェクトの概念についてさらに質問がある場合は、ブリッジ整流器の概念とそのアプリケーションについてのアイデアが得られたことを願っています。以下のセクションにコメントを残してください。
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