ブリッジ整流器とコンデンサフィルタ回路設計ガイド

ブリッジ整流器とコンデンサフィルタは、電子工学で最も広く使用されているAC-DC変換回路です。すべてのリニア電源、バッテリー充電器、LEDドライバーに組み込まれています。

回路の仕組み

ブリッジ整流器は、4つのダイオードをブリッジ構成で使用して交流を脈流に変換します。

フィルタコンデンサがない場合、出力は入力周波数の2倍の一連の半正弦波パルスです。コンデンサは導通期間中にピーク電圧まで充電し、ピーク間は負荷に放電することでこれを平滑化します。

主要設計式

DC出力電圧

Vdc(無負荷) = Vpeak = Vrms × 1.414
Vdc(負荷時) ≈ Vpeak × 0.9 ～ 1.2

リップル電圧

Vripple(peak-to-peak) = Iload / (f × C)

トランスRMS電流

Irms(secondary) ≈ Iload × 1.6 ～ 1.8

コンデンサの選択

静電容量

C(min) = Iload / (f × Vripple(許容値))

定格電圧

Vrating ≥ Vpeak × 1.3

コンデンサタイプの選択

アプリケーション	推奨タイプ	理由
商用周波数フィルタリング	アルミ電解	単位体積あたり高容量、低コスト
高周波リップル	MLCC (X7R/X5R)	低ESR、高周波リップル処理
混合フィルタリング	電解+MLCC並列	電解はバルク用、MLCCは高周波バイパス用

電源設計用のアルミ電解およびMLCCコンデンサをご覧ください。

ダイオードの選択

ピーク逆電圧(PIV)

PIV ≥ Vpeak × 1.5（安全マージン）

サージ電流

Isurge = Vpeak /（トランス抵抗 + コンデンサESR）

実用的な設計ヒント

1. コンデンサを整流器のできるだけ近くに配置。
2. コンデンサ両端にブリーダ抵抗を使用（100kΩ-1MΩ）。
3. 電解コンデンサは温度に対してディレーティング。
4. 電解と並列に小さなMLCC（0.1uF X7R）を追加。
5. 最初のプロトタイプでは測定すること。

よくある設計ミス

• 静電容量だけでサイジングしESRを無視
• 突入電流を忘れる
• 間違ったコンデンサタイプの使用
• トランスのレギュレーションを無視

完全な設計例：12V 1Aリニア電源

パラメータ	値
トランス	12Vrms、2A二次
整流器	4× 1N4002（100V PIV）
バルクフィルタコンデンサ	10,000uF / 25V アルミ電解
HFバイパスコンデンサ	0.1uF X7R MLCC（25V+）並列
リップル（計算値）	1A負荷時約0.83Vpp
ブリーダ抵抗	220kΩ / 0.5W

3,700種類以上のMLCCを取り揃えたコンデンサカタログをご覧ください。