整流回路：半波から多相全波設計まで

整流は、一方向のみ電流を通すデバイスを用いて交流（AC）を直流（DC）に変換することです。半導体ダイオードは現代電源でこの機能を果たす最も一般的な素子です。

半波整流器では、ACサイクルの半分のみが負荷に到達し、顕著な高調波含有を持つ脈流DC信号が生成されます。このシンプルなトポロジーは、低電力や説明用途に有用です。例えば、2段階ランプディマーでは「全」設定で全AC電力、「暗」設定で半波整流電力を供給します（図参照）。

「暗」位置では、白熱フィラメントは全AC時の約半分の電力を受け取ります。フィラメントの熱時定数が大きいため、急速な電力パルスは可視フリッカを生じず、代わりに低い定常温度で動作し、光出力が減少します。

全波整流器はACサイクルの両半分を取り込み、より滑らかなDC波形を出力します。代表的な2構成はセンタータップ型とブリッジ型です。

センタータップ付き二次巻線トランスと2ダイオードを使用し、二次巻線の各半分が交互の半サイクルで負荷を駆動します（図参照）。このトポロジーは専用センタータップトランスを必要とし、高電力用途ではコスト高となります。

正の半サイクルでは上側ダイオードが伝導し下側が遮断；負の半サイクルでは役割が逆転。いずれの場合も負荷は正極性波形を見ます。

4ダイオードブリッジはセンタータップトランスを不要にします。各極性で2ダイオードが直列に電流を流すため、Siダイオードで1.4 V降下——極めて低い出力電圧では欠点となります。

入力の正と負の半分でのダイオード電流方向を下図に示します。

記憶しやすい代替レイアウトとして、すべてのダイオードを水平配置し、すべて同じ方向を向ける配置があります。

ブリッジ概念を多相電源に拡張すると、位相シフトしたパルスが重なり、より滑らかなDC出力が得られます。3相ブリッジはACサイクルあたり6パルス、6相ブリッジは12パルスを生成し、リップル電圧を大幅に低減します。

すべての整流器は、DC出力に重畳されたAC成分——リップル電圧——を生成します。高電力や精密用途では、フィルタネットワークでこのリップルを抑制します。

整流器は、電気角1回転あたりのDCパルス数で記述されることが多いです：1パルス（半波）、2パルス（全波）、6パルス（3相全波）等。標準表記法1Ph1W1P、1Ph1W2P、1Ph2W2P、3Ph2W6P等が、相数、電流方向、パルス数を簡潔に表現します。

30°位相シフトを持つトランス（Y-ΔまたはΔ-Y接続）を用いて2つの3相ブリッジ整流器を並列接続すると、サイクルあたり12パルスが得られ、リップルをさらに低減。大規模産業用電源で一般的です。