ブリッジ整流と平滑: 交流を直流に
コンデンサを大きくして谷を埋める
薄い曲線が整流された山、太い曲線がコンデンサを通った出力だ。コンデンサを大きくしてみよう。山の間の谷が埋まり、出力がだんだん平らになる。
橋を渡って二つの半周期を集める
ダイオード四つをダイヤ形に組んだものがブリッジだ。入力が正のときは向かい合う二つが入って負荷に一方向に電流を流し、入力が負のときは残り二つが入る。だがどちらの場合も負荷を通る電流の向きは同じだ。だから負の半周期は捨てられず上へ折り上げられる。これが全波整流だ。
全波整流、谷が浅く頻繁
半周期だけを通す半波整流と違い、全波整流は二つの半周期をともに山に変える。だから山は入力の二倍の周波数で密に並ぶ。山の間の空いた谷が浅く、埋まる機会も頻繁に来るので、同じコンデンサでもずっと滑らかに整えられる。ブリッジの各経路でダイオードを二つ通るため、山の高さは入力の尖頭からダイオード降下二つ分だけ低い。
コンデンサが谷を埋める
出力にコンデンサを並列に置く。山が上がるときコンデンサは尖頭まで速く充電し、山が過ぎて入力が下がるとコンデンサが負荷へゆっくり放電して電圧を支える。次の山が再び満たすまで持ちこたえるのだ。残る小さな揺れが脈動で、コンデンサが大きいほど放電が遅く脈動は小さくなる。全波整流と大きなコンデンサを合わせれば、ほぼ平らな直流になる。
最初の画面に戻ると
コンデンサが小さいとき出力は山を追って谷で0まで落ち込んだ。コンデンサを大きくすると山で満たした電荷が谷を持ちこたえ、出力はだんだん平らになった。その平らさの底には二つが一緒にある。ブリッジが負の半周期まで山に折り上げて谷を浅く頻繁にしたことと、コンデンサがその浅い谷を埋めたことだ。B1の整流が二つの半周期を使うように育ち、そこへ平滑が加わって電源の前段が完成した。
次へつながる流れ
ここまでダイオードは流れを一方向に定めるか、切るか、固定した。次の束ではもう一歩進み、小さな入力電流ではるかに大きな電流を制御する素子に出会う。トランジスタだ。最初のユニットでBJTが小さなベース電流で大きなコレクタ電流をどう操るか、その電流制御の原理から見る。