B4 · 二极管

桥式整流与平滑：把交流变直流

把四个二极管连在一起，就能把交流的负半周也向上翻折。这一单元把接在它后面的电容逐渐加大，看看凹凸不平的脉动怎样被整成平滑的直流。

加大电容，填平波谷

浅色曲线是电桥整流后的波峰，粗的金色曲线是经过滤波电容后的输出。加大电容，波峰之间的谷被填平，输出越来越平。用滑块把电容加大到波谷几乎消失为止。

平滑电容 CC = 6

输出纹波 ΔVr

ΔVr ≈ Vpeak

几乎没有电容。输出原样跟随整流后的波峰，在谷底一直降到 0。

纹波很大

把四个二极管连成菱形就是电桥。输入为正时，相对的两个二极管导通，让电流沿一个方向流过负载；输入为负时，另外两个二极管导通。不管哪种情况，流过负载的电流方向都相同，所以负半周也不会被丢掉，而是向上翻折，这就是全波整流。

与只让一个半周通过的半波整流不同，全波整流把两个半周都变成波峰。所以波峰以输入两倍的频率密集排列，波峰之间的谷较短，用同样的电容也能整得平滑得多。不过电流不论走哪条路径都要经过两个二极管，所以波峰高度比输入峰值低两个二极管压降。

在输出端并联一个电容。波峰上升时，电容迅速充电到峰值；波峰过去、输入下降时，电容向负载缓慢放电，撑住电压，一直坚持到下一个波峰再把它充满。其间剩下的小幅起伏就是纹波：电容越大，放电越慢，纹波越小；负载电流越大，纹波越大。把全波整流和大电容结合起来，就得到几乎平直的直流。

观察Vout = |Vin| - 2VD

全波输出是输入绝对值减去两个二极管压降。

选择fripple = ? fin

因是全波，纹波频率为输入的两倍。

填空ΔVr ≈ Iload / (2 fin ?)

纹波与电容成反比。

自己来ΔVr ≈ ?

大负载电流与小电容使纹波增大。

电容小的时候，输出跟着波峰在谷底一直跌到 0。加大电容后，在波峰充入的电荷撑过了波谷，输出越来越平。这种平直背后有两件事：电桥把负半周也翻折成波峰，使波谷又短又密；电容再把这些波谷填平。B1 的整流成长为两个半周都利用，再加上滤波，电源的前端就完成了。

桥式整流用四个二极管让交流的两个半周都以同一方向流过负载，把负半周向上翻折(全波整流)。输出是以输入两倍频率排列的正向波峰。滤波电容在波峰充电、在谷中放电，把波谷填平，得到只剩小纹波、几乎平直的直流，纹波大小为 ΔVr ≈ Iload / (2 fin C)。

到目前为止，二极管做的是确定电流方向、削波或固定电压。下一组再往前一步，认识用小的输入电流控制大得多的电流的器件——晶体管。第一单元先从 BJT 用小的基极电流控制大的集电极电流的原理看起。