B4 · 二极管

桥式整流与平滑：把交流变直流

四只二极管把交流连负半周也向上折起。再逐步增大电容，看起伏的脉动如何被平滑成平稳的直流。

增大电容，填平波谷

浅色曲线是整流后的波峰，粗线是经过电容的输出。增大电容，波峰之间的谷被填平，输出渐渐变平。

平滑电容 CC = 6

输出纹波 ΔVr

ΔVr ≈ Vpeak

几乎没有电容。输出原样跟随整流波峰，在谷处一直落到零。

纹波很大

把四只二极管编成菱形就是桥。输入为正时，相对的一对导通，向负载送出一个方向的电流；输入为负时，另一对导通。但两种情况下流过负载的电流方向相同。于是负半周不被丢弃，而被向上折起。这就是全波整流。

与只通过一个半周的半波整流不同，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。峰间空谷既浅又频繁有机会被填，故同样的电容能平滑得好得多。由于桥的每条路径要过两只二极管，峰高比输入尖峰低两个二极管压降。

在输出端并联一个电容。波峰上升时电容快速充到尖峰；波峰过后输入下降，电容便向负载缓慢放电、托住电压。它一直撑到下一个波峰再次充满。剩下的小起伏就是纹波，电容越大放电越慢、纹波越小。把全波整流与大电容合起来，便得到近乎平稳的直流。

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。

电容小时，输出随波峰在谷处一直跌到零。增大电容后，波峰处充的电荷撑过波谷，输出渐渐变平。这份平稳之下有两者并存：桥把负半周也折成波峰、使谷既浅又频，以及电容填平这些浅谷。B1 的整流成长到使用两个半周，再加上平滑，电源的前级便完成了。

桥式整流用四只二极管把交流的两个半周都以同一方向流过负载，将负半周向上折起（全波整流）。输出是以输入两倍频率排列的正波峰。平滑电容在波峰充电、在波谷放电以填谷，造出只剩小纹波的近乎平稳直流。ΔVr ≈ Iload / (2 fin C)。

至此二极管把电流定向、切断或固定。下一组更进一步，遇见用小输入电流控制大得多电流的器件：晶体管。第一单元从电流控制原理出发，看 BJT 如何用小的基极电流驾驭大的集电极电流。