橋式整流器是什么？

橋式整流器（Bridge rectifier）是一種將交流電（AC）轉換為直流電（DC）的電路。和半波整流器不同，橋式整流器不會丟掉負的部分，而是把正負兩種情況都利用起來，不管輸入是正還是負，它的輸出始終是正的，所以它叫全波整流器。

橋式整流器的構造

下圖展示了橋式整流器的構造。該電路由四個二極管（D1、D2、D3 和 D4）和一個負載電阻（RL）組成，它們以閉合環路配置排列，以高效地將交流電（AC）轉換為直流電（DC）。

輸入信號施加在端子 A 和 B 上，而輸出直流信號則在負載電阻 RL 上獲得，該電阻連接在端子 C 和 D 之間。四個二極管的配置方式是，每個半周期只有兩個二極管導電。在正半周期，二極管 D2 和 D3 導電，而在負半周期，二極管 D1 和 D4 導電。

橋式整流器的工作原理

對于橋式整流器的工作原理，我們可以分別看看其正半周期和負半周期。

橋式整流器的輸入輸出曲線

輸入信號的正半周期

在正半周期，端子 A 變為正，端子 B 變為負。這使得 D2 和 D3 之間的二極管正向偏置并導電，而 D1 和 D4 反向偏置，不導電。

輸入信號的負半周期

在負半周期，端子 A 變為負，端子 B 變為正。這使得二極管 D4 和 D1 正向偏置并導電，而二極管 D2 和 D3 反向偏置，不導電。

在正半周期和負半周期中，通過 RL 的電流方向相同。這意味著輸出電壓始終為正。

濾波電容

整流器的輸出不是純直流，而是一種脈動直流，稱為紋波電壓。這種紋波可以通過在負載電阻（RL）并聯濾波電容來減小，濾波電容將紋波電壓轉換為更平滑的直流電壓。

當一對二極管導通時，它會為并聯的電容充電，同時為負載供電。當二極管關閉時，充電的電容為負載提供電流。在這個過程中，電容開始放電。

需要注意的是，全波整流器的紋波電壓是半波整流器的一半。

橋式整流器的特性

橋式整流器有三個主要特性，分別是紋波系數、反向峰值電壓（PIV）和效率。

1. 紋波系數

紋波系數就是衡量直流電穩定性的一個指標。紋波系數越小，說明直流電越穩定，波動越小。橋式整流器的紋波系數通常比較低，這對需要穩定電源的設備（比如手機和電腦）非常重要。

2. 反向峰值電壓（PIV）

反向峰值電壓是二極管能承受的最大電壓。如果超過這個值，二極管可能會損壞。橋式整流器中的每個二極管都需要能承受全部的交流電壓，所以 PIV 必須比最大交流電壓高。

3. 效率

效率就是看橋式整流器能把多少交流電轉換成直流電。橋式整流器的效率通常很高，因為大部分輸入能量都能被轉換成有用的直流電，損耗很少。

Reference:

1.analog circuit design.

2.Bridge Rectifiers: What is it? (Circuit Diagram & Working Principle)