什么是桥式整流器计算器？
桥式整流器由四个二极管组成，可将交流电（AC）转换为脉动直流电（DC），并在交流波形的正负半周都导通，因此属于全波整流。本计算器会根据输入的峰值电压、二极管正向压降、负载电流、市电频率以及滤波电容值，估算出经过电容滤波后可以得到的平均直流输出电压，以及预期的纹波电压。
使用方法
请填入到达整流桥的交流波形的峰值电压（注意不是有效值 RMS）。如果你手上只有有效值，把它乘以 1.414 即可换算成峰值。接着设置每个二极管的压降（硅二极管通常为 0.7 V，肖特基二极管约为 0.3 V）、预期的负载电流（单位为安培 A）、你所在地区的市电频率（中国为 50 Hz，部分国家为 60 Hz），以及滤波电容值（单位为微法 µF）。计算器会给出平均直流输出、扣除两个导通二极管压降后的峰值直流电压，以及峰峰值纹波。
计算公式解析
全波整流后的正弦波平均值为 2·Vpeak/π ≈ 0.637·Vpeak。由于桥式整流在任一瞬间都有两个二极管同时导通，因此需要减去 2·Vdiode。纹波电压则按 Vripple = Iload /（2·f·C）计算；公式中的系数 2 表示全波整流器在每个交流周期内会对电容充电两次。
实例演算
设 Vpeak = 17 V，Vdiode = 0.7 V：则 Vdc =（2 × 17）/π − 1.4 = 10.823 − 1.4 ≈ 9.42 V。若 Iload = 1 A，f = 50 Hz，C = 1000 µF：则 Vripple = 1 /（2 × 50 × 0.001）= 10 V 峰峰值——这个数值明显偏大，说明你需要选用容量大得多的电容。
常数与参考值
全波桥式整流器使用四个二极管，使交流正弦波的两个半周期都能驱动电流通过负载并流向相同方向。导通路径始终通过两个二极管串联，因此两个正向压降会从峰值中扣除。以下值是计算中使用的常数和参考数据。
| 量 | 符号 / 值 | 备注 |
|---|---|---|
| 平均因子（全波正弦） | 2/π ≈ 0.637 | 全波整流正弦相对于其峰值的平均值 |
| 均方根到峰值因子 | √2 ≈ 1.414 | \(V_{peak} = \sqrt{2}\,V_{rms}\) |
| 硅二极管压降 | ~0.7 V | 标准整流二极管的典型正向压降（如 1N400x） |
| 肖特基二极管压降 | ~0.3 V | 压降较低，产热少，适用于低压电源 |
| 锗二极管压降 | ~0.3 V | 较早的技术，正向压降低 |
| 纹波频率 | 2 × 电源频率 | 50 Hz 电网为 100 Hz，60 Hz 电网为 120 Hz |
变量单位
| 字段 | 变量 | 单位 |
|---|---|---|
| vpeak | 峰值输入电压 \(V_{peak}\) | 伏特 (V) |
| vdiode | 二极管正向压降 \(V_{diode}\) | 伏特 (V) |
| iload | 负载电流 \(I_{load}\) | 安培 (A) |
| freq | 电源频率 \(f\) | 赫兹 (Hz) |
| cap | 滤波电容 \(C\) | 法拉德 (F)；通常以微法拉 (µF) 输入 |
平均直流输出（无滤波电容）为 \(V_{DC} = \frac{2 V_{peak}}{\pi} - 2 V_{diode}\)。加入滤波电容后，输出上升至接近峰值减去两个二极管压降，峰峰纹波可估算为 \(V_{r(pp)} = \frac{I_{load}}{2 f C}\)，其中 \(2f\) 是纹波频率。
解释您的结果
平均直流对比峰值直流。不使用滤波电容时，输出是一系列半正弦脉冲，其平均值为 \(\frac{2 V_{peak}}{\pi} - 2 V_{diode} \approx 0.637\,V_{peak}\) 减去两个二极管压降。加入滤波电容后，电容将输出保持在接近峰值，即 \(V_{peak} - 2 V_{diode}\)，此时有意义的数值变成该峰值加上其上叠加的纹波。
峰峰纹波的含义。峰峰纹波是指电压在充电脉冲之间的下降量，直到下一个脉冲将其充回的幅度。以百分比表示，纹波 % = \(\frac{V_{r(pp)}}{V_{DC}} \times 100\)。例如，15.6 V 输出上有 1.0 V 纹波约为 6.4 %。后级线性稳压器可以容忍中等纹波，只要谷值保持在稳压器的压降电压之上，但敏感模拟电路需要纹波远低于 1 %。
降低纹波需要更大的 C 或更高的 f。由于 \(V_{r(pp)} = \frac{I_{load}}{2 f C}\)，您可以通过增加滤波电容或在更高的纹波频率下工作来降低纹波（60 Hz 电源的纹波频率为 120 Hz，相比相同电容的 50 Hz 电源的纹波频率，纹波减少约 17 %）。除非您的负载实际上消耗的电流减少，否则不能通过降低负载电流来减少纹波。
警告信号。如果计算器报告纹波达数伏，说明电容对所抽取的电流来说太小了——输出谷值可能下降到太低，使稳压器无法保持其目标值，导致嗡鸣或不稳定。增加 C 直到纹波变为直流输出的一个很小部分。
近似说明。这些结果假定二极管为理想二极管，具有固定的正向压降，负载相对于变压器能力处于轻中等水平，且采用简单的线性放电纹波模型。真实电源具有变压器绕组电阻、二极管动态电阻和电容器 ESR，这些都会增加压降并改变纹波形状，因此应将这些数据视为设计估计值而非精确值。
常见问题
为什么纹波公式里用 2f？桥式整流器在每个交流周期会产生两个脉冲，因此电容的充电频率是半波电路的两倍，纹波也随之减半。
应该用峰值还是有效值？用峰值。整流桥承受的是瞬时峰值电压。对于正弦波，有效值 RMS × 1.414 = 峰值。
为什么要减去两个二极管压降？在全波桥式整流中，电流始终要串联流过两个二极管，因此输出电压会同时被这两个二极管的正向压降拉低。
