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阿荣是机械专业出身，想在业余时间把电子电路的基本功补上。第一次动手做电源类项目时，他没有直接去做开关电源，而是从经典的 LC 整流滤波电路切入。这个选择比较适合入门：交流变直流需要整流，降低纹波需要滤波，而 LC 滤波又正好把电感和电容两个最常用的无源器件放在同一个电路里。相比单纯用电容滤波，LC 方案在负载电流稍大、对纹波又比较敏感的场合会更有优势，也更容易解释电感为什么能抑制电流突变。

这套 DIY 制作的目标很明确：把一个交流 12V 的低压输入，经过整流桥变成脉动直流，再经过电感和电解电容组成的 LC 滤波器，给负载提供比较平滑的直流电压。制作过程中会用到集成整流桥、工字电感、电解电容、洞洞板、万用表和示波器。只要元件参数选得合理，焊接顺序不出错，最后可以清楚看到整流桥输出端带明显 100Hz 起伏的波形，经过 LC 滤波后接近一条平稳直线。这比单纯背电路图更能理解电源纹波是怎么产生的，又是怎么被压下去的。

1. 为什么整流之后还要加 LC 滤波

1.1 整流解决的是“方向”问题，不是“平滑”问题

交流电的电压方向会周期性变化。家用电器里的变压器或电源适配器，首先要把这种交变电压降到一个合适的低压，然后再通过整流电路得到单向脉动电压。

整流的本质是二极管单向导电。半波整流会把半个周期丢掉，全波整流或桥式整流会把负半周期也“翻”成正半周期。桥式整流是最常见的做法，因为它不需要带中心抽头的变压器，四个二极管或一个集成整流桥就能完成。

如果只看输出波形，桥式整流后的电压并不是稳定直流。它是一串大小不断变化的正向脉冲，每个工频周期里有两个波峰，所以输出电压含有大量 100Hz 的纹波，频率是市电频率的 2 倍。对需要平稳直流供电的电路来说，这种电压直接接上去是不行的。后面那一级“平滑电压”的工作，就交给滤波电路。

1.2 电容滤波能工作，但代价不只有体积

电容最基本的特点是电压不能突变。把它并联在负载两端，当整流输出电压上升时，电容会充电；当输入电压下降到低于电容端电压时，电容又会向负载放电，把电压托住。所以电容滤波之后，输出电压会比脉动电压平滑很多，空载时甚至接近整流输出的峰值。

不过纯电容滤波有几个问题容易被初学者忽略。

第一，电容只在电压峰值附近小角度导通，充电时间很短，导致整流二极管流过的瞬时电流很大。负载越重、电容容量越大，这种电流尖峰越明显。

第二，要降低纹波，通常只能不断加大电容容量。但电容越大，体积和成本越高，上电瞬间的充电浪涌也会更大。

第三，电容滤波后输出带载电压会随着负载电流波动。电容只能靠放电维持电压，如果负载瞬间增大，放电很快，纹波会立刻变大。

因此，在实际电源里，很多人会在整流桥和滤波电容之间串联一个电感，组成 LC 滤波，让电感先把电流变化放慢，再让电容承担稳压任务。

1.3 LC 滤波相当于一个低通网络

电感的基本特点是电流不能突变。当输出电流有波动时，电感会产生反向电动势来抵抗电流变化，所以它对纹波中的高频交流分量呈现出较大阻抗，对直流分量则只有很小的铜线电阻。把电感和后面的滤波电容组合在一起，就构成了一个典型的低通滤波网络。

可以这样理解整条信号链路：

• 整流桥输出的是一串 100Hz 的脉动直流。
• 电感像一道“阻力墙”，对高频纹波阻力大，对直流很容易放行。
• 电容像一个“蓄水池”，负责吸收残余波动，维持负载端电压。
• 两者配合后，100Hz 以及更高频率的纹波被进一步削弱。

LC 滤波的好处是：在同样纹波要求下，电容容量可以不用像纯电容滤波那样加到很大；整流管导通角也会变宽，尖峰电流被抑制；对负载电流变化有一定适应性。缺点则是电感体积大、有直流电阻、成本更高，而且如果元件参数设计不合理，可能会在某个频率产生谐振峰。所以 DIY 时不建议乱选参数，应该先估算转折频率。

2. 用 12V 低压电源做 LC 滤波：参数先算再动手

2.1 先明确电路连接关系，再思考 PCB 布局

这个 DIY 实验不需要一上来就做复杂 PCB。洞洞板足够使用。关键是先把每个节点的连接顺序搞清楚，不要凭印象接线。

常见的 LC 整流滤波结构是：交流输入先接保险丝，再接整流桥；整流桥正极输出串联电感；电感另一端同时连接电容正极和负载正极；整流桥负极、电容负极、负载负极接在一起形成公共地。

可以用下面的文字来描述这条路径，焊接时对照它逐点确认：

变压器二次侧1 -> FU(0.5A 慢断保险丝) -> 整流桥交流输入1 变压器二次侧2 -> 整流桥交流输入2 整流桥正极输出P -> 电感L一端 电感L另一端 -> M点 整流桥负极输出N -> G点 C1正极 -> M点 C1负极 -> G点 负载正极 -> M点 负载负极 -> G点

这里的 M 点是电感之后的滤波输出节点，G 点是公共地。初学者最容易犯的错误是整流桥正极先并一个电容，再把电感串联到负载一侧。那样做电路逻辑就变了，电感不一定参与正常的 LC 滤波，滤波效果会很不理想。正确的做法是让电感串在整流桥与滤波输出节点之间，滤波电容并联在电感后端的 M 点和 G 点之间。

2.2 元件清单要以“耐压、电流、功耗”为准

这个实验的输入只有交流 12V，但元件不能按“12V”直接选。因为整流滤波后空载电压会接近峰值，120V 之类的绝对数值不现实，但选型时仍要留出至少 1.5 倍以上余量。

元件清单可以这样准备：

ac_source: description: 220V 转 12V 的低压交流变压器 current: 额定输出电流 0.5A 以上 safety: 优先使用带绝缘外壳和隔离输出的成品变压器 rectifier: type: 一体化整流桥 1A/600V，或者 4 只 1N4007 note: 确认“~”交流和“+/−”直流输出丝印后再焊接 inductor: type: 工字电感、磁环电感或 EE 型绕线电感 inductance: 10mH 到 100mH current: 额定直流电流不小于最大负载电流 note: 不能只看电感量，还要看直流电阻和饱和电流 capacitor: value: 470uF 或 1000uF voltage: 25V 或 35V note: 电解电容有极性，正极接 M，负极接 G load: value: 100Ω 或 150Ω 功率电阻 power: 至少 5W note: 用于有载测试，避免空载电容长时间带电

如果手头没有一体整流桥，用 4 只 1N4007 也可以。1N4007 的反向耐压和额定电流对这个实验完全够用。但要特别注意，分立二极管组成的桥式整流电路焊起来更容易接错，每次焊接前先用二极管档确认方向。

电感方面，推荐先使用成品滤波电感。如果自己做，要用足够粗的漆包线绕制，不然满载时电感发热会比较明显。对于一个输出 0.15A 到 0.3A 的实验电路，建议选择额定电流 0.5A 以上的电感。

2.3 输出电压和转折频率要先估算

整流电路中有一个很容易误导人的地方：交流 12V 经过整流滤波后，并不是 12V，而是会接近交流峰值并扣掉二极管压降。

交流 12V 的峰值约为 12 乘以 1.414，约 17V。如果使用桥式整流，同一时刻有两个二极管导通，按每个二极管压降约 0.7V 估算，空载峰值大约为 15V 到 16V。加上变压器内部压降和电感直流电阻，带载后可能会降到 13V 到 15V。这是正常的，不是电路故障。

LC 滤波参数可以先用转折频率公式判断。全波桥式整流后主要纹波频率是 100Hz，LC 低通网络的转折频率应该明显低于 100Hz，至少低 3 到 5 倍，才能让纹波得到有效抑制。

下面用一个简单 Python 脚本估算 100mH 电感和 470uF 电容的组合：

import math L = 100e-3 # 电感量，单位 H C = 470e-6 # 电容量，单位 F # LC 转折频率，用于判断滤波频段 fc = 1 / (2 * math.pi * math.sqrt(L * C)) print(f"LC 转折频率约 {fc:.2f} Hz") # 负载约 100 欧姆，电压按 15V 估算，电流约 0.15A I_load = 15 / 100 f_ripple = 100 # 如果只用电容滤波，纹波电压数量级约为 delta_v_c_only = I_load / (f_ripple * C) print(f"纯电容方案纹波数量级约 {delta_v_c_only:.2f} V")

如果只用电容，470uF 电容在 0.15A 负载下纹波可能还有 2V 到 4V。加入 100mH 电感后，100Hz 纹波会再次被明显衰减，输出纹波往往只剩几十到几百毫伏。不过实际测试结果和很多因素有关，所以脚本里的数字只能作为参考，不能当成标准答案。

另外要注意电感的直流电阻。100mH 的电感如果绕线很细，直流电阻可能达到几欧姆。负载电流 0.15A 时，每 1 欧姆直流电阻大约会产生 0.15V 的压降。如果输出电压太低，不要只怀疑整流桥，还要看电感是否吞掉了太多电压。

3. 洞洞板 DIY：焊接顺序和检查点

3.1 工具和安全准备

实验电路使用的是低压交流，但仍然需要强调一次侧安全。如果用的是成品 220V 转 12V 变压器，不要自行拆开一次侧绝缘，也不要在通电时触碰变压器输入引脚。尽量让变压器固定在工作台角落，输出端线径要和负载电流匹配。

需要准备的工具包括：

• 恒温电烙铁，建议使用 30W 到 60W 功率；
• 焊锡丝、助焊笔或松香；
• 斜口钳、剥线钳、镊子；
• 洞洞板一块，尺寸选 7x9cm 或更大的都可以；
• 万用表，最好带二极管档、电容档和 AC/DC 电压档；
• 示波器，用于观察纹波波形；
• 绝缘胶带、热缩管、接线端子。

焊接大电感和大电容之前，先规划好位置。整流桥靠近输入接线端子，电感放在中间，滤波电容放在输出端，负载电阻通过接线端子连接。这样做隔离较清晰，测量时也好下探头。

3.2 焊接顺序要配合检查点

可以在洞洞板上先插元件，不要急着焊。先按照整流桥、电感、电解电容、保险丝、接线端子的顺序摆放。摆放时要注意电解电容正极朝 M 点方向，负极朝 G 点方向。

推荐焊接顺序是：

1. 先焊接整流桥，焊完后用万用表二极管档检查四个桥臂的单向导通性。
2. 再焊接保险丝座和整流桥两端的交流输入线。
3. 焊接电感。电感体积较大，引脚受力后会晃，可以先折弯引脚，再焊固定点和走线。
4. 焊接电解电容。电容是最后靠近输出端的元件之一