直流電源直流電源組員組員 : 4980J014 : 4980J014 張登翔張登翔 4980J034 4980J034 蔡岳城蔡岳城

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目錄目錄 直流電的簡述直流電的簡述

直流電源發展簡史直流電源發展簡史

直流電與交流電直流電與交流電

直流電源應用及測量儀器直流電源應用及測量儀器

電源供應器種類簡介電源供應器種類簡介

自製自製 5V5V 直流電源供應器直流電源供應器

直流電的簡述直流電的簡述 直流電直流電（（ Direct CurrentDirect Current ，簡稱，簡稱 DCDC ，又稱，又稱恆定電恆定電

流流））是指方向不隨時間發生改變的電流，但電流大小可能不是指方向不隨時間發生改變的電流，但電流大小可能不固定，而產生波形。固定，而產生波形。

直流電的電荷在一個電路中沿著單一方向流動，所通過直流電的電荷在一個電路中沿著單一方向流動，所通過的電路稱直流電路，它是由直流電源和電阻構成的閉合的電路稱直流電路，它是由直流電源和電阻構成的閉合導電迴路，在該電路中，形成恆定的電場。導電迴路，在該電路中，形成恆定的電場。

在電源外，正電荷經電阻從高電勢處流向低電勢處，而在電源外，正電荷經電阻從高電勢處流向低電勢處，而在電源內，靠電源的非靜電力的作用克服靜電力，再從在電源內，靠電源的非靜電力的作用克服靜電力，再從低電勢處到達高電勢處，如此迴圈構成閉合的電流線。低電勢處到達高電勢處，如此迴圈構成閉合的電流線。

所以，在直流電路中，電源的作用是提供不隨時間變化所以，在直流電路中，電源的作用是提供不隨時間變化的恆定電動勢，為在電阻上消耗的焦耳熱補充能量。的恆定電動勢，為在電阻上消耗的焦耳熱補充能量。

直流電源發展簡史直流電源發展簡史 早期工程師們致力於研究直流電，而發電站的供電範圍早期工程師們致力於研究直流電，而發電站的供電範圍

也很有限，而且主要用於照明，還未用作工業動力。也很有限，而且主要用於照明，還未用作工業動力。

18821882 年，愛迪生電氣照明公司 在倫敦建立了第一座的年，愛迪生電氣照明公司 在倫敦建立了第一座的發電站，安裝了三台發電站，安裝了三台 110110 伏的「巨漢」號直流發電機，伏的「巨漢」號直流發電機，這是愛迪生於這是愛迪生於 18801880 年研製的，這種發電機可以為年研製的，這種發電機可以為 15001500個個 1616 瓦的白熾燈供電。瓦的白熾燈供電。

但是隨著科學技術和工業生產發展的需要，電力技術在但是隨著科學技術和工業生產發展的需要，電力技術在通信、運輸、動力等方面逐漸得到廣泛的應用，社會對通信、運輸、動力等方面逐漸得到廣泛的應用，社會對電力的需求也急劇的增大。電力的需求也急劇的增大。

由於使用者的電壓不能太高，因此要輸送一定的功率，由於使用者的電壓不能太高，因此要輸送一定的功率，就要加大電流（就要加大電流（ PP ＝＝ IUIU ）。）。

然而電流愈大，輸電的線路發熱就愈厲害，損失的功率然而電流愈大，輸電的線路發熱就愈厲害，損失的功率就愈多，損失在輸電導線上的電壓也大，離發電站愈遠就愈多，損失在輸電導線上的電壓也大，離發電站愈遠的使用者，得到的電壓也就相對愈低，這些弊端，限制的使用者，得到的電壓也就相對愈低，這些弊端，限制了電力的應用，促使人們探討用交流輸電的問題。了電力的應用，促使人們探討用交流輸電的問題。

愛迪生雖是個偉大的發明家，但他並未受過正規教育，愛迪生雖是個偉大的發明家，但他並未受過正規教育，缺乏理論知識，阻礙了他對交流電的理解，所以在交、缺乏理論知識，阻礙了他對交流電的理解，所以在交、直流輸電的爭論中，成了保守勢力的代表，認為交流電直流輸電的爭論中，成了保守勢力的代表，認為交流電的危險，不如直流電來的安全。的危險，不如直流電來的安全。

他打比方說，沿街道敷設交流電纜，簡直是埋下地雷，他打比方說，沿街道敷設交流電纜，簡直是埋下地雷，並還作了用高壓交流電擊死野狗、野貓的實驗，而當時並還作了用高壓交流電擊死野狗、野貓的實驗，而當時紐約州法院一項法令，用通以高壓交流電的電椅之電刑紐約州法院一項法令，用通以高壓交流電的電椅之電刑來執行死刑，剛好幫了愛迪生佐證，來執行死刑，剛好幫了愛迪生佐證，在他的反對之下，在他的反對之下，交流輸電遇到了很大的阻礙。 交流輸電遇到了很大的阻礙。

但為了減少輸電線路中電能損失，只能在發電站將電壓但為了減少輸電線路中電能損失，只能在發電站將電壓升高，到了使用者地區時再把電壓降下來，這樣就能在升高，到了使用者地區時再把電壓降下來，這樣就能在低損耗的情況下，達到遠距離送電，而要改變電壓只有低損耗的情況下，達到遠距離送電，而要改變電壓只有採用交流輸電才行。採用交流輸電才行。

18881888 年，費朗蒂 設計的大型交流電站開始輸電，他用年，費朗蒂 設計的大型交流電站開始輸電，他用鋼皮銅心電纜將鋼皮銅心電纜將 11萬伏的交流電，送往相距萬伏的交流電，送往相距 1010 公里外公里外的市區變電站，並降為的市區變電站，並降為 25002500 伏後，再分送到各街區的伏後，再分送到各街區的二級變壓器，降為二級變壓器，降為 100100 伏供用戶照明，之後，俄國的多伏供用戶照明，之後，俄國的多利沃 多布羅沃斯基 又於利沃 多布羅沃斯基 又於 18891889 年，最先製出了功率年，最先製出了功率 100100瓦的三相交流發電機，並被德、美推廣應用，高壓交流瓦的三相交流發電機，並被德、美推廣應用，高壓交流輸電的優越性在全世界迅速發展。輸電的優越性在全世界迅速發展。

2020世紀世紀 5050 年代後，年代後，由於遠距離大容量的輸電線路、電由於遠距離大容量的輸電線路、電網增大，網增大，交流輸電所受到同步運行穩定性的限制，交流輸電所受到同步運行穩定性的限制，在技在技術經濟比較結果下表明，直流輸電有術經濟比較結果下表明，直流輸電有較好的經濟效益以較好的經濟效益以及優越的運行特性，因此直流輸電又重新被人們所重視。及優越的運行特性，因此直流輸電又重新被人們所重視。

直流電與交流電直流電與交流電 直流電 直流電 是方向不隨時間變化的一種電，通常又可分為是方向不隨時間變化的一種電，通常又可分為脈動直流電和穩恆電流。脈動直流電中有交流的成分，脈動直流電和穩恆電流。脈動直流電中有交流的成分，可通過電容來去除。 穩恆電流則是比較理想的，大小可通過電容來去除。 穩恆電流則是比較理想的，大小和方向都不會有變化。和方向都不會有變化。

交流電 交流電 是大小和方向都隨時間變化的一種電，它是用是大小和方向都隨時間變化的一種電，它是用交流發電機發出的，在發電過程中多對磁極是按一定的交流發電機發出的，在發電過程中多對磁極是按一定的角度均勻分佈在一個圓周上，使得發電過程中各個線圈角度均勻分佈在一個圓周上，使得發電過程中各個線圈切割磁力線，由於具多對磁極，每對磁極產生的磁力線切割磁力線，由於具多對磁極，每對磁極產生的磁力線被切割產生的電壓、電流都是按弦規律變化，所以能夠被切割產生的電壓、電流都是按弦規律變化，所以能夠不斷的產生穩定的電流。交流電有許多的頻率，但是有不斷的產生穩定的電流。交流電有許多的頻率，但是有些波形的交流電不是導體切割磁力線產生的，而是電容些波形的交流電不是導體切割磁力線產生的，而是電容充放電、開關電晶體工作 等等所產生的。 充放電、開關電晶體工作 等等所產生的。

直流電源應用及測量儀器直流電源應用及測量儀器 日常生活中，電池提供的電流就是直流電。日常生活中，電池提供的電流就是直流電。 直流電源有化學電池，燃料電池，溫差電池，太陽能電直流電源有化學電池，燃料電池，溫差電池，太陽能電池，直流發電機等。池，直流發電機等。

直流電主要應用於各種的電子儀器，電解，電鍍，直流直流電主要應用於各種的電子儀器，電解，電鍍，直流電力拖動等方面。電力拖動等方面。

利用直流電，將正、負極插入水中，進行水的電解，在利用直流電，將正、負極插入水中，進行水的電解，在負極使水電解為氫氣，正極則使水電解為氧氣。負極使水電解為氫氣，正極則使水電解為氧氣。

要測量直流電路中的電流、電壓、電阻、電源電動勢等要測量直流電路中的電流、電壓、電阻、電源電動勢等物理量的儀錶稱為直流儀錶。 常用的儀表有 物理量的儀錶稱為直流儀錶。 常用的儀表有 電流計，電流計，安培計，伏特計，電橋，電勢差計 安培計，伏特計，電橋，電勢差計 等。等。

電源供應器種類簡介電源供應器種類簡介 電源供應器種類非常多，常見的有雙電源供應器、鐵盒電源供應器種類非常多，常見的有雙電源供應器、鐵盒

電源供應器、整流變壓器、自製電源供應器。電源供應器、整流變壓器、自製電源供應器。 下圖所示為一般實驗室最常使用這類的雙電源供應器，下圖所示為一般實驗室最常使用這類的雙電源供應器，擁有兩個電源輸出，每個電源輸出最高為擁有兩個電源輸出，每個電源輸出最高為 3030 伏特，彼伏特，彼此可以互相串、並聯使用，輸出電壓的穩定效果佳，但此可以互相串、並聯使用，輸出電壓的穩定效果佳，但是價格偏高，攜帶不易。是價格偏高，攜帶不易。

下左圖所示為鐵盒直流電源供應器，即是一般俗稱的下左圖所示為鐵盒直流電源供應器，即是一般俗稱的「鐵盒子」，為單一電壓電源供應器，輸出電壓穩定，「鐵盒子」，為單一電壓電源供應器，輸出電壓穩定，可依自身需求購買所需電壓大小，價格約數百至數千元可依自身需求購買所需電壓大小，價格約數百至數千元不等。不等。

上右圖所示為整流變壓器，通常使用在隨身聽、充電器上右圖所示為整流變壓器，通常使用在隨身聽、充電器等，價格較便宜，但輸出效果不佳。等，價格較便宜，但輸出效果不佳。

下圖所示為自製簡易電源供應器，電源輸出效果尚可，下圖所示為自製簡易電源供應器，電源輸出效果尚可，價格便宜，製造彈性佳，可依照本身需求，設計所需的價格便宜，製造彈性佳，可依照本身需求，設計所需的電源供應器。 電源供應器。

自製自製 5V5V 直流電源供應器直流電源供應器 大多數的感測器及訊號處理都需要使用直流電源，我們大多數的感測器及訊號處理都需要使用直流電源，我們將介紹如何自製設計簡易的將介紹如何自製設計簡易的 5V5V電源供應器。電源供應器。

5V5V電源供應器基本電路原理為變壓器電源供應器基本電路原理為變壓器 T1T1將將 110110 伏特降伏特降壓到壓到 1212 伏特交流電，經過橋氏整流器伏特交流電，經過橋氏整流器 D1D1 到到 D4D4 變為直變為直流電壓，電解電容作為調整濾波用途，流電壓，電解電容作為調整濾波用途， IC 7805IC 7805 的內部的內部線路將輸入的電壓調整為線路將輸入的電壓調整為 5V5V的輸出電壓。的輸出電壓。 ((電路圖如電路圖如下下 ))

下表所示為自製下表所示為自製 5V5V電源供應器所需要的電子零件名稱電源供應器所需要的電子零件名稱與數目，這些電子零件的價格非常便宜，總花費在與數目，這些電子零件的價格非常便宜，總花費在 150150元以下，而變壓器零件可重複使用，可說是一個相當便元以下，而變壓器零件可重複使用，可說是一個相當便宜與實惠的自製電源供應器。宜與實惠的自製電源供應器。

自製自製 5V5V電源供應器中電源供應器中 T1T1 變壓器主要功能，是將變壓器主要功能，是將 110110 伏伏特交流電壓降為特交流電壓降為 1212 伏特交流電壓。 如下圖所示，輸入伏特交流電壓。 如下圖所示，輸入端連接端連接 110110 伏特，對於三插頭電源而言，綠色接地線必伏特，對於三插頭電源而言，綠色接地線必須連接到金屬的機殼； 而輸出端有三個接點，分別為須連接到金屬的機殼； 而輸出端有三個接點，分別為 112V2V、、 00 、、 12V12V，將，將 12V12V的接點互相與橋氏整流器的的接點互相與橋氏整流器的 aa、、b b 連接即可。連接即可。

橋氏整流器是由四個橋氏整流器是由四個 1N54041N5404矽二極體組合而成，二極矽二極體組合而成，二極體的功用就是電流只能從單一方向流過，下圖是體的功用就是電流只能從單一方向流過，下圖是 1N54041N5404的矽二極體的外型與表示符號，在焊接電路時，必須特的矽二極體的外型與表示符號，在焊接電路時，必須特別注意其正負方向性。別注意其正負方向性。

電容器是用來儲存與釋放電能，一般電容器會將電容值電容器是用來儲存與釋放電能，一般電容器會將電容值直接標示於外殼，若有極性也會標示出來，不然就是用直接標示於外殼，若有極性也會標示出來，不然就是用長短腳來表示。下圖所示為長短腳來表示。下圖所示為 2200μF2200μF、、 16V16V的電解電容，的電解電容，較長的接腳代表正端，在此自製的電源供應器電路裡，較長的接腳代表正端，在此自製的電源供應器電路裡，功能為調整濾波用途。功能為調整濾波用途。

IC 7805IC 7805 是一種穩壓是一種穩壓 ICIC ，經由內部線路處理，將輸入的，經由內部線路處理，將輸入的電壓調整為電壓調整為 55 伏特的輸出電壓。 下圖所示，伏特的輸出電壓。 下圖所示， InputInput 連連接接 5V5V電源電路圖的電源電路圖的 11 號位置，號位置， OutputOutput 連接連接 22 號，號， GndGnd連接連接 33 號地線共接點。號地線共接點。

下圖為自製的下圖為自製的 5V5V電源供應器成品圖，可以加裝散熱片電源供應器成品圖，可以加裝散熱片在在 IC 7805IC 7805 上來幫助散熱。注意要妥善處理高壓與本線上來幫助散熱。注意要妥善處理高壓與本線路連接的部份，此外如要有良好的隔離設施，可將整體路連接的部份，此外如要有良好的隔離設施，可將整體電路裝在一控制盒裡。電路裝在一控制盒裡。