電源電路

電源電路

1. 依調整器與負載連接方式 (1) 串聯型

串聯型電壓調整器可以利用流過負載的電流作為控 制因素，藉由控制調整器兩端之電壓，來調整輸出 端電壓，達成調節輸出電壓之功能。

(2) 並聯型

並聯型電壓調整器可以利用負載之端電壓作為控制 因素，藉由控制調整器流過之電流，來調整輸出端 電壓，達成調節輸出電壓之功能。

2. 穩壓 IC

TO-220 型包裝 78xx 系列為正電壓調整器，最後兩位數字為輸出電壓值 79xx 系列為負電壓調整器，最後兩位數字為輸出電壓值 LM340K－xx 正電壓調整器，最後兩位數字為輸出電壓值 LM320T－xx 負電壓調整器，最後兩位數字為輸出電壓值

穩壓電路上之輸入電壓至少應大於輸出電壓 2.5V 以上，輸入電壓若愈大則穩壓 IC 消耗 愈多功率，穩壓電路上之 0.1μF 電容之目的在消除高頻突波或高頻雜訊，大電容量之電 容目的為濾波功能。

3. 電源調整電路

a. 利用運算放大器負回授具有虛短路特性，若稽納二極體崩潰時

得 4K 電阻兩端電位為 6V，則 2K 電阻兩端電位為 3V，故輸 出電壓 Vo為+9V，3.3K 電阻與稽納電流為 mA

K 2.73 3

. 3

6

15  _，

稽納二極體消耗功率6V2.73mA16.38mW，3.3K 電阻消耗 功率3.3K





b. 如圖所示電路是 OPA 並聯穩壓電路，當輸入電壓 Vin=12V 使 稽納二極體 ZD 進入崩潰區且 Vz=5V，利用運算放大器負回授 具有虛短路特性，得 10K 電阻兩端電位為 5V，則 5K 電阻兩 端電位為 2.5V，故輸出電壓 V 為+7.5V，20 歐姆電阻流過電

流 為 225mA 20

5 . 7

12 



 ， 20 歐 姆 電 阻 消 耗 功 率 為





mA V 224.5 15

5 .

225 7 

  ， 電 晶 體 消 耗 功 率 為

W V

mA

P_Q 224.5 7.5 1.68

c. 如圖所示電路為串聯型電壓調整器，其輸出電壓

Vo為

 

V_o K 2 18

1 6 . 0 4 . 6 5 . 0 4 .

5     

 伏特

d. 如圖所示，假設電晶體的導通電壓 VBE=0.7V，稽納(Zener) 二極體的崩潰電壓為 12V，相關計算如下：

(1)V_o＝ ＋V_Z V_BE＝12＋0.7＝12.7V (2) 15V 15 12.7

10 Vo

I  

＝  ＝

10 ＝230mA

(3) 12.7V 1

o L

L

I V

R k

＝ ＝ ＝12.7mA

(4)I_B＋ ＝I_C II_L＝230mA  12.7mA＝217.3mA (5) 217.3mA 217.3mA

1 1 20

B Z

I I

＝ ＝  ＝ ＝

＋ ＋ 10.34mA (6)I_C＝217.3mAI_B＝206.95mA

(7)P_Z＝V_Z I_Z＝10.34mA 12V＝124.08mW (8)P_C＝I_CV_CE＝206.95mA 12.7V＝2.628W (9) 10 歐姆電阻消耗功率為





e.

圖所示之穩壓電路，若 VBE=0.6V，則輸出電流為 1A 時，

過電流保護電路開始工作，利用運算放大器負回授具有虛 短路特性，若稽納二極體崩潰時得 10K 電阻兩端電位為 7V，則 20K 電阻兩端電位為 14V，故輸出電壓 Vo為+21V，

5K 電阻與稽納電流為 mA

K 2.8 5

7

21  _{，稽納二極體消耗功} 率7V2.8mA19.6mW ，5K 電阻消耗功率





K 2.8 39.2

5  ²  ，輸出電流大約 1A 時，過電流 保護電路開始作用

VBE=0.5V)，輸出最高調節電壓時，可變電阻必調至最下 端，即 VR 下 1K 電阻兩端電位為 10V，故 5K 電阻兩端 電位為 50V，所以輸出電壓為 60V(設圖中 Q1~Q5的 VBE=0.5V)。

g. 如圖所示，若 VZ=4.3V，VBE=VD=0.7V，若 限定 Io為 1A 時，則 RS約為 0.7Ω，兩串聯 二極體的主要功能為保護功率電晶體避免 過載。

h. 如圖所示之電路中，電晶體消耗功率約

為

 

100 12 12

20 

 

 ，如果欲使

Vo之電壓由+12V 下降為+10V，則必需 R1改用 6.7kΩ或 R2改用 15kΩ或 Vz 改 為 5V 。

i. 如圖所示之電壓調整器，若

VREF=1.5V，IADJ=100μA，R1=250Ω，

R2=3kΩ，其輸出電壓為

 

V V

V V

V K

A mA

V

V mA I

R REF o

R

8 . 19 3 . 18 5 . 1

3 . 18 3

100 6

250 6 5 . 1

2 2

1





















 





L E E

R C E

EB Z E

EB Z R Z EB R

I R I

V I V

V V V V V V



 













集極電流為定電流電路 決定，即可得一固定之

阻

及射極電 稽納崩潰電壓

之電流與負載電阻無關 故流經負載電阻

E

Z L

R

V

R ,

4. Power Converter AC

AC DC

DC

整流器 控制整流器

Converter

Chopper SMPS,SPS

Inverter UPS

Cyclo converter 截波器

交換式電源供應器

變流器 不中斷電源供應器 變頻器

交流電壓控制器

5. 交換式調整器

(1) 交換式電壓調整器與線性電壓調整器相比，線性電壓調整器之穩壓效果較佳，交換式電壓 調整器之轉換效率較高、體積小、輸出電壓範圍大，但雜訊較大。

(2) 利用電感能量不滅原理解之，電感能量存在磁場中

電壓乘時間平衡論 時間

負電壓 時間

正電壓   













 

^N^_t





V

(3) 電路型態如下，利用脈寬調變(PWM)技術來控制功率半導體的導通時間，藉以控制輸出直 流電壓之昇降

   

SPS

cycle T duty

D T

D V D V

T D V

DT V V

on s a

a a

s

降壓型 ,

1 0 ,

1



















    

SPS

cycle T duty

D T

D D V

V

T D V

V DT V

on s a

s a s

昇壓型 ,

1 0 1 ,

1

1







 











  

返馳式 昇降壓型

昇壓型 降壓型 ,

, , 5 . 0

, , 5 . 0

,

1 0 1 ,

1

SPS V

V D

SPS V

V D

cycle T duty

D T

D D V

V D

T D V DT V

s a

s a on

s c

c a















 











( ) 1. 如圖所示的電路，運算放大器的飽和電壓為±12V，則 Vo 為多少？ (A)-9.9V (B)-6V (C)+6V (D)+12V。 【93 四技二專---電子專二】

( ) 2. 同上題，流經稽納二極體之電流為多少？ (A)0mA (B)10mA (C)20mA (D)30mA。

【93 四技二專---電子專二】

( ) 3. 7815 穩 壓 IC 在 正 常 工 作 時 ， 輸 出 電 壓 等 於 幾 伏 特 ？ (A)81V (B)78V (C)15V (D)5V。 【93 四技二專---電機專二】

( ) 4. 7912 穩 壓 IC 在 正 常 工 作 時 ， 輸 出 電 壓 等 於 幾 伏 特 ？ (A)91V (B)79V (C)12V (D)-12V。 【93 四技二專---電機專二】

( ) 5. 下列有關穩壓 IC 的敘述，何者有誤？ (A)7900 系列為負電壓穩壓 IC (B)7800 系列與 7900 系列的接腳排列不一樣 (C)7805 的輸入電壓不可以超過 10V (D)7912 的輸出電流 可以高達 1 安培。

【92 四技二專---電子專二】

( ) 6. 一般而言，下列有關電壓調整器的說明，何者最不正確： (A)串聯型電壓調整器可以利 用流過負載的電流作為控制因素 (B)並聯型電壓調整器可以利用負載之端電壓作為控制 因素 (C)與交換式電壓調整器相比，線性電壓調整器之穩壓效果較佳 (D)與交換式電壓

調整器相比，線性電壓調整器之轉換效率較高。 【92 四

技二專】

( ) 7. 如下圖所示，VZ ＝6.3 V，VBE＝0.7 V，Vi ＝10～15 V，則在正常工作狀況下，電晶體 C 極與 E 極間所需耐受之最大電壓差為： (A)4.4 V (B)5.6 V (C)9.4 V (D)15。

【92 四技二專】

( ) 8. 如下圖所示中 Vin ＝20 V、RS ＝1 kΩ，稽納二極體 DZ 的參數為 VZ＝9.3 V、IZK ＝1 mA 及 IZM ＝6 mA，若忽略其稽納電阻，且二極體 D1 之膝點電壓(knee voltage)為 0.7 V，則 可讓稽納二極體 DZ 正常運作之最低負載電阻 RL 為： (A)959Ω (B)1.11kΩ (C)1.98kΩ (D)2.5kΩ。【92 四技二專】

( ) 9. 有一電源供給器其電壓為 30V，內阻 2  ，滿載時供之電流 2.5A，則此電壓調整率為：

(A)20％ (B)15％ (C)10％ (D)5％ (E)1％。

【87 四技電子】【84 二技電機專業實務】【73 二專聯招】【81 四技電子】

( ) 10. 在圖電路中，其 Vo 之值為 (A)12.0V (B)10.0V (C)7.5V (D)5.0V。

【90 四技二專】

( ) 11. 一個理想的電流源，其內阻應為 (A)零 (B)隨待測電流改變 (C)隨負載改變 (D)無窮 大。 【88 四技電機】【88 中區夜二專電子】

【89 北區夜二專電機】

( ) 12. 一個理想的電源供應器，其電壓調整率為 (A)50％ (B)100％ (C)25％ (D)0％。

【88 電機保甄】【88 中區夜二專電子】

( ) 13. 一直流電源在無載時，輸出電壓為 20V，滿載時，輸出電壓降為 18V，該電源的電壓調整 率約為 (A)11％ (B)12％ (C)10％ (D)9％ (E)8％。

【89 南區夜二專電子】【89 北區夜二專電機】

( ) 14. 如圖中之限流保護是由那一顆電晶體來達成，其所限制之負載電流約為多少？(假設電晶 體動作時之V_BE約為 0.7V) (A)Q ， 12.5mA (B)₃ Q ，25Ma (C)₂ Q ，50mA (D)₂ Q ，₃ 70mA。 【88 四技電子】

( ) 15. 假設電晶體之V_BE＝0.7V，則如圖所測的I 約為多少？ (A)30mA (B)150mA (C)230mA (D)300mA。 【86 電子保甄】【89 四技推甄電子】

( ) 16. 如圖所示之甲、乙、丙、丁電路，何者是於並聯式電壓調整電路？ (A)甲 (B)乙 (C) 丙 (D)丁。 【90 四技二專---電子】

( ) 17. 如圖所示電路是 OPA 並聯穩壓電路，試問當輸入電壓V 使稽納二極體進入崩潰區且_in V ＝_Z 5V，輸出電壓V_out為多少？ (A)5V (B)7.5V (C)10V (D)12.5V。

【89 四技聯招電子】【89 夜二專北區電子】

( ) 18. 圖中的電路主要是作為何種用途？ (A)定電流源 (B)多諧振盪器 (C)差動放大器 (D)

反相器。 【89 四技聯招電機】

( ) 19. 如圖為穩壓電路，其中積體電路編號 7805 的功能敘述，下列何者正確？ (A)作數位邏輯 閘使用 (B)作運算放大使用 (C)作 15 伏特的穩壓使用 (D)作 5 伏特的穩壓使用。

【90 年四技電機-統一入學測驗】

( ) 20. 供應正 5 伏特電壓的穩壓 IC，其編號為何？ (A)7805 (B)7905 (C)7815 (D)7915。

【89 四技聯招電子】【89 夜二專南區電子】

( ) 21. 供 應 TTL 電 路 之 電 源 ， 應 使 用 下 列 何 種 穩 壓 IC ？ (A)7812 (B)7808 (C)7806

(D)7805。 【87 電機保甄】

( ) 22. 編 號 7915 的 市 售 IC 穩 壓 器 ， 其 穩 壓 輸 出 是 多 少 ？ (A)15V (B)  15V (C)5V

(D)  5V。 【89 四技聯招電機】

( ) 23. 下列敘述何者有誤？ (A)電源調節 IC 可提供穩壓作用 (B)7905.2 IC 提供  5V±2％的電 源 (C)7905.2 IC 有三支腳 (D)7905.2 是負電源調節 IC。

大。 【90 年四技電子-統一入學測驗】

( ) 26. 交換式電源穩定電路，一般是以何種技術來控制功率半導體的導通時間？ (A)橋式整流 (B)截波箝位 (C)脈寬調變 (D)電容濾波。

【89 四技聯招電機】

( ) 27. 如圖電路中，下列敘述何者錯誤？ (A)半導體開關元件導通後再開路時，二極體 D 會導 通 (B)輸出端的電壓有升壓及降壓的功能 (C)輸出電壓可由半導體開關元件的導通時 間來控制 (D)電路的輸出為方波。

【89 四技聯招電機】

( ) 28. 如圖所示之電路，VZ=10V，電流範圍為 10mA ~50mA，則 RL在那一範圍，可使工作電壓 不致發生變化？ (A)0.2k~0.11k (B)0.3k~0.22k (C)0.1k~0.05k (D)0.2k~0.05k。

( ) 29. 如圖所示之穩壓電路，若 VBE=0.6V，則輸出電流為若干時，過電流保護電路開始工作？

(A)0.5A (B)1A (C)1.5A (D)2A。

( ) 30. 如圖所示，此電路為一 (A)並聯式恒值電流供給電源電路 (B)串聯式恒值電流供給電源 電路 (C)自動穩壓電路 (D)直流過載保護電路 (E)電晶體整流電路。

( ) 31. 在圖中，若 IZmin=1mA，ILmax=49mA 則達到穩壓 15V 工作的 RZ最大值為若干？ (A)1kΩ (B)800Ω (C)600Ω (D)240Ω。

( ) 32. 圖中電路，稽納內阻已知 rz=4Ω，RL=40Ω，RS=16Ω，則輸入電壓變化 5V 時，輸出電壓 變化幾伏? (A)0.1 (B)0.5 (C)1 (D)2。

( ) 33. 如圖所示電路，VZ=6.8V，若 RL=2kΩ，則 Vo為 (A)5 伏特 (B)0.7 伏特 (C)6.8 伏特 (D)8 伏特。

( ) 34. 如圖所示，若 V=20 伏，R=1kΩ，RL=1kΩ，DZ之稽納電壓(Zener voltage)為 6V，則 DZ上 散逸的功率 PZ為 (A)40mW (B)44mW (C)48mW (D)52mW (E)60mW。

( ) 36. 如圖為串聯式電壓調整器；若負荷電流 Io升高時，Q1電晶體之基極電流 IB1之值應有何變 化? (A)增大 (B)不變 (C)變小 (D)遞增到無窮大。

( ) 37. 有 關 圖 的 直 流 穩 壓 電 路 ， 哪 一 敘 述 是 錯 誤 的 ? (A)VR1 向 上 移 動 時 ， 輸 出 電 壓 上 升 (B)Q3~R3 的作用為短路保護電路 (C)Q2 的作用為增大負載容量 (D)它是一種串聯式穩 壓電路。

( ) 38. 如圖所示，假設電晶體的導通電壓 VBE=0.6V，稽納(Zener)二極體的崩潰電壓為 7.4V，當 Vi=12V 時電流 I 等於 (A)0.1A (B)0.2A (C)0.4A (D)0.5A (E)0.8A。

( ) 39. 如圖所示之電路中，VZ之電壓為何？ (A)12V (B)6V (C)3V (D)0.7V。

( ) 40. 如圖所示之電路中，消耗在電晶體 Q 上之功率為何 (A)0.4W (B)0.96W (C)1.44W (D)2.0W。

( ) 41. 一直流電源無載時電壓為 30 V，已知電源內電阻為 2 Ω，滿載電流為 2.5 A，則其電壓調 整率為多少？ (A) 5 % (B) 10 % (C) 20 % (D) 25 % 【94 四技二專】

( ) 42. 7805 穩壓 IC 的標準輸出電壓為多少？ (A) – 12 V (B) – 5 V (C) 5 V (D) 12 V 【94 四技二 專】

( ) 43.. 一直流電源無載時電壓為 25 V，滿載電流為 2 A，若電壓調整率為 25 %，則電源等效輸 出電阻為多少？ (A) 1 Ω (B) 1.5 Ω (C) 2 Ω (D) 2.5 Ω【94 四技二專補考】

( ) 44. 下列有關 7812 穩壓 IC 的敘述，何者錯誤？ (A) 輸出電壓為 12 V (B) 較大功率輸出時宜 加散熱片 (C) 具有體積小接腳少容易使用優點 (D) 輸入電壓達 8 V 即可正常工作 【94 四技二專補考】

( ) 45. 如圖所示之定電流源電路，電晶體之 V^EB = 0.7 V，則負載電流 I^L 為多少？(A) 0.5 mA(B) 2 mA(C) 4 mA(D) 6.7 mA【95 四技二專】

( ) 46. 交換式調整器中電感及電容的作用為何？(A) 整流器 (B) 積分器 (C) 微分器 (D) 濾波 器【95 四技二專】

21. (D) 22. (B) 23. (B) 24. (A) 25. (D) 26. (C) 27. (D) 28. (A) 29. (B) 30. (B) 31. (D) 32. (C) 33. (A) 34. (C) 35. (A) 36. (C) 37. (A) 38. (C) 39. (B) 40. (B) 41. (C) 42. (C) 43. (D) 44. (D) 45. (E) 46. (D)

1. V V

V_o 330 9.9 200

6  



 





 



2. V V V mA

I_z 30

200 6 100

6

12 



 





 



 







 

3. 7815 穩壓 IC 在正常工作時，輸出電壓等於+15 伏特 4. 7912 穩壓 IC 在正常工作時，輸出電壓等於-12 伏特

5. 7805 的輸入電壓可以超過 10V，但超過電壓愈高穩壓 IC 消耗功率愈大

6. 類比線性電壓調整器與交換式電壓調整器相比，交換式電壓調整器之轉換效率較高。

7. ^V_CE_max ¹⁵





 

    







 









mA K R V

mA I

K mA I

V V

L L Rs

RL

11 . 9 1

10 9 1 10 1 10

10 20

10 3 . 9 7 . 0

min max

9. (1)V_NL＝30V

(2)V ＝30V_FL 2  2.5A＝25V (3)   

25 25 .% 30

.R

V 100％＝20％

10. V

K V K

V_o 7.5

6 1 3

5 



 







 





11. 理想電壓表內阻為無限大 理想電流表內阻為零 理想電流源內阻為無限大 理想電壓源內阻為零

12. 理想的電源供應器 VFL=VNL，即電壓調整率為零 13.   

18 18 .% 20

.R

V 100％＝11.1％

14. (1)Q 3

(2) _max ³ 0.7V 10

BE L

S

I V

R 

≦ ＝ ＝0.07A＝70mA

max

IL

 ≦70mA 為上限電流

(2) 15V 15 12.7 10 Vo

I  

＝  ＝

10 ＝230mA

17. K V

V_o K 5 7.5 10

5 5  

 18.

流為定電流電路 即可得一固定之集極電

決定 及射極電阻 稽納崩潰電壓

之電流與負載電阻無關

故流經負載電阻 _L , _{Z E} ,

R C E

EB Z E

EB Z R Z EB R

R V

R I R I

V I V

V V V V V V

L E E



 













19. 7805 為正 5 伏特之電壓調整 IC 20. 7805 為正 5 伏特電壓

21. TTL 電路之電源為正 5 伏特電壓，應使用 7805 22. 7915 為負 15 伏特之電壓調整 IC

23. 7905.2 IC 提供  5.2V 的電源

24. 7815 正 15 伏特之電壓調整 IC，7915 負 15 伏特之電壓調整 IC，可設計一個±15V 雙電 源穩壓電路

25. 交換式電源供應器(SPS)的缺點為雜訊大

26. 交換式電源穩定電路，一般是以脈寬調變(PWM)技術來控制功率半導體的導通時間 27. 電路的輸出為直流電

28.     



 R K

R mA V K

V V

L L

11 . 10 0

1 10 . 0

10 20









 

 R K

R mA V K

V V

L L

2 . 10 0

1 50 . 0

10 20

29. V A

I 1

6 . 0

6 . 0

max 

  30.

E BE z

E R

V I V 



E L

C I I

I  

因此負載電流與 RL無關為一定值電流 31. V_inmax 36945V

  V

V_inmin 36927









 

600 49

15 1 45

L z

R mA R mA

V V









 

240 49

15 1 27

L z

R mA R mA

V V

32. ^Vo ^5V¹⁶^4//





mW mA

V

P_z 6 8 48

35. 測量稽納(Zener)二極體之崩潰點，當 DZ達稽納崩潰點時，電壓表之讀數隨 VR 之減少而 下降，卻不隨 VR 之增加而升高

36. 若負荷電流 Io升高時，Q1電晶體之基極電流 IB1變小 37. VR1向上移動時，輸出電壓下降

38.

 

V A V

I V 0.4

10

6 . 0 4 . 7

12 





 

39. V

K K

V_Z K 6

10 10

12 10 







 



40. V_CE 20V 12V 8V K mA

V K

I_E V 120

1 . 0

12 20

12 

 

 

W V

mA

P_Q 120 8 0.96 41.

% 20

% 25 100

25

% 30 100 .

.

25 5 . 2 2 30 30



 



 













FL FL NL FL

NL

V V R V

V

V V

V V

42. 7805 穩壓 IC 的標準輸出電壓為 5 V 43.



 

 

















 



 



5 . 2 2

20 25

20

% 25

% 25 100

% 100 .

.

I V R V

R I V V

V V V

V V

V R V

V

FL NL NL

FL

FL FL

FL FL

FL NL

44. 穩壓 IC 輸入電壓須比輸出電壓高 2~3V 以上才能正常運作 45. 假設稽納二極體崩潰

L

E mA I

k V

I V  



  2

2 7 . 0 7 . 4

驗證: V_i 2mA



