7.5V來接12V的風扇(改裝問題)

[wilbert]

我想用舊的手機充電器當電源，如7.5V來接12V的風扇..會不會有問題

[zerofang]

電壓表還是有阻抗
雖然理想電壓表內阻無限大，但是現實上沒有那種東西
還是會因為接上電壓表導致放電的行為
這也就是漣波會產生的原因
基本上負載接上去後，漣波的波形會偏向鋸齒波
接上電壓表這個大負載，充電快，放電慢
形成一個上升速度快，下降速度慢的鋸齒波

小Z剛才也隨手拿了一個額定輸出12V 1A的ADAPTER用數位電表量測
結果量測電壓是15.3V
如果能夠用全波整流的1.414倍來解釋的話
那小Z就不知道實驗數據誤差到底是哪裡產生的了

所以小Z的異議在這點
這個漣波不可能是全波整流的正弦波
不能使用1.414倍來解釋這個數據

Z大的理論沒錯，可是不是用在這裡。
請注意小弟說的「積分電容」....
積分，就是電壓積到最高值。

至於數位電表取用電流，一般幾百塊的普通產品，
輸入阻抗至少50M，泥幾乎可以當它是不取用電流。

還有就是ADAPTER的標稱，往往配合不同產品而異，
同樣的標稱值，不一定電壓/電流相同，
這就是為什麼廠商往往會在ADAPTER上註明「xx專用」。
泥只量了一個ADAPTER，再多量幾個就明白了。

[zerofang]

小Z知道W兄說的是雙斜坡式的DVM
裡面有個積分電路，取得到的數值是這個交直流電壓的最大值
但是小Z反對的地方，就是這個1.414倍率的說法
因為波形輸入DVM的時候，已經不是正弦波了
不可以使用這個倍數來換算其有效值
算出來的數據一定是錯誤的
(小Z的實驗數據不也是反駁了這個算法嗎)

其實小Z想表達的就是
把整個DVM換成戴維寧，其戴維寧阻抗相當大
電壓源幾乎所有的壓降將會跨在DVM上面
所以得到的電壓將會變大
所以不可以隨便直接量測ADAPTER的數據
因為所得到的電壓將不會準確
量測出來的數據沒什麼意義
(但是可以藉機算出ADAPTER的內阻)

以上來自小Z電儀表學所學到的結論

作者: zerofang

小Z知道W兄說的是雙斜坡式的DVM
裡面有個積分電路，取得到的數值是這個交直流電壓的最大值
但是小Z反對的地方，就是這個1.414倍率的說法
因為波形輸入DVM的時候，已經不是正弦波了
不可以使用這個倍數來換算其有效值
算出來的數據一定是錯誤的
(小Z的實驗數據不也是反駁了這個算法嗎)

呵呵！人是要逼的，一逼就把壓箱子的寶貝拿出來了...
謝謝Z大大拿出壓箱寶貝！
可能小弟早先說的有些粗糙，造成Z大誤解。
這1.4142不是發生在DVM（的積分電容）裡，
而是發生在（變壓器次級的）整流級。

作者: zerofang

其實小Z想表達的就是
把整個DVM換成戴維寧，其戴維寧阻抗相當大
電壓源幾乎所有的壓降將會跨在DVM上面
所以得到的電壓將會變大
所以不可以隨便直接量測ADAPTER的數據
因為所得到的電壓將不會準確
量測出來的數據沒什麼意義
(但是可以藉機算出ADAPTER的內阻)

正是因為所有的壓降全部跨在阻抗無限大的DVM上，
所以要用1.4142 x 變壓器次級AC電壓 - 0.65V二極體壓降（全波）。
這個電壓也不是全無意義啦....
所以小弟要說：量測有負載、無負載電壓....

[zerofang]

作者: wesley99

呵呵！人是要逼的，一逼就把壓箱子的寶貝拿出來了...
謝謝Z大大拿出壓箱寶貝！
可能小弟早先說的有些粗糙，造成Z大誤解。
這1.4142不是發生在DVM（的積分電容）裡，
而是發生在（變壓器次級的）整流級。



正是因為所有的壓降全部跨在阻抗無限大的DVM上，
所以要用1.4142 x 變壓器次級AC電壓 - 0.65V二極體壓降（全波）。
這個電壓也不是全無意義啦....
所以小弟要說：量測有負載、無負載電壓....

那小Z就要問了
如果只考慮到次級線圈
那何必加那個濾波電容呢？

小Z的分析是這樣的
在不加負載的狀態下
濾波電容兩端的電壓將會被充電到"次級線圈電壓峰值 減掉 二極體壓降"
因為沒有放電迴路，所以電容兩端的電壓一直維持在這個數據上
形成定電壓源

但是當加上一個大負載後
這個電容就會以慢速放電，然後跟著次級線圈的電壓爬升而充電
而變成一個"變型鋸齒波"的交直流電
我們所說的漣波，就是指這個交直流電中的交流成分

那我們要分析的，到底是這個"變型鋸齒波"的交直流電呢？
還是次級線圈所提供的全波整流產生的交直流電？
如果只取次級線圈的全波整流電壓，那何必加濾波電容呢？

如果是全波整流產生的交直流電
那沒錯，把電壓波形方程式平方後再積分，然後取平方根
√{∫[(Vm sin wt)^2]dt}
在60Hz的狀態下，是1.414倍沒錯

但是如果是變形鋸齒波
那這電壓波形方程式平方後再積分，然後取平方根
在60Hz的狀態下，絕對不會是1.414倍的
這就是小Z有疑異的地方

[leowang]

看了兩位大大的對話......有好多都是電學專有名詞
看的我"霧沙沙"
之前我拿數位電錶量是17.3V(無負載時量)
今天我就拿類比給他一量 指針跑道17V左右(無負載時量)

[zerofang]

作者: leowang

看了兩位大大的對話......有好多都是電學專有名詞
看的我"霧沙沙"
之前我拿數位電錶量是17.3V(無負載時量)
今天我就拿類比給他一量 指針跑道17V左右(無負載時量)

呵呵，這很正常啦
因為小Z跟W兄討論的這部份已經是電子學較為進階、應用的部份了^^a

至於用類比電表量測結果，是這種狀況小Z也不感意外
因為如果類比跟數位電表量出來的數據差太遠的話
那這電表不就太不可靠了^^a

小弟在想，依公式：次級AC電壓 x 1.4142 - 0.65V（全波二極體壓降）
所以反過來計算，L大大的這顆變壓器，次級AC電壓應該有11.5V囉？
當然，變壓器的繞組比例是固定的，所以輸出電壓會隨著市電的變動而改變，
但還是遠高於標稱值太多。
標稱9V/850mA的變壓器，變壓器次級繞組大約做到（無負載）8.6V就夠了，
經過整流器和電容濾波（也可看做是積分）後為DC11.5V，
在電流輸出到達850mA時，扣除壓降，電壓還能維持在9V以上。
任天堂紅白機裡面自己設有一顆7805做穩壓，供電+5V，穩壓電路壓降+3V，
所以供電壓只要能高於+8V，都能保證機器正常運作。
但是L大大量到的電壓，怎麼可能呢？？
後來小弟注意到：
我幫L大計算的AC值，和小弟計算的DC值，都恰好是11.5V。
這使小弟忽然領略到其中奧妙：
L大大很可能是拿電表的AC檔，去量測ADAPTER的DC輸出啦....
數位表或指針表都一樣，電表裡頭都設有整流二極體將AC轉換為DC來測量。
L大大這種量法，等於整流了兩次，電壓正好是1.4142 x 1.4142 = 2，
次級交流電壓8.6V x 2 ...這...大概就是輸出"無負載"時，L大大量到的17.3V。

**但是當加上一個大負載後，這個電容就會以慢速放電，
然後跟著次級線圈的電壓爬升而充電，而變成一個"變型鋸齒波"的交直流電，
我們所說的漣波，就是指這個交直流電中的交流成分。**

是不是變形鋸齒波，還要看負載而定，
不過有幾個名詞要澄清，"直流加上漣波"，不能夠當作"交流"來看，
電學上的交流AC-Alternating Current，主要定義在越零Cross Zero，
（當然還有其他定義，Z大不要在這上頭給小弟抬槓）
所以，在我們的討論範圍裡，沒有所謂的「"變型鋸齒波"的交直流電」
又，漣波，並不能算是"交直流電中的交流成分"，
除非整流二極體漏電，那麼直流電上面才會出現交流成分。


**那我們要分析的，到底是這個"變型鋸齒波"的交直流電呢？
還是次級線圈所提供的全波整流產生的交直流電？
如果只取次級線圈的全波整流電壓，那何必加濾波電容呢？**

ㄎㄎ....這裡小弟真的是看不懂Z大在說些什麼？？
我不清楚大大為什麼一直在講"變型鋸齒波"，
"變型鋸齒波"變型變得多一些，就會變成正弦波，或者變成"變型正弦波"，
C C....小弟把問題弄得太複雜了。
其實，我看Z大大自己，已經把答案寫出來了，

**把電壓波形方程式平方後再積分，然後取平方根
√{∫[(Vm sin wt)^2]dt} 在60Hz的狀態下，是1.414倍沒錯**


指針式電表/數位電表，其量度/取樣的方式不同。
指針式電表使用高阻值電阻，向被測電源取用0.5~1uA電流（滿度時），
用這個電流通過線圈來驅動指針。
注意，取用電流是持續平均流通著的（假設電壓電流是穩定狀態）；
數位式電表使用一個小數值積分電容，經過非常高阻值的電阻，
向被測電源取用電流，在一定時間內充放電（這裡就是鋸齒波了），
通過AD轉換，得到數據以驅動顯示屏。
注意，數位電表取用電流，用非常嚴格的角度講，勉強算是持續平均的，
因為電容存在內阻，在充放電的過程裡，會造成非線性。
另外，數位電表有「時間係數」，也就是取樣時間，
我們可以看做是：一個時段一個時段（一般約0.5秒）的量測（積分值），
在某些需要量測「快速變化量」的場合，就會發生誤判。

這麼說，不是講數位電表不好，精確度及高阻抗是它的優點，
而且，指針式表頭（指針彈簧）的非線性，更高於積分電容。

[zerofang]

這就是小Z想陳述的變型鋸齒波
1.414倍的理論拿來這個鋸齒波，實在是不合理，煩請W兄指教

[zerofang]

作者: wesley99

L大大很可能是拿電表的AC檔，去量測ADAPTER的DC輸出啦....
數位表或指針表都一樣，電表裡頭都設有整流二極體將AC轉換為DC來測量。
L大大這種量法，等於整流了兩次，電壓正好是1.4142 x 1.4142 = 2，

AC檔位有個電容，會將直流成分濾除
實際量到的，就只會有漣波的因素

作者: wesley99

所以，在我們的討論範圍裡，沒有所謂的「"變型鋸齒波"的交直流電」
又，漣波，並不能算是"交直流電中的交流成分"，

不，是可以這樣解釋的
W兄可以將這個變形鋸齒波用重疊定理去將輸出分成兩個成分
一個是固定的直流電壓，另一個就是交流的漣波電壓了
這種狀況下，所得到的總量，就是小Z所稱的交直流電
這個名詞只有理論的時候才會看到，為了就是讓學習的人容易接受而已

作者: zerofang

AC檔位有個電容，會將直流成分濾除
實際量到的，就只會有漣波的因素

不，AC檔位串接二極體（阻塞一邊的半波），再並聯雙斜率積分電容。
如果用電容濾除（應稱為阻塞）直流，剩下的只是交流漣波，
那電表的測量根本沒有意義。
普通數位電表AD轉換器的前置電路（積分器），只能積分直流，
小弟不敢說沒有交流的製品，不過那可能是幾萬塊的儀表了。
建議Z大可以拆開電表看看，裡面的主晶片大約都是Intersil產品。

作者: zerofang

W兄可以將這個變形鋸齒波用重疊定理去將輸出分成兩個成分
一個是固定的直流電壓，另一個就是交流的漣波電壓了
這種狀況下，所得到的總量，就是小Z所稱的交直流電
這個名詞只有理論的時候才會看到，為了就是讓學習的人容易接受而已

如果Z大的老師用這種方法分析，雖然在初級電子學上可以幫助學生瞭解，
但是爾後進入更深一層的時候，觀念上的偏差反而造成阻礙。
重疊定理，也可以用在「兩個直流上」。
有時我想，英文的dc - direct current我們直譯成「直流」，
往往造成理解上的誤區，似乎直流的曲線，就一定應該是「直」的，
但是，direct的原意，是指「直接提供」電流。

我不能說Z大給的那些圖有錯，那是標準教科書的經典之作，
但請注意：那是電壓圖；還要注意：「直流」的「流」，是「電流」。

最後，Z大說的「變型鋸齒波」，小弟看到圖，終於懂了，謝謝！
這個圖套用Z大說的重疊原理，也可以說是「變型正弦波」耶！

[zerofang]

唉，小Z也是實際做過實驗
並查過以前的課本才會跟W兄這樣解釋

一個AC電壓表
是先經過電容濾掉直流成分
然後再經過反向放大器與二極體的精密整流電路 (這樣才不會被截掉不該截的波形)
然後再經過三段RC LPF電路
才會送到雙斜率DVM
這跟W兄的資料又不符合了

一開始所說的變壓器
如果要使用兩個二極體的話
非得使用中心抽頭式的變壓器，其成本較為昂貴
加諸於二極體的壓降又較大，所以甚少使用
基本上應該是使用橋式全波整流較為合理
但是橋式整流必須要使用四顆二極體
這點又跟W兄的資料有誤

一個脈波訊號送到電容的兩側
電容由脈波提供充電
然後經由負載放電
這本來就是很正常的分析判斷
如果W兄能夠指出錯誤的地方
那煩請W兄多多指教了

關於交直流電的問題
那小Z就要請教W兄了
放大器電路當中
哪一個電路不是將直流分析與交流分析分開
可以直接將總量分析出來的？
難道放大器電路是初級的電子學嗎？
把一個上下擺動的訊號分成交流跟直流成分來分析本來就很正常的
不然何必稱為定理呢

置於電流與電壓的定義
小Z認為沒必要解釋
因為這是一體兩面的東西^^a

作者: zerofang

一個AC電壓表
是先經過電容濾掉直流成分
然後再經過反向放大器與二極體的精密整流電路 (這樣才不會被截掉不該截的波形)
然後再經過三段RC LPF電路
才會送到雙斜率DVM
這跟W兄的資料又不符合了

請上www.intersil.com查資料，我們現在用的數位電表，
七七八八都是它們家的晶片製造的。
Z大大做的實驗可能是專門處理交流信號的，不是量取直流，
因為直流已經被電容濾掉了（還是要糾正一下，是阻塞，英文稱BLOCK）。
請注意我們早先的主題：量取直流。
直流被濾掉/阻塞，那還量什麼ㄋ？
大大作的實驗，小弟還算知道，那是精密量測交流小信號的電路，
為什麼要用反向放大器ㄋ？因為OP AMP的反向輸入阻抗較高；
為什麼要用二極體整流ㄋ？因為交流無法加到DVM上量測，要直流；
為什麼要經過RC電路ㄋ？因為要濾波，看泥要低通、高通、還是帶通，
看泥要幾級、看泥要衰減多少dB、看衰減率pie要多少....；

以上的第二個為什麼，就是小弟前文講的，
其它的部份，是Z大大加上去的，講得更複雜些，不過並非討論的主題。
小弟早先說的，只是簡單了一點，因為實在沒想到會在這個論壇，
會與Z大大一起複習「密爾門電子學」。

作者: zerofang

一開始所說的變壓器
如果要使用兩個二極體的話
非得使用中心抽頭式的變壓器，其成本較為昂貴
加諸於二極體的壓降又較大，所以甚少使用
基本上應該是使用橋式全波整流較為合理
但是橋式整流必須要使用四顆二極體
這點又跟W兄的資料有誤

變壓器取中間抽頭，在大量製造的工廠裡，只加三毛錢。
Z大所知道的昂貴，是從書本上得來的知識，
因為小弟以前讀書時，也是讀到「中間抽頭很昂貴」。
唉！實在不知道這些書的作者是從哪裡獲得的資訊。
二極體一支1N4001要多少錢？
如果Z大大能夠拆100個1A以下的ADAPTER，小弟敢說：
十分之八是中間抽頭，只使用兩支1N4001的全波整流。
至於二極體壓降，Z大的話正好與事實相反，
全波整流，只有一支二極體的壓降0.65~0.7V，
橋式整流，卻有二支二極體的壓降。
看來Z大的基礎電子學，可能要重修喔！

[zerofang]

呵呵，小Z讀的是史密斯電子學喔^^a

不過那不是重點
小Z剛才也拆過小Z的數位電錶，是UMC晶片^^a
這也不是重點

關於電儀表學，是小Z的強項
既然W兄要堅持，那小Z也不多做解釋了
因為再解釋下去，那就是基礎觀念上的問題了
這也不是重點

W兄是否能夠解釋一下
上面所說的充放電波形在哪裡有錯
因為1.414倍，就是出自於這個波形的有效值
如果小Z所分析這個波形沒錯的話
那1.414倍自然就不成立了
煩請W兄賜教