在電源系列教程的第一部分中，我們講解了如何在不花費巨額資金的情況下，設置好測試、修改和使用電源。如今，在第二部分中，我們將重點討論如何測試和使用非穩壓電源（Unregulated Power Supply）。

隨著電子技術的不斷發展，穩壓電源越來越普及，然而，了解和使用非穩壓電源仍然非常有價值。非穩壓電源通常用于一些老舊設備中，我們可以通過它們來了解電源工作的基本原理，盡管它們現在已經越來越少見。

一、什么是非穩壓電源？

非穩壓電源（Unregulated Power Supply）是一種不主動控制其輸出電壓的電源。與穩壓電源不同，非穩壓電源的輸出電壓會隨負載電流的變化而波動。當負載增加時，電壓可能會下降，負載減小時，電壓則可能上升。

盡管現代技術已經使穩壓電源的制造成本降低，非穩壓電源在許多老舊電子設備中依然可以找到。通過學習這些電源的工作原理，能夠幫助我們更好地理解電源設計的基礎概念。

二、非穩壓電源的構造與原理

非穩壓電源通常基于變壓器（Transformer）工作，變壓器通過改變交流（AC）電壓的大小，提供不同的電壓輸出。在許多非穩壓電源中，變壓器會將交流電（AC）轉變為直流電（DC），以供給負載使用。這一過程涉及整流，即將交流電轉為直流電。

1. 變壓器的工作原理

變壓器通過電磁感應的方式改變電壓。交流電流通過變壓器的初級線圈產生交變磁場，這個磁場感應出一個相同頻率的電流在次級線圈中。變壓器的作用是通過改變線圈的匝數比來控制輸出電壓。在50Hz或60Hz的電源頻率下，變壓器會產生較大的電磁感應，因此它們通常比較重，且需要較大的體積。

2. 整流電路

變壓器將交流電壓變換為交流電后，仍然是脈動的交流電。為了使電流適合供給電子設備，我們需要使用整流電路，將交流電（AC）轉化為直流電（DC）。常見的整流組件包括二極管和二極管橋，負責將交流信號轉換為單向的直流電流。

3. 平滑電路

即使是通過整流電路后的直流電，也會存在一些脈動（Ripples），特別是在負載較大的時候。為了解決這個問題，我們使用電容器來平滑電流，減少輸出電壓的波動。電容器在電流上升時儲存能量，電流下降時釋放能量，從而提供一個相對平穩的輸出電壓。

三、測試非穩壓電源

1. 設備和安全注意事項

在進行非穩壓電源的測試時，首先需要確保所有設備的安全連接。測試設備包括萬用表、示波器等工具。示波器連接時，需要特別注意設備的接地問題，避免短路和電擊風險。例如，示波器的負極連接通常是地線，而在AC輸入端則有接地端子（Earth）。如果錯誤地將示波器接入AC輸入端，可能會導致電路斷電或設備損壞。

2. 測試輸入電壓和輸出電壓

在實際測試時，我們首先測試變壓器的輸入和輸出電壓。例如，通過萬用表測量輸入端的交流電壓，確保其為標準的230V（AC）。然后測量輸出端的電壓，這通常會顯示為大約24V（AC），盡管有時會因為變壓器的設計和負載情況，實際輸出電壓會略有不同（例如27V）。這是非常正常的現象。

3. 負載測試

在無負載情況下，電源的輸出電壓通常非常平穩。然而，一旦負載接入電源，輸出電壓將會有所波動。在進行負載測試時，使用功率電阻模擬電源的負載。例如，連接330Ω的功率電阻來測試電源的實際輸出電壓和電流。通過萬用表測量直流電壓和電流，可以看到負載下電壓的變化，尤其是電壓波動（Ripple）的增加。

四、非穩壓電源的應用與局限

非穩壓電源通常適用于對電壓波動不敏感的設備。例如，某些電動工具、舊款電話和其他不要求高穩定性的設備可以使用非穩壓電源。盡管如此，非穩壓電源的一個主要問題是其電壓的波動性和隨著負載變化的電壓下降。對于一些需要穩定電壓的敏感設備，如精密電子儀器和微控制器，非穩壓電源通常是不合適的。

1. 輸出電壓與負載電流的關系

非穩壓電源的輸出電壓通常是一個隨負載電流變化的函數。例如，在輕負載情況下，電壓可能會比標稱值更高，而在重負載情況下，電壓則可能低于標稱值。因此，使用非穩壓電源時，需要確保所連接的負載能承受電壓波動，或者設備本身具備一定的容忍度。

2. 電源波紋與噪聲

電源波紋（Ripple）是非穩壓電源的一個典型問題，特別是在負載較重時。波紋是由于整流后的交流電脈動引起的電壓波動。使用平滑電容可以減少波紋，但波紋仍然存在，且負載越重，波紋越明顯。

五、非穩壓電源的優缺點總結

優點：

1. 簡單和成本低廉：非穩壓電源結構簡單，制造成本較低，適用于一些不需要嚴格電壓控制的應用。

2. 可靠性較高：由于沒有復雜的控制電路，非穩壓電源通常更為耐用，適合長時間運行。

缺點：

1. 輸出電壓不穩定：非穩壓電源的輸出電壓隨負載變化較大，可能不適用于需要穩定電壓的設備。

2. 效率較低：變壓器和整流電路的效率較低，可能導致較高的能量損耗和發熱。

六、溫度與熱管理

在使用非穩壓電源時，溫度管理是一個非常重要的課題。非穩壓電源中的電容器是最容易受熱損壞的元件，尤其是鋁電解電容。這些電容器內部有電解質，長期在高溫環境下工作會導致電解質蒸發，從而使電容器失效。

為了延長電源的使用壽命，保持電源組件的低溫是非常重要的。使用合適的散熱措施（如風扇）來降低電源的溫度，有助于提高電源的可靠性和延長使用壽命。

七、結語

通過本部分的學習，我們了解了非穩壓電源的基本工作原理、測試方法以及其在實際應用中的優勢和局限性。非穩壓電源適用于一些不要求高電壓穩定性的設備，但對于需要精確控制輸出電壓的設備，穩壓電源將是更好的選擇。

在下一部分的教程中，我們將介紹線性穩壓電源，并探討串聯和并聯穩壓器如何更好地控制輸出電壓。敬請期待！