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電源供應器110V / 220V切換開關的討論

2018-4-29 02:01 PM| 發佈者: wish| 查看: 3934| 評論: 0|原作者: wish

摘要: 其實要談這個話題之前，必須先對整流電路做一個說明，了解了再講這個比較洽當，但是整流電路在舊文中已經有了，不清楚的朋友可以先看舊文後再來看這篇。沒有PFC的ATX電源供應器後方都有一個110V/220V的切換開關，不 ...

其實要談這個話題之前，必須先對整流電路做一個說明，了解了再講這個比較洽當，但是整流電路在舊文中已經有了，不清楚的朋友可以先看舊文後再來看這篇。
沒有PFC的ATX電源供應器後方都有一個110V/220V的切換開關，不知道大家有沒有想過它的原理？這次我們來探討這個問題，當中我也會穿插照片給大家看，有圖為輔，大家應該會更加了解。

我們先從橋式整流的基本電路開始吧！
圖︰ATX_1

上圖是一個橋式整流的基本電路，如果我問大家，交流輸入為220V，那C1上的電壓應該為多少？相信大家都會回答約300V(220*1.414=311)，要注意的是，這個電壓是峰值。
那如果要用一個開關做110V/200V切換的話，那我們要怎麼做呢？大家想一下，以上圖為例，如果你改用110V輸入，那C1上的電壓變成多少？當然是約150V嘛(110*1.414=155)！是的！就是因為用110V會少了一半的電壓，所以我們要讓切換開關位置在110V時，可以升壓到300V，這樣才可以正常的工作。想法很簡單，但是要如何實現呢(千萬不要告訴我在電源供應器前，加一個隔離變壓器喔！)？大家有沒有注意到，沒有PFC的電源供應器一定有兩個電容，這兩個電容器就是答案。
我們把上面的圖改一下︰
圖︰ATX_2

大家覺得上面那兩張圖除了多一個電容器外有什麼差別？沒有差別，只是如果只用一個電容器，它的耐壓值要用到400V才安全，但是多串了一個電容器，電容器的耐壓可以只用到200V就可以了。我們再把圖改一下︰
圖︰ATX_3

上圖這樣就可以實現110V/220V切換的功能了。
大家看上圖，如果AC輸入是220V，而SW是在打開(OFF)的位置，那C1與C2上的電壓總和是不是300V？這應該沒問題才對。
但是如果輸入電壓是110V，而SW也是打開(OFF)狀態，那C1與C2上的電壓總和是則只有剩下150V，這時電源供應器因為電壓太低，是不會工作的。
那我們把SW閉合(ON狀態)，輸入電壓也是110V時，橋式整流器就發生變化了，大家看下圖︰
圖︰ATX_4

綠色為當輸入電壓為正半波的電流走向，橙色為當輸入電壓為負半波時的電流走向，大家先看一次。
大家有沒有發現，當正半波時，橋式整流器只有用到D1，而當負半波時，橋式整流器則只有用到D4，也就是橋式整流器裡面四支整流二極體只用到兩支。
了解了嗎？原來當開關切在110V位置時，它只有剩下半波整流的效用而已，所以，當SW切在110V處時，事實上電路已經被更改為半波整流，而這兩個電容器應該稱為倍壓器。

紙上談兵過後，我們來實驗一下比較有印象。

因為直接從220V做實驗比較危險，所以我用一個小變壓器來模擬，請看下圖︰
圖︰01

01[800x600].jpg

上圖中的小變壓器是多繞組的，我只要用它的0V與3V這組，這組3V就表示220V輸入，再來我用一個橋式整流器整流，並將0V與3V接橋式整流器的交流輸入端，直流輸出端則串聯兩支10K電阻，為什麼要用電阻而不用電容？因為用電容就有濾波功能，而看不到波形了，最後把示波器的探棒接在橋式整流器直流輸出的正端與負端，這時示波器顯示的波型就如下圖︰
圖︰02

02[800x600].jpg

這不是正弦波喔！它叫做脈動直流，請注意看上圖中右邊有一個我標上的紅色圓圈，它裡面有一個箭頭，它是示波器的底線(0電位)，證明它不是交流電壓了。
接著示波器探棒的正端不動，負端接往兩支電阻交接處，或示波器探棒的負端不動，正端接往兩支電阻的交接處，則波形變成下圖︰
圖︰03

03[800x600].jpg

圖︰04

圖︰05

果然電壓少一半了，也就是兩支電阻上電壓值的和，等於圖︰02。接著我在變壓器的0V與兩支電阻的交接處接一條導線，這條導線就是110V/220V的切換開關。如下圖︰
圖︰06

06[800x600].jpg

這時波形變成下面這樣了。
圖︰07

07[800x600].jpg

如果從一開始你有看明白，這時候你應該很清楚了。原來110V/220V的切換開關就是那條黃色導線，而且接了這條導線後就變成半波整流了，而且電壓也因為倍壓器而變高一倍。

如果沒有示波器，我們也可以用三用電錶實驗一下，但是沒有波形可以看，只能從電壓高低研判。
我把電阻改成兩個電容器(就是C1與C2)，下面的照片因為拍的太高，沒有拍到電容比較抱歉！
圖︰08

08[800x600].jpg

上面顯示的電壓是4.xV，我再把那條黃色導線接上︰
圖︰09

09[800x600].jpg

哇！變成7.xV了。所以當我們切入這個開關時，而輸入電壓降低一倍(110V)，C1與C2上的電壓總和仍然還是300V。
看到這裡不知道大家了解那個開關的用途了嗎？

最後我要講上次那篇，樹昌CS-300電源供應器無5VSB維修實例的例子，我們先看一下當時我拍的照片︰
圖︰A1

A1[800x600].jpg

圖︰A2

上面右邊那兩個紅色圓圈就是110/220V切換開關的位置，圖A2那兩個紅色圓圈的二極體就是短路故障的二極體，我把它換為1N5407，它是3A的比較耐用，大家有沒有想過為什麼會電光一閃？我再畫一張圖給大家看一下︰
圖︰ATX_5

大家對照綠色箭頭，因為D1短路了，所以等於C1並上了110V市電，這下不電光一閃才怪，不過為什麼連D3也一起短路了？我一時也想不出所以然。修理東西也好，研究電路也罷，我們應該要有追根究底的精神，而不是修好就好了，當然有的故障問題是無解的。

再來有人提到偷料的問題，到底是不是用四支二極體算偷料，而使用橋式整流器才不算偷料，這個問題我想並不是這樣，橋式整流器裡面也是四支二極體組成，用四支二極體的費用不見得比一個橋式整流器便宜，這要看是用那一種廠牌及型號，其實用四支二極組成也有好處，如果只壞一支或兩支，那你只要換壞的部份即可，但是如果用橋式整流器，那你就整個換掉了。