痞酷網_PIGOO

 找回密碼
 立即註冊
搜索
查看: 11487|回覆: 53

電源供應器110/220V切換開關的討論   [複製鏈接]

管理員

鍋蓋式血滴子創始人 ... ... ... ...

Rank: 10Rank: 10Rank: 10

好文
5987
加分
2669
威望
0
回文
13278
積分
22764
發文
6817
UID
3

頂級管理員

發表於 2010-10-8 07:04:11 PM |顯示全部樓層
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110/220V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110/200V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110/220V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



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



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



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110/220V的切換開關。如下圖︰
圖︰06



這時波形變成下面這樣了。
圖︰07



如果從一開始你有看明白,這時候你應該很清楚了。原來110/220V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



上面顯示的電壓是4.xV,我再把那條黃色導線接上︰
圖︰09



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



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。
附件: 你需要登錄才可以下載或查看附件。沒有帳號?立即註冊
17

查看全部評分

腦中真書藏萬卷;掌握文武半邊天。

2012/3月份起,論壇開始放置Google及Yahoo廣告,我們論壇沒有任何財力支援,只靠論壇上放置廣告的收入維持論壇運作,你的舉手之勞可以讓我們提供更好的服務給大家,wish在此謝謝你的支持。

單晶片

黑衣

Rank: 4

好文
252
加分
629
威望
0
回文
634
積分
1298
發文
35
UID
15434
發表於 2010-10-8 07:41:19 PM |顯示全部樓層
超詳細的教學~ 推一個
以前都不知道為什麼會有兩個大電容. 當時想說用一個不是比較省料嗎!?
原來就是用來切換110V/220V 用的
看了這篇文之後整個豁然開朗. 真是太感謝Wish 大了

不過還是有一點小疑慮, 望請W 大解解惑, 黃色導線如範例所示是接在變壓器
0V 那如果接在3V 是不是也是同樣的效果(交流電應該沒有分正負)
上天不會給予人們撐不過去的考驗!!

單晶片

豐原源友

Rank: 4

好文
265
加分
1998
威望
0
回文
427
積分
2445
發文
20
UID
5026
發表於 2010-10-8 08:32:07 PM |顯示全部樓層
類似補蚊燈的線路

管理員

鍋蓋式血滴子創始人 ... ... ... ...

Rank: 10Rank: 10Rank: 10

好文
5987
加分
2669
威望
0
回文
13278
積分
22764
發文
6817
UID
3

頂級管理員

發表於 2010-10-8 09:21:31 PM |顯示全部樓層
回復 2# pemit

正確答案!不管你是接0V或3V都沒有影響。

Rank: 2

好文
0
加分
54
威望
0
回文
135
積分
205
發文
16
UID
3207
發表於 2010-10-8 09:26:42 PM |顯示全部樓層
為什麼以前上課時都聽不懂的東西,現在看來好像就簡單了許多呢?
wish大的講解功力真不是蓋的。

Rank: 4

好文
81
加分
1211
威望
0
回文
173
積分
1387
發文
3
UID
5305
發表於 2010-10-8 10:03:28 PM |顯示全部樓層
感謝wish大詳細的圖文解說
終於又對電源供應器進一步了解
自由自在的遨翔

I/O晶片

天空不是只有你想的那麼大! ...

Rank: 4

好文
686
加分
2233
威望
0
回文
4261
積分
6685
發文
191
UID
5468

印刷電路板會員 初級認證會員

發表於 2010-10-8 11:33:46 PM |顯示全部樓層
以前對這個好奇有研究過 !!

得到了結論是 , 電源供應器最後使用 DC 310 V 左右的電壓 !!

當使用 ac 220  經整流後得 到 dc 310 v  

而使用 ac 110 經整流倍壓後 也是 dc 310 v

所以如果你插上 ac 220v 的電 , 但是 sw 卻切在 110v 的位置 !!

則最後 dc 會是 620 v 左右  ,  而使元件超過了耐壓 !!!

就會 爆 爆  爆  ~~~   可能不只會是電光一閃而已 !!
天才是放對地方的人才 , 蠢才是放錯地方的人才 !!!  

I/O晶片

國立澎湖科技大學電信工程系

Rank: 4

好文
751
加分
2511
威望
0
回文
1137
積分
3711
發文
63
UID
22176
發表於 2010-10-9 12:09:25 AM |顯示全部樓層
原來被動式PFC 之所以會有電壓切換開關和兩顆高耐壓電容串連的原因是這樣啊
因為有看過有的POWER只有一顆高耐壓電容的
謝謝WISH大大的詳細圖文解說這電路的功能和其工作原理,讓小弟獲益良多
這篇是經典的文章啊~

Rank: 5Rank: 5

好文
820
加分
2122
威望
0
回文
6844
積分
9060
發文
94
UID
1718
發表於 2010-10-9 02:17:31 AM |顯示全部樓層
如果大電容壞了而用不到220V就可以移植一顆過來用囉?

好文
600
加分
816
威望
0
回文
5090
積分
6053
發文
147
UID
5342
發表於 2010-10-9 09:33:47 AM |顯示全部樓層
w大您負半周的路徑好像畫錯了?
這是220V時的電流流向圖,紅色為正半周路徑,綠色為負半周路徑。開關是處於off的狀態,也就是open開路。

這是110V時的電流流向圖,同樣的,紅色為正半周路徑,綠色為負半周路徑。開關是處於on的狀態,也就是short開路。
附件: 你需要登錄才可以下載或查看附件。沒有帳號?立即註冊
千金難求珍寶,家和易得歡笑;人生自是有情癡,願做雙飛鳥。情兩難分付,是一絲煩惱;驀然回首神仙地,還道人間好。

管理員

鍋蓋式血滴子創始人 ... ... ... ...

Rank: 10Rank: 10Rank: 10

好文
5987
加分
2669
威望
0
回文
13278
積分
22764
發文
6817
UID
3

頂級管理員

發表於 2010-10-9 12:31:33 PM |顯示全部樓層
回復 10# s10274chen

你再仔細看一次,我有畫錯嗎?第四張圖我只有畫110V,並沒有畫220V。

好文
600
加分
816
威望
0
回文
5090
積分
6053
發文
147
UID
5342
發表於 2010-10-9 01:03:33 PM |顯示全部樓層
回覆 11# wish

啊!w大,我看懂您畫的意思了!並沒有畫錯,是不是表示的方式是「逆向思考」,其實路徑還是對的。

Rank: 4

好文
154
加分
1343
威望
0
回文
471
積分
1848
發文
34
UID
2636
發表於 2010-10-9 04:27:19 PM |顯示全部樓層
這是切換式的 110/220電壓,若那種 110~240v不需切換的萬國電源,是怎樣的工作電路呢?這兩種電壓輸入方是在我們手上的電源供應器裡經常都會碰到,懇請 wish大大能繼續開釋指導。

管理員

鍋蓋式血滴子創始人 ... ... ... ...

Rank: 10Rank: 10Rank: 10

好文
5987
加分
2669
威望
0
回文
13278
積分
22764
發文
6817
UID
3

頂級管理員

發表於 2010-10-9 04:31:45 PM |顯示全部樓層
回復 12# s10274chen

我知道以你的程度來說,應該只是一時看花,再想一下你就會了解。

管理員

鍋蓋式血滴子創始人 ... ... ... ...

Rank: 10Rank: 10Rank: 10

好文
5987
加分
2669
威望
0
回文
13278
積分
22764
發文
6817
UID
3

頂級管理員

發表於 2010-10-9 04:33:14 PM |顯示全部樓層
回復 13# jimpo

這部份的資料我記得有人貼過,除非貼過的資料講解不清楚,否則你應該先找舊文。

管理員

鍋蓋式血滴子創始人 ... ... ... ...

Rank: 10Rank: 10Rank: 10

好文
5987
加分
2669
威望
0
回文
13278
積分
22764
發文
6817
UID
3

頂級管理員

發表於 2010-10-9 05:32:03 PM |顯示全部樓層
回復 9# a471

不是這個意思,你再重新看一次。
如果使用的場合只有220V,則只要一個電容即可,但是那個電容耐壓要400V才安全,而且由於使用220V,所以橋式整流器就處於全波整流工作,自然效率就比110V的半波整流好很多。

假設同一公司,也同一等級的電容器,一個470uF/400V的價錢,跟兩個470uF/200V的價錢比起來,應該是後者比較貴才對。

I/O晶片

山中有直樹~世上無直人!莫信直中直~須防邪中邪!

Rank: 4

好文
2459
加分
2336
威望
0
回文
2511
積分
5061
發文
214
UID
6015

印刷電路板會員 初級認證會員

發表於 2010-10-9 09:15:08 PM |顯示全部樓層
努力吸收!感謝神明指點迷津

Rank: 3Rank: 3

好文
0
加分
164
威望
0
回文
251
積分
415
發文
0
UID
3341
發表於 2010-10-9 10:41:36 PM |顯示全部樓層
wish大的講解功力真不是蓋的
終於對電源供應器進一步了解.....^ ^

I/O晶片

天空不是只有你想的那麼大! ...

Rank: 4

好文
686
加分
2233
威望
0
回文
4261
積分
6685
發文
191
UID
5468

印刷電路板會員 初級認證會員

發表於 2010-10-9 11:15:01 PM |顯示全部樓層
回復  a471

不是這個意思,你再重新看一次。
如果使用的場合只有220V,則只要一個電容即可,但是那個電容 ...
wish 發表於 2010-10-9 05:32 PM http://bbs.pigoo.com/images/common/back.gif



同等級同容量的電容 應該是耐壓大的比較費吧 ???
天才是放對地方的人才 , 蠢才是放錯地方的人才 !!!  

邏輯閘

創意派

Rank: 3Rank: 3

好文
98
加分
297
威望
0
回文
735
積分
1103
發文
71
UID
8316
發表於 2010-10-10 12:30:34 AM |顯示全部樓層
w大: 我雞婆一下,模擬電路給各位看一下
電容正常時


電容異常時



用兩顆電容時(電源220vac)



加入開關時(電源220vac)



電源110vac (開關在220位置)



電源110vac (開關在110位置)
附件: 你需要登錄才可以下載或查看附件。沒有帳號?立即註冊
1

查看全部評分

做善事說好話贏過唸阿彌陀佛;讀點書學經驗勝過於燃眉之急
http://midole.myweb.hinet.net

Rank: 3Rank: 3

好文
110
加分
849
威望
0
回文
206
積分
1073
發文
18
UID
7658
發表於 2010-10-10 04:52:57 AM |顯示全部樓層
沒想過的問題原來這麼深奧歐... 這倍壓效果全仰賴電容的蓄電能力,那麼電容異常時候 就有可能達不到300v的被壓效果嗎?
圖6的波型是不是怪怪的.....這樣的測量結果應該只會有一半的電壓???

I/O晶片

不要懷疑,就是我啦!

Rank: 4

好文
108
加分
2110
威望
0
回文
1036
積分
3233
發文
87
UID
15635
發表於 2010-10-10 10:19:48 AM |顯示全部樓層
讚!讚讚!簡單的電路,卻妙用無窮!
還有一種電源供應器不用切換就可以使用110/220V的不知是怎麼作到的?
是我啦!

版主

日月神教高科技苦力狼

Rank: 5Rank: 5

好文
4935
加分
1716
威望
0
回文
7233
積分
9125
發文
176
UID
5999

版主

發表於 2010-10-11 01:47:04 AM |顯示全部樓層
1.於115V倍壓整流段時整流效率會略差,230V段因為電容串聯,其總容值減半。
2.不用切換電壓的有三種,一是採主動PFC,其交流輸入經整流後都會提高到380VDC給一次側,所以為全域輸入(full range),交流輸入越高其APFC電路損失就越小;二是採自動偵測,使用一閘流體搭配電壓偵測電路,當輸入電壓於115V範圍時自動將橋整切成倍壓整流模式,一般會標示自動選擇(auto select);三是小於100w的電源,當輸入電壓高時將改變脈波頻率(RCC自激式)或是改變任務週期(他激式返馳)。

Rank: 2

好文
1
加分
120
威望
0
回文
39
積分
162
發文
3
UID
16679
發表於 2010-10-11 12:01:49 PM |顯示全部樓層
感謝阿! 真是深入簡出的入門講解
連我這個行仔外的都看得懂

I/O晶片

腦門沒開~~

Rank: 4

好文
498
加分
1639
威望
0
回文
3923
積分
5735
發文
173
UID
3761

印刷電路板會員

發表於 2010-10-11 01:46:50 PM |顯示全部樓層
哇超受用的教學,讓我吸收不少,我一直以為那個開關是作一個並串聯切換.
沒圖沒真像~~

I/O晶片

天空不是只有你想的那麼大! ...

Rank: 4

好文
686
加分
2233
威望
0
回文
4261
積分
6685
發文
191
UID
5468

印刷電路板會員 初級認證會員

發表於 2010-10-11 02:48:02 PM |顯示全部樓層
哇超受用的教學,讓我吸收不少,我一直以為那個開關是作一個並串聯切換. ...
Dave 發表於 2010-10-11 01:46 PM http://bbs.pigoo.com/images/common/back.gif


以前我的想法跟你一樣 !!

而且試著畫出電路圖 , 但發現連接到切換開關 , 跟本沒辦法用兩條線 達成 串並聯 !!

至少要用到五條線才可達成 !!!

如圖所示 :

附件: 你需要登錄才可以下載或查看附件。沒有帳號?立即註冊
天才是放對地方的人才 , 蠢才是放錯地方的人才 !!!  

Rank: 4

好文
71
加分
2076
威望
0
回文
68
積分
2144
發文
0
UID
3684
發表於 2010-10-13 02:20:18 PM |顯示全部樓層
半橋式的電路架構,只用一個濾波電容,應該無法達成吧

版主

日月神教高科技苦力狼

Rank: 5Rank: 5

好文
4935
加分
1716
威望
0
回文
7233
積分
9125
發文
176
UID
5999

版主

發表於 2010-10-13 08:39:24 PM |顯示全部樓層
如果把ASYMMETRIC HALF-BRIDGE算進去的話,一次側只有一個濾波電容也可以達成

Rank: 4

好文
86
加分
1184
威望
0
回文
860
積分
2074
發文
30
UID
7628

印刷電路板會員

發表於 2010-10-17 10:44:57 PM |顯示全部樓層
所以採220v供應的可吃到全波整流,那是不是以220v輸入會比110V輸入來的好?
110V是半波整流在經電容倍壓,
哇這些東西如果沒有查資料且一再的讀怎麼會這麼快就了解
W大沒當老師真是可惜~~

版主

日月神教高科技苦力狼

Rank: 5Rank: 5

好文
4935
加分
1716
威望
0
回文
7233
積分
9125
發文
176
UID
5999

版主

發表於 2010-10-17 11:44:17 PM |顯示全部樓層
所以採220v供應的可吃到全波整流,那是不是以220v輸入會比110V輸入來的好?
110V是半波整流在經電容倍壓,
man188 發表於 2010-10-17 10:44 PM http://bbs.pigoo.com/images/common/back.gif


是,使用220V輸入,電源效率會較高,尤其是APFC及大瓦數機種更明顯
您需要登錄後才可以回帖 登錄 | 立即註冊

手機版|Archiver|連繫我們|痞酷網電子技術論壇

GMT+8, 2014-4-24 08:19 PM , Processed in 0.305055 second(s), 13 queries , Gzip On.

Powered by Discuz! X2

© 2001-2011 Comsenz Inc.

回頂部