修牛記-電源供應器研究系列(九)-重溫

本帖最後由 jwong852 於 2015-10-31 20:26 編輯

電源供應器研究系列(九)
AC110V 至 AC220V輸入之改造

DIY                                        text.photo/庖丁
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北美, 日本, 及台灣等地之電源電壓約為AC100-110V,而香港使用之電壓為AC220V,如在本港使用原本設計為該地之電源供應器,而非全球通用電壓AC90-240V,則須配合AC220V-AC110V 降壓變壓器。本文通過電路設計之修改,將原本為AC110V輸入之開關式電源供應器改造為AC220V輸入,並能安全地在本港使用。

安全警告電源供應器內有高壓電,維修人員須曾受有關之工業安全訓練,及於AC220V輸入端使用隔離變壓器減低觸電危險。切斷電源後,電容仍儲存高壓一段時間,須使用電阻放電,並量度淨餘電壓,必須少於1V,才可以開始工作。

案例一: AcBel API1C55
此為原廠電腦之內罝電源供應器,並非使用標準型狀,用戶從AC100-110V地區運回本港,但不想增加AC220V-AC110V 降壓變壓器,故委託研究改造之可能。

<Photo01> AcBel API1C55電源供應器

<Photo02>輸入電壓範圍是AC100-120V



內部拆解
開蓋研究,內部使用2片電路板,一片是安裝AC輸入EMI瀘波器、整流子、高壓電容及一個作為功率系數校正電路(PFC)之50Hz電感器,另一電路板為開關式電源電路。EMI瀘波有2級,高壓電容為2個日系松下 470uF 200V電容,+5V standby電源採用Power Integrations TOP222Y 開關式電源IC,主電源PWM使用UC3842A推動1枚Toshiba 2SK2698 高壓MOSFET,組成單端正激式開關電源結構 (Single End Forward Switching Topology)。輸出保護使用台灣WelTrend 7517 IC,提供輸出過高、過低電壓,及輸出電流過高保護。

<Photo03> AcBel 電源供應器內部結構

<Photo04>AC輸入電路板

<Photo05>+5V standby採用TOP222Y

<Photo06>UC3842A主電源PWM IC

<Photo07>WelTrend 7517輸出保護IC


改造過程
首先檢查AC輸入電路板,發現整流是採用半波倍壓整流電路,但使用1枚橋式整流子,其實只須2枚二極整流子便足夠,而橋式整流子卻大大方便容後之改造工作。此整流電路跟一般提供AC110V/220V選擇掣之供電器,選擇為AC110V輸入時一樣,但此供應器並無提供此選擇掣。只須跟蹤電路,找出相應之位置,將其切斷,便可改變成全波整流電路,適合AC220V輸入。現在輸入AC110V,整流後之電壓由原來的310V改變為DC155V,証明輸入AC220V時可得到正常的310V。

<Photo08>切斷紅圈處改變成全波整流電路


<Photo09>EMI瀘波電容已是耐壓AC250V


<Photo10>X1為電路需要切斷之處


改造工作雖然如此簡單,但仍須對輸入EMI瀘波電路之耐壓值作安全檢查,幸好所採用之電容均為耐壓AC250V之零件,不須更換亦可安全地工作於AC220V。

此時可正式供電AC220V,+5VStandby輸出正常,將PS_ON線(綠色電線)接地起動主電源,+12V、+5V、+3.3V、-12V,各輸出皆正常。連接負載電阻,總輸出功率可達180W,証明此次之改造是完全成功。

案例二: National 電動工具充電器
此電動工具購自日本,充電器只能工作於AC100V,但另加AC220V-110V 降壓變壓器便失去充電式工具之便攜意義,同時亦有被誤接至AC220V而燒毀之危險,故修改電路是最徹底之解決方法。

<Photo11>National 電動工具充電器

<Photo12>充電器只能工作於AC100V


內部拆解
此類低功率充電器並無輸入EMI瀘波,整流採用橋式電路,電源電路由分立式原件組成反激式開關電源結構(Flyback Switching Topology),取其電路簡單及可省回輸出電感器,常見於<100W之電源供應器。高壓電容是松下 10uF 200V電容,高壓NPN開關管為2SC3233。電路板背面有多枚IC,用作充電控制之用,與本次之改造無關。

改造過程
既然整流已經採用全波整流電路,故此不能使用案例一之改造方法。如將輸入電壓由AC100V提升至AC220V,整流後之電壓便會從DC140V升至DC310V,各高壓部份零件之耐壓值必須相應增加,如: 橋式整流子、高壓電容、高壓NPN開關管等。

首先更換橋式整流子至耐壓值400V之Z645,再將 10uF 200V電容換為Rubycon 6.8uF 400V, 當電容工作電壓高一倍,容量低一半便足夠提供相同的瀘波作用。 翻查datasheet,2SC3233之耐壓值是500V,不須更換。此外2SC3233之B極電阻原本為1206 size 之150k,只可乘受0.25W功率,工作於DC140V時之功耗只是0.13W,但工作於DC310V時功耗將達0.64W,極可能燒毀,現改為0.5W 之300k電阻,而功耗將降至0.32W,同時能提供原來的B極電流。

<Photo13>充電器內部結構

<Photo14>充電器電路板背面

<Photo15>修改後之0.5W 300kohm電阻及橋式整流子

<Photo16>松下10uF 200V電容更換為Rubycon 6.8uF 400V

<Photo17>#為需要增加耐壓值之零件


PWM電路是根據回輸自動調節,不需要改動,工作點之duty cycle (佔空比率)亦會自動調節至原來的一半左右,以保持原先設計之輸出電壓。相反的情況下,即輸入電壓從AC220V改為AC110V,PWM未必能自動調節至所需之輸出電壓,因為duty cycle可能已接近100%,不能再提升。

修改各零件後,供電AC220V,充電器操作正常,証明此次之改造是成功的。

DIY COMMENT
改造電源供應器有一定的危險性,本文純作可行性及技術研究,讀者如有此需要,必須交由合資格之工程人員處理。
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多謝,又嚟學嘢。

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對經常網購美/日電器工具嘅師兄們,呢輯應該會好有參考價值。

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淘寶 d 110V洋垃圾可以參考下,謝謝分享!!!

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謝謝,繼續學習。

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解開我電壓之迷,再次感謝!

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回覆 1# jwong852

請問點界定唔同Switching Topology所需Mosfet耐壓?
有時見220V Dremel/Bosch差機內Mosfet耐壓達800V.
亦有版友改做110V->220V失敗情況, 多數因乜死因?

http://www.hkepc.com/forum/viewt ... p;extra=&page=1
http://www.hkepc.com/forum/viewthread.php?tid=1930517

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學下野先

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本帖最後由 xiao 於 2015-11-1 14:03 編輯

BOSCH AL 1130CV

這個一直沒動手, 因為還沒有掌握 110V 改成 220V 的竅門



以前看過這篇, 沒有明白, 不過看來是產不多的產品
http://www.hkepc.com/forum/viewt ... amp;highlight=BOSCH
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本篇的火牛修非常好多謝各位

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