Переделка компьютерного блока питания в лабораторный – Переделка компьютерного блока питания — Блоки питания — Источники питания

Переделка компьютерного блока питания - Блоки питания - Источники питания

Подробное описание.

 

Хороший лабораторный блок питания - это довольно дорогое удовольствие и не всем радиолюбителям оно по карману.
Тем не менее в домашних условиях можно собрать не плохой по характеристикам блок питания, который вполне справится и с обеспечением питания различных радиолюбительских конструкций, и так же может служить и зарядным устройством для различных аккумуляторов.
Собирают такие блоки питания радиолюбители, как правило из компьютерных БП АТХ, которые везде доступны и дешевы.

В этой статье уделено мало внимания самой переделке АТХ, так как переделать компьютерный БП для радиолюбителя средней квалификации в лабораторный, или для каких то иных целей, обычно не составляет особого труда, а вот у начинающих радиолюбителей возникает по этому поводу много вопросов. В основном какие детали в БП нужно удалить, какие оставить, что добавить, чтобы такой БП превратить в регулируемый, ну и так далее.

Вот специально для таких радиолюбителей, я хочу в этой статье подробно рассказать о переделке компьютерных блоков питания АТХ в регулируемые БП, которые можно будет использовать и как лабораторный блок питания, и как зарядное устройство.

Для переделки нам понадобится исправный блок питания АТХ, который выполнен на ШИМ контроллере TL494 или его аналогах.
Схемы блоков питания на таких контроллерах в принципе отличаются друг от друга не сильно и все в основном похожи. Мощность блока питания не должна быть меньше той, которую планируете в будущем снимать с переделанного блока.

Давайте рассмотрим типовую схему блока питания АТХ, мощностью 250 Вт. У блоков питания "Codegen" схема почти не отличается от этой.

Схемы всех подобных БП состоят из высоковольтной и низковольтной части. На рисунке печатной платы блока питания (ниже) со стороны дорожек, высоковольтная часть отделена от низковольтной широкой пустой полосой (без дорожек), и находится справа (она меньше по размеру). Её мы трогать не будем, а будем работать только с низковольтной частью.
Это моя плата и на её примере я Вам покажу вариант переделки БП АТХ.

Низковольтная часть рассматриваемой нами схемы, состоит из ШИМ контроллера TL494, схемы на операционных усилителях, которая контролирует выходные напряжения блока питания, и в случае их несоответствия - даёт сигнал на 4-ю ножку ШИМ контроллера на выключение блока питания.
Вместо операционного усилителя на плате БП могут быть установлены транзисторы, которые в принципе выполняют ту же самую функцию.
Дальше идёт выпрямительная часть, которая состоит из различных выходных напряжений, 12 вольт, +5 вольт, -5 вольт, +3,3 вольта, из которых для наших целей будет необходим только выпрямитель +12 вольт (жёлтые выходные провода).
Остальные выпрямители и сопутствующие им детали необходимо будет удалить, кроме выпрямителя "дежурки", который нам понадобится для питания ШИМ контроллера и куллера.
Выпрямитель дежурки даёт два напряжения. Обычно это 5 вольт и второе напряжение может быть в районе 10-20 вольт (обычно около 12-ти).
Мы будем использовать для питания ШИМа второй выпрямитель. К нему также подключается и вентилятор (куллер).

Если это выходное напряжение будет значительно выше 12-ти вольт, то вентилятор подключать к этому источнику нужно будет через дополнительный резистор, как будет далее в рассматриваемых схемах.
На схеме ниже, я пометил высоковольтную часть зелёной линией, выпрямители "дежурки" - синей линией, а всё остальное, что необходимо будет удалить - красным цветом.

Итак всё, что помечено красным цветом - выпаиваем, а в нашем выпрямителе 12 вольт меняем штатные электролиты (16 вольт) на более высоковольтные, которые будут соответствовать будущему выходному напряжению нашего БП. Также необходимо будет выпаять в цепи 12-ой ножки ШИМ контроллера и средней части обмотки согласующего трансформатора - резистор R25 и диод D73 (если они есть в схеме), и вместо них в плату впаять перемычку, которая на схеме нарисована синей линией (можно просто замкнуть диод и резистор не выпаивая их). В некоторых схемах этой цепи может и не быть.

Далее в обвязке ШИМа на первой его ноге оставляем только один резистор, который идёт к выпрямителю +12 вольт.
На второй и третьей ноге ШИМа - оставляем только Задающую RC цепочку (на схеме R48 C28).

На четвёртой ноге ШИМа оставляем только один резистор (на схеме обозначен как R49. Да, ещё во многих схемах между 4-ой ногой и 13-14 ножками ШИМа - обычно стоит электролитический конденсатор, его (если он есть) тоже не трогаем, так как он предназначен для мягкого старта БП. В моей плате его просто не было, поэтому я его поставил.
Ёмкость его в стандартных схемах 1-10 мкФ.
Потом освобождаем 13-14 ножки от всех соединений, кроме соединения с конденсатором, и также освобождаем 15-ю и 16-ю ножки ШИМа.

После всех выполненных операций у нас должно получиться следующее.

Вот как это выглядит у меня на плате (ниже на рисунке).
Дроссель групповой стабилизации я здесь перемотал проводом 1,3-1,6 мм в один слой на родном сердечнике. Поместилось где то около 20-ти витков, но можно этого не делать и оставить тот, что был. С ним тоже всё хорошо работает.
На плату я так же установил другой нагрузочный резистор, который у меня состоит из двух параллельно включенных резисторов по 1,2 кОм 3W, общее сопротивление получилось 560 Ом.

Родной нагрузочный резистор рассчитан на 12 вольт выходного напряжения и имеет сопротивление 270 Ом. У меня выходное напряжение будет около 40-ка вольт, поэтому я поставил такой резистор.
Его нужно рассчитывать (при максимальном выходном напряжении БП на холостом ходу) на ток нагрузки 50-60 мА. Так как работа БП совсем без нагрузки не желательна, поэтому он и ставится в схему.

Вид платы со стороны деталей.

Теперь что необходимо будет нам добавить в подготовленную плату нашего БП, чтобы превратить его в регулируемый блок питания;

В первую очередь, чтобы не пожечь силовые транзисторы, нам нужно будет решить проблему стабилизации тока нагрузки и защиту от короткого замыкания.
На форумах по переделке подобных блоков, встретил такую интересную вещь - при экспериментах с режимом стабилизации тока, на форуме pro-radio, участник форума DWD привёл такую цитату, приведу её полностью:

"Я как-то рассказывал, что не смог получить нормальную работу ИБП в режиме источника тока при низком опорном напряжении на одном из входов усилителя ошибки ШИМ контроллера.

Более 50мВ - нормально, а меньше - нет. В принципе, 50мВ это гарантированный результат, а в принципе, можно получить и 25мВ, если постараться. Меньше - ни как не получалось. Работает не устойчиво и возбуждается или сбивается от помех. Это при плюсовом напряжении сигнала с датчика тока.
Но в даташите на TL494 есть вариант, когда с датчика тока снимается отрицательное напряжение.
Я переделал схему на этот вариант и получил отличный результат.
Вот фрагмент схемы.

Собственно, всё стандартно, кроме двух моментов.
Во первых, лучшая стабильность при стабилизации тока нагрузки при минусовом сигнале с датчика тока это случайность или закономерность?
Схема прекрасно работает при опорном напряжении в 5мВ!
При положительном сигнале с датчика тока стабильная работа получается только при более высоких опорных напряжениях (не менее 25мВ).
При номиналах резисторов 10Ом и 10КОм ток стабилизировался на уровне 1,5А вплоть до КЗ выхода.
Мне ток нужен больше, по этому поставил резистор на 30Ом. Стабилизация получилась на уровне 12...13А при опорном напряжении 15мВ.

Во вторых (и самое интересное), датчика тока, как такового у меня нет...
Его роль выполняет фрагмент дорожки на плате длиной 3см и шириной 1см. Дорожка покрыта тонким слоем припоя.
Если в качестве датчика использовать эту дорожку на длине 2см, то ток стабилизируется на уровне 12-13А, а если на длине 2,5см, то на уровне 10А."

 

Так как этот результат оказался лучше стандартного, то и мы пойдём таким-же путём.

Для начала нужно будет отпаять от минусового провода средний вывод вторичной обмотки трансформатора (гибкую косу), или лучше не выпаивая её (если позволяет печатка) - перерезать печатную дорожку на плате, которая соединяет её с минусовым проводом.
Дальше нужно будет впаять между разрезом дорожки токовый датчик (шунт), который будет соединять средний вывод обмотки с минусовым проводом.

Шунты лучше всего брать из неисправных (если найдёте) стрелочных ампервольтметров (цешек), или из китайских стрелочных или цифровых приборов. Выглядят они примерно так. Вполне достаточно будет куска длинной 1,5-2,0 см.

Можно конечно попробовать поступить и так, как написал выше DWD, то есть если дорожка от косы к общему проводу достаточной длинны, то попробовать её использовать в качестве токового датчика, но я этого делать не стал, у меня плата попалась другой конструкции, вот такая, где обозначены красной стрелкой две проволочные перемычки, которые соединяли вывод косы с общим проводом, а между ними проходили печатные дорожки.

Поэтому после удаления лишних деталей с платы, я выпаял эти перемычки и на их место впаял токовый датчик от неисправной китайской "цешки".
Потом на место припаял перемотанный дроссель, установил электролит и нагрузочный резистор.
Вот ка выглядит кусок платы у меня, где я красной стрелкой пометил установленный токовый датчик (шунт) на месте проволочной перемычки.


Потом отдельным проводом необходимо этот шунт соединить с ШИМом. Со стороны косы - с 15-ой ножкой ШИМа через резистор 10 Ом, а 16-ю ножку ШИМ-а соединить с общим проводом.

С помощью резистора 10 Ом можно будет подобрать максимальный выходной ток нашего БП. На схеме DWD стоит резистор 30 Ом, но начните пока с 10-ти Ом. Увеличение номинала этого резистора - увеличивает максимальный выходной ток БП.

Как я уже раньше говорил, выходное напряжение блока питания у меня около 40-ка вольт. Для этого я перемотал себе трансформатор, но в принципе можно не перематывать, а повысить выходное напряжение другим способом, но для меня этот способ оказался удобнее.
Обо всём этом я расскажу немного позже, а пока продолжим и начнём устанавливать на плату необходимые дополнительные детали, чтобы у нас получился работоспособный блок питания или зарядное устройство.

Ещё раз напомню, что если у Вас на плате между 4-ой и 13-14 ножками ШИМа не стоял конденсатор (как в моём случае), то его желательно добавить в схему.
Так же нужно будет установить два переменных резистора (3,3-47 кОм) для регулировки выходного напряжения (V) и тока (I) и соединить их с нижеприведённой схемой. Провода соединения желательно делать как можно короче.

Ниже я привёл только часть схемы, которая нам необходима - в такой схеме проще будет разобраться.
На схеме вновь установленные детали обозначены зелёным цветом.

Схема вновь установленных деталей.

Приведу немного пояснений по схеме;
- Самый верхний выпрямитель - это дежурка.
- Величины переменных резисторов показаны, как 3,3 и 10 кОм - стоят такие, какие нашлись.
- Величина резистора R1 указана 270 Ом - он подбирается по необходимому ограничению тока. Начинайте с малого и у Вас он может оказаться совсем другой величины, например 27 Ом;
- Конденсатор С3 я не пометил, как вновь установленные детали в расчёте на то, что он может присутствовать на плате;
- Оранжевой линией обозначены элементы, которые может придётся подбирать или добавлять в схему в процессе наладки БП.

Дальше разбираемся с оставшимся 12-ти вольтовым выпрямителем.
Проверяем, какое максимальное напряжение способен выдать наш БП.
Для этого временно отпаиваем от первой ноги ШИМа - резистор, который идёт на выход выпрямителя (по схеме выше на 24 кОм), затем нужно включить блок в сеть, предварительно соединить в разрыв любого сетевого провода, в качестве предохранителя - обычную лампу накаливания 75-95 Вт. Блок питания в этом случае выдаст нам максимальное напряжение, на которое он способен.

Прежде, чем включать блок питания в сеть, убедитесь, что электролитические конденсаторы в выходном выпрямителе заменены на более высоковольтные!

Все дальнейшие включения БП производить только с лампой накаливания, она убережёт БП от аварийных ситуаций, в случае каких либо допущенных ошибок. Лампа в этом случае просто загорится, а силовые транзисторы останутся целыми.

Дальше нам нужно зафиксировать (ограничить) максимальное выходное напряжение нашего БП.
Для этого резистор на 24 кОм (по схеме выше) от первой ноги ШИМа, меняем временно на подстроечный, например 100 кОм, и выставляем им необходимое нам максимальное напряжение. Желательно выставить так, что бы оно было меньше процентов на 10-15 от максимального напряжения, которое способен выдать наш БП. Потом на место подстроечного резистора впаять постоянный.

Если Вы планируете этот БП использовать в качестве зарядного устройства, то штатную диодную сборку используемую в этом выпрямителе, можно оставить, так как её обратное напряжение 40 вольт и для зарядного устройства она вполне подойдёт.
Тогда максимальное выходное напряжение будущего зарядного нужно будет ограничить выше описанным способом, в районе 15-16 вольт. Для зарядного устройства 12-ти вольтовых АКБ это вполне достаточно и повышать этот порог не нужно.
Если планируете использовать Ваш переделанный БП в качестве регулируемого блока питания, где выходное напряжение будет больше 20-ти вольт, то эта сборка уже не подойдёт. Её нужно будет заменить на более высоковольтную с соответствующим током нагрузки.
Себе на плату я поставил две сборки в параллель по 16 ампер и 200 вольт.
При конструировании выпрямителя на таких сборках, максимальное выходное напряжение будущего блока питания может быть от 16-ти и до 30-32 вольт. Всё зависит от модели блока питания.
Если при проверке БП на максимально-выдавамое напряжение, БП выдаёт напряжение меньше планируемого, и кому то нужно будет больше напряжения на выходе (40-50 вольт например), то нужно будет вместо диодной - сборки собрать диодный мост, косу отпаять от своего места и оставить висеть в воздухе, а минусовой вывод диодного моста соединить на место выпаянной косы.

Схема выпрямителя с диодным мостом.

С диодным мостом выходное напряжение блока питания будет в два раза больше.
Очень хорошо для диодного моста подходят диоды КД213 (с любой буквой), выходной ток с которыми может достигать до 10-ти ампер, КД2999А,Б (до 20-ти ампер) и КД2997А,Б (до 30-ти ампер). Лучше всего конечно последние.
Все они выглядят вот так;

Нужно будет в таком случае продумать крепление диодов к радиатору и изоляцию их друг от друга.
Но я пошёл другим путём - просто перемотал трансформатор и обошёлся, как говорил выше. двумя диодными сборками в параллель, так как на плате было для этого предусмотрено место. Для меня этот путь оказался проще.

Перемотать трансформатор особого труда не составляет и как это сделать - рассмотрим ниже.

Для начала выпаиваем трансформатор из платы и смотрим по плате, к каким выводам припаяны 12-ти вольтовые обмотки.

В основном встречаются двух видов. Такие, как на фото.
Дальше нужно будет разобрать трансформатор. Проще конечно будет справиться с меньшими по размеру, но и бОльшие тоже поддаются.
Для этого нужно очистить сердечник от видимых остатков лака (клея), взять небольшую ёмкость, налить в неё воды, положить туда трансформатор, поставить на плиту, довести до кипения и "поварить" наш трансформатор 20-30 минут.

Для меньших трансформаторов это вполне достаточно (можно и меньше) и подобная процедура абсолютно не повредит сердечнику и обмоткам трансформатора.
Потом, придерживая сердечник трансформатора пинцетом (можно прямо в таре) - острым ножом пробуем отсоединить ферритовую перемычку от Ш-образного сердечника.

Делается это довольно легко, так как лак размягчается от такой процедуры.
Дальше так же аккуратно, пробуем освободить каркас от Ш-образного сердечника. Это тоже довольно просто делается.

Потом сматываем обмотки. Сначала идёт половина первичной обмотки, в основном около 20-ти витков. Сматываем её и запоминаем направление намотки. Второй конец этой обмотки можно и не отпаивать от места его соединения с другой половиной первички, если это не мешает дальнейшей работе с трансформатором.

Потом сматываем все вторички. Обычно идёт 4 витка сразу обеих половин 12-ти вольтовых обмоток, потом 3+3 витка 5-ти вольтовых. Всё сматываем, отпаиваем от выводов и наматываем новую обмотку.
Новая обмотка будет содержать 10+10 витков. Наматываем её проводом, диаметром 1,2 - 1,5 мм, или набором более тонких проводов (легче мотать) соответствующего сечения.
Начало обмотки припаиваем к одному из выводов, к которым была припаяна 12-ти вольтовая обмотка, мотаем 10 витков, направление намотки роли не играет, выводим отвод на "косу" и в том же направлении, что и начинали - мотаем ещё 10 витков и конец припаиваем на оставшийся вывод.
Дальше изолируем вторичку и наматываем на неё, смотанную нами ранее, вторую половину первички, в том же направлении, как она была намотана ранее.
Собираем трансформатор, впаиваем в плату и проверяем работу БП.

Если в процессе регулировки напряжения возникают какие либо посторонние шумы, писки, трески, то чтобы избавиться от них, нужно будет подобрать RC-цепочку, обведённую оранжевым эллипсом ниже на рисунке.

В некоторых случаях можно совсем убрать резистор и подобрать конденсатор, а в некоторых без резистора нельзя. Можно будет попробовать добавить конденсатор, или такую же RC цепочку, между 3 и 15 ножками ШИМа.
Если это не помогает, то нужно установить дополнительные конденсаторы (обведены оранжевым), номиналы их приблизительно 0,01 мкф. Если это мало помогает, то установить ещё и дополнительный резистор 4,7 кОм от второй ноги ШИМа к среднему выводу регулятора напряжения (на схеме не показан).

Потом нужно будет нагрузить выход БП, например автомобильной лампой ватт на 60, и попробовать регулировать ток резистором "I".
Если предела регулировки тока будет мало, то нужно увеличить номинал резистора, который идёт от шунта (10 Ом), и снова попробовать регулировать ток.
Не следует ставить вместо этого резистора подстроечный, изменяйте его величину, только установкой другого резистора с большим или меньшим номиналом.

Может случиться так, что при увеличении тока - лампа накаливания в цепи сетевого провода загорится. Тогда нужно уменьшить ток, выключить БП и вернуть номинал резистора к предыдущему значению.

Ещё, для регуляторов напряжения и тока, лучше всего попробовать приобрести регуляторы СП5-35, которые бывают с проволочными и жесткими выводами.

Это аналог многооборотных резисторов (всего на полтора оборота), ось которого совмещена с плавным и грубым регулятором. Регулируется сначала "Плавно", потом когда у него заканчивается предел, начинает регулироваться "Грубо".
Регулировка такими резисторами очень удобна, быстра и точна, гораздо лучше, чем многооборотником. Но если их достать не удастся, то приобретите обычные многооборотные, такие например;


Ну вот вроде я всё Вам и рассказал, что планировал довести по переделке компьютерного БП, и надеюсь, что всё понятно и доходчиво.

Если у кого-то возникнут какие либо вопросы по конструкции блока питания, задавайте их ЗДЕСЬ на форуме.

Удачи Вам в конструировании!

 

vprl.ru

Переделка компьютерного блока питания в лабораторный на ШИМ UC3843

Продолжая серию статей о самодельных лабораторных блоках питания, нельзя пройти мимо компьютерных блоков в основе которых лежит ШИМ контроллер серии UC38хх. В большинстве современных фирменных блоков ПК используется именно эта микросхема, что в перспективе позволяет своими руками создавать надежные и мощные источники питания. Сегодня у нас переделка компьютерного блока питания в лабораторный на ШИМ UC3843, подопытным блоком станет INWIN POWER MAN IP-S350Q2-0.

Переделка компьютерного блока питания в лабораторный на ШИМ UC3843

Основные элементы блока питания INWIN POWER MAN IP-S350Q2-0:

  • ШИМ — UC3843;
  • Держурка — DM311;
  • Супервизор — WT7525 N140.

Ниже представлена принципиальная схема блока питания INWIN POWER MAN IP-S350Q2-0, с которой нам предстоит работать.

Переделка такого компьютерного блока питания в лабораторный будет происходить в несколько этапов:

  1. Отключение супервизора WT7525 N140.
  2. Небольшие изменения в дежурке для питания вентилятора.
  3. Удаление лишних компонентов.
  4. Изготовление нового модуля управления блоком.
  5. Установка новых компонентов на плату и подключение модуля.
  6. Тесты.

Отключение супервизора WT7525 N140

Супервизор WT7525 N140 производит мониторинг напряжения на шинах блока, отслеживает перегрузку, отвечает за пуск и аварийную остановку. Для его отключения необходимо произвести два простых действия.

  1. Удаляем супервизор с платы и ставим перемычку от второго к третьему посадочному выводу микросхемы.
  2. Удаляем конденсатор дежурки С32. Если этого не сделать, будут наблюдаться проблемы со стартом блока. Если все прошло успешно — блок будет запускаться автоматически при включении в сеть. Стоит также отметить, если С32 неисправен, блок будет стартовать с ним, но, его присутствие дает помехи, добиться нормальной работы блока невозможно.

Модификация дежурки для питания вентилятора 12 В

Выходное напряжение в блоке будет меняться в широком диапазоне, а питание 12 В штатного вентилятора должно быть неизменным. В INWIN POWER MAN IP-S350Q2-0, да и в большинстве блоков на ШИМ UC38хх присутствует лишь одна ветка дежурки 5 В. Существует несколько вариантов решения данной проблемы:

  1. Внесение изменений в схему дежурки.
  2. Установка дополнительного ac-dc преобразователя 220-12 В.
  3. Установка дополнительного dc-dc повышающего преобразователя 5-12 В.

Последние два варианта не нуждаются в описании из-за своей простоты включения. Мы же рассмотрим более интересный вариант.

Добавляя диод 1N4007 мы создаем отрицательную ветку дежурки, амплитуда импульсов проходящих через новый диод составит около 12 В, но при подключении вентилятора проседает до 10 В. При 10 В вентилятор способен работать, но поток воздуха немного слабоват, при желании можно оставить и так.

Чтобы добиться оптимальной работы вентилятора, необходимо немного поднять напряжение дежурки. Для этого удаляем R46 и изменяем (уменьшаем) R73 с 2 кОм до 1,5 кОм. Таким образом, напряжение на выходе дежурки будет 6 В (выше 8 В поднять не получится), а напряжения для питания вентилятора будет находится в пределах 12-13 В.

Удаление лишних компонентов

Для дальнейшей переделки нам необходимо избавиться от ненужных шин, обвязки супервизора и др. компонентов, которые не будут задействованы в блоке.

После удаления деталей, нужно изменить:

  1. Нагрузочный резистор R8. Ставим новый на 390 Ом мощностью 5 Вт. Он легко встанет на место выходного электролита по шине 12 В.
  2. Выходной конденсатор С7, устанавливаем емкостью 2200 мкФ х 35 В.
  3. Перематываем дроссель групповой стабилизации, оставляем лишь одну обмотку. Для расчета параметров дросселя можно использовать программу DrosselRing (детально ознакомиться с ней можно тут). Эта программка насчитала нам 20 витков провода с сечением 1 мм на родном дросселе.

Как раз на данном этапе в самый раз задуматься о стойках для размещения платы нового модуля управления блоком.

Модуль управления блоком на ШИМ UC3843

Переделка компьютерного блока питания в лабораторный на ШИМ UC3843 невозможна без изготовления небольшой платы, которая будет контролировать работу UC3843.

За основу взята микросхема LM358, в своем корпусе она имеет два независимых операционных усилителя. Один будет отвечать за стабилизацию напряжения, второй за стабилизацию тока. В качестве датчика тока используется шунт R0 из константана, сопротивлением 0,01 Ом. Обратная связь с ШИМ выполнена через штатную оптопару PC817, которая переместилась на модуль. Источником опорного напряжения служит TL431.



На новой плате присутствуют два светодиода, которые будут сигнализировать о режиме работы блока. Свечение led1 будет свидетельствовать о том, что блок работает в режиме стабилизации напряжения, led2 загорится при переходе в режим ограничения тока. Сам модуль управления не содержит дефицитных компонентов и не требует дополнительной наладки после изготовления. Расчеты обвязки LM358 произведены для выходных параметров 0-25 В и 0-10А.

Вот так выглядит плата модуля для нашего самодельного лабораторного блока питания.

Печатку для ее изготовления в формате lay можно будет скачать в конце статьи.

Также желательно оставить небольшой запас текстолита для крепления модуля к стойкам. На схеме и плате для удобства расставлены буквенные обозначения точек подключения.

Подключение модуля к блоку

Используя нижеприведенную схему, подключаем все точки модуля управления к основной плате блока.

Назначения точек подключения:

  • А и В — выходы оптопары для управления ШИМ;
  • C — питание модуля 6 В;
  • D — плюс выхода блока;
  • E — общий минус;
  • F — минус выхода блока.

Настройка блока и тесты

После подключения платы можно проводить первое пробное включение в сеть. Достаточно проверить работоспособность регулировки напряжения и тока. Нагружать блок на этом этапе по полной не стоит, достаточно убедиться в стабильности его работы.

В работе блока могут присутствовать небольшие писки, похожие на тонкий свист. Для их устранения необходимо внести небольшие корректировки в обвязку ШИМ:

  1. Увеличение емкости конденсатора С26 с 2,2 нФ до 220 нФ.
  2. Корректировка резистора R15. R15 желательно подбирать экспериментальным путем на максимальном токе. С уменьшением R15 писк будет постепенно стихать, но, в один момент UC3843 сама начнет ограничивать ток, проходящий через ключ Q8. Экспериментально значение R15 удалось получить в районе 2,2 кОм, при этом UC3843 еще не ограничивает ток, а писка практически не слышно.


Все манипуляции с обвязкой ШИМ необходимо проводить максимально осторожно. Некоторые элементы находятся под опасным для жизни напряжением. У нас не получилось с первого раза побороть все посторонние звуки в блоке, некоторые эксперименты закончились частичным, а потом и полным выходом из строя блока, пришлось найти второй такой-же и продолжить переделку.


И так, финишные тесты после всех корректировок. В процессе сборки произошла небольшая заминка с цветом светодиодов, красный сигнализирует о работе в режиме стабилизации напряжения, а зеленый — режим ограничения тока. В дальнейшем исправим, сделаем все как у людей:

  1. Напряжение: 0 — 25 В.
  2. Ток: 0 — 10 А.

После всех манипуляций переделка компьютерного блока питания в лабораторный на ШИМ UC3843 окончена! Последним этапом станет оформления корпуса и установка резисторов точной настройки тока и напряжения (подключаем последовательно с основным регулятором, номинал 10% т.е. 1 кОм). Также, корпус блока желательно отключить от общего минуса, чтобы избежать случайного КЗ в обход датчика тока (для этого достаточно убрать перемычку).

Приносим благодарность Виталию Ликину за изготовление прототипов наших идей и предоставленные фотоматериалы. Мы еще добавим финишный вариант оформления блока и его краш-тесты. Как и обещали, ссылка платы модуля управления в формате lay.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Одноклассники

comments powered by HyperComments

diodnik.com

Регулируемый источник питания из БП ATX на TL494. Часть 1 — железо / Habr

Всем привет!

Сегодня хотел бы рассказать Вам о своём опыте переделки самого обычного китайского БП ATX в регулируемый источник питания со стабилизацией тока и напряжения(0-20А, 0-24В).

В этой статье мы подробно рассмотрим работу ШИМ контроллера TL494, обратной связи и пробежимся по модернизации схемы БП и разработке самодельной платы усилителей ошибок по напряжению и току.



Честно признаться, сейчас я даже не могу назвать модель подопытного БП. Какой-то из многочисленных дешевых 300W P4 ready. Надеюсь, не нужно напоминать, что на деле эти 300W означают не больше 150, и то с появлением в квартире запаха жареного.

Рассчитываю на то, что мой опыт сможет быть кому-то полезен с практической точки зрения, а потому упор сделаю на теорию. Без нее всё равно не получится переделать БП т.к. в любом случае будут какие-то отличия в схеме и сложности при наладке.

Схема БП ATX
Для начала пройдемся по схеме БП ATX на контроллере TL494(и его многочисленных клонах).
Все схемы очень похожи друг на друга. Гугл выдает их довольно много и кажется я нашел почти соответствующую моему экземпляру.


Ссылка на схему в полном размере

Структурно разделим БП на следующие блоки:
— выпрямитель сетевого напряжения с фильтром
— источник дежурного питания(+5V standby)
— основной источник питания(+12V,-12V,+3.3V,+5V,-5V)
— схема контроля основных напряжений, генерация сигнала PowerGood и защита от КЗ

Выпрямитель с фильтрами это всё что в левом верхнем углу схемы до диодов D1-D4.

Источник дежурного питания собран на трансформаторе Т3 и транзисторах Q3 Q4. Стабилизация построена на обратной связи через опторазвязку U1 и источнике опорного напряжения TL431. Подробно рассматривать работу этой части я не буду т.к. знаю, что слишком длинные статьи читать не очень весело. В конце я дам название книги, где подробно рассмотрены все подробности.

Обратите внимание, в схеме по ошибке и ШИМ контроллер TL494 и ИОН дежурного питания TL431 обозначены как IC1. В дальнейшем я буду упоминать IC1 имея ввиду именно ШИМ контроллер.

Основной источник питания собран на трансформаторе Т1, высоковольтных ключах Q1 Q2, управляющем трансформаторе Т2 и низковольтных ключах Q6 Q7. Всё это дело раскачивается и управляется микросхемой ШИМ контроллера IC1. Понимание принципа работы контроллера и назначения каждого элемента его обвязки — это как раз то, что необходимо для сознательной доработки БП вместо слепого повторения чужих рекомендаций и схем.

Механизм работы примерно таков: ШИМ контроллер, поочередно открывая низковольтные ключи Q6 Q7, создает ЭДС в первичной обмотке трансформатора Т2. Видите, эти ключи питаются низким напряжением от дежурного источника питания? Найдите на схеме R46 и поймете о чем я. ШИМ контроллер также питается от этого дежурного напряжения. Чуть выше я назвал трансформатор Т2 управляющим, но кажется у него есть какое-то более правильное название. Его основная задача — гальваническая развязка низковольтной и высоковольтной части схемы. Вторичные обмотки этого трансформатора управляют высоковольтными ключами Q1 Q2, поочередно открывая их. С помощью такого трюка низковольтный ШИМ контроллер может управлять высоковольтными ключами с соблюдением мер безопасности. Высоковольтные ключи Q1 Q2 в свою очередь раскачивают первичную обмотку трансформатора Т1 и на его вторичных обмотках возникают интересующие нас основные напряжения. Высоковольтными эти ключи называются потому, что коммутируют они выпрямленное сетевое напряжение, а это порядка 300В! Напряжение со вторичных обмоток Т1 выпрямляется и фильтруется с помощью LC фильтров.

Теперь, надеюсь, в целом картину вы себе представляете и мы можем идти дальше.

ШИМ контроллер TL494.
Давайте разберемся как же устроен ШИМ контроллер TL494.
Будет лучше, если вы скачаете даташит www.ti.com/lit/ds/symlink/tl494.pdf, но в принципе я постараюсь вынести из него самое главное с помощью картинок. Для более глубокого понимания всех тонкостей советую вот этот документ: www.ti.com/lit/an/slva001e/slva001e.pdf

Начнем, как это ни странно, с конца — с выходной части микросхемы.
Сейчас всё внимание на выход элемента ИЛИ (помечен красным квадратом).
Выход этого элемента в конкретный момент времени напрямую управляет состоянием одного или обоих сразу ключей Q1 Q2.
Вариант управления задаётся через пин 13(Output control).

Важная вещь №1: если на выходе элемента ИЛИ лог 1 — выходные ключи закрыты(выключены). Это верно для обоих режимов.
Важная вещь №2: если на выходе элемента ИЛИ лог 0 — один из ключей(или оба сразу) открыт(включен).

Вырисовывается следующая картина: по восходящему фронту открытый ранее транзистор закрывается(в этот момент они оба гарантированно закрыты), триггер меняет своё состояние и по нисходящему фронту включается уже другой ключ и будет оставаться включенным пока снова не придет восходящий фронт и не закроет его, в этот момент опять триггер перещёлкивается и следующий нисходящий фронт откроет уже другой транзистор. В single ended режиме ключи всегда работают синхронно и триггер не используется.

Время, когда выход находится в лог. 1(и оба ключа закрыты) называется Dead time.
Отношение длительности импульса(лог. 0, транзистор открыт) к периоду их следования называется коэффициент заполнения(PWM duty cycle). Например если коэффициент 100% то на выходе элемента ИЛИ всегда 0 и транзистор(или оба) всегда открыт.

Простите, но стараюсь объяснять максимально доступно и почти на пальцах, потому что официальным сухим языком это можно и в даташите прочитать.

Ах да, зачем же нужен Dead time? Если коротко: в реальной жизни верхний ключ будет тянуть наверх(к плюсу) а нижний вниз(к минусу). Если открыть их одновременно — будет короткое замыкание. Это называется сквозной ток и из-за паразитных емкостей, индуктивностей и прочих особенностей такой режим возникает даже если вы будете открывать ключи строго по очереди. Чтобы сквозной ток свести к минимуму нужен dead time.

Теперь обратим внимание на генератор пилы(oscillator), который использует выводы 5 и 6 микросхемы для установки частоты.
На эти выводы подключается резистор и конденсатор. Это и есть тот самый RC генератор о котором наверное многие слышали. Теперь на выводе 5(CT) у нас пила от 0 до 3.3В. Как видим, эта пила подается на инвертирующие входы компараторов Dead-time и PWM.

С терминами и работой выходной части ШИМ контроллера более-менее определились, теперь будем разбираться при чем тут пила и зачем нам все эти компараторы и усилители ошибок. Мы поняли, что отношение длительности импульса к периоду их следования определяет коэффициент заполнения, а значит и выходное напряжение источника питания т.к. в первичную обмотку трансформатора будет вкачиваться тем больше энергии, чем больше коэффициент заполнения.

Для примера разберемся, что нужно сделать чтобы установить коэффициент заполнения 50%. Вы еще помните про пилу? Она подается на инвертирующие входы компараторов PWM и Dead time. Известно, что если напряжение на инвертирующем входе выше чем на неинвертирующем — выход компаратора будет лог.0. Напомню, что пила — это плавно поднимающийся от 0 до 3.3в сигнал, после чего резко падающий на 0в.
Таким образом, чтобы на выходе компаратора 50% времени был лог.0 — на неинвертирующий вход нужно подать половину напряжения пилы(3.3в/2=1,65в). Это и даст искомые 50% duty cycle.

Заметили, что оба компаратора сходятся на том самом элементе ИЛИ, а значит, пока какой-то из компараторов выдает лог.1 — другой не может ему помешать. Т.е. приоритет имеет тот компаратор, который приводит к меньшему коэффициенту заполнения. И если на Dead time компаратор напряжение подается снаружи, то на PWM компаратор можно подать сигнал как извне(3 пин) так и с встроенных усилителей ошибок(это обычные операционные усилители). Они тоже соединяются по схеме ИЛИ, но т.к. мы уже имеем дело с аналоговым сигналом — схема ИЛИ реализуется с использованием диодов. Таким образом контроль над коэффициентом заполнения захватывает тот усилитель ошибки, который просит меньший коэффициент заполнения. Состояние другого при этом не имеет значения.

Обратная связь.
Хорошо, теперь как на всём этом построить источник питания? Очень просто! Нужно охватить БП отрицательной обратной связью. Разница между желаемым(заданным) и имеющимся напряжением называется ошибка. Если в каждый момент времени воздействовать на коэффициент заполнения так, чтобы исправить ошибку и привести ее к 0 — получим стабилизацию выходного напряжения(или тока). Обратная связь является отрицательной до тех пор, пока реагирует на ошибку управляющим воздействием с противоположным знаком. Если обратная связь будет положительной — пиши пропало! В таком случае обратная связь будет увеличивать ошибку вместо того чтобы уменьшать ее.

Всё это работа для тех самых усилителей ошибок. На инвертирующий вход усилителя ошибки подается опорное напряжение(эталон), а на неинвертирующий заводится напряжение на выходе источника питания. Кстати внутри ШИМ контроллера есть источник опорного напряжения 5В, который является точкой отсчёта во всех измерениях.

Компенсация обратной связи
Даже не знаю как бы по-проще это объяснить. С обратной связью всё просто только в идеальном мире. На практике же если вы изменяете коэффициент заполнения — выходное напряжение меняется не сразу, а с некоторой задержкой.

К примеру усилитель ошибки зарегистрировал понижение напряжения на выходе, откорректировал коэффициент заполнения и прекратил вмешиваться в систему, но напряжение продолжает нарастать и потом усилитель ошибки вынужден снова корректировать коэффициент заполнения уже в другую сторону. Такая ситуация происходит из-за задержки реакции. Так система может перейти в режим колебаний. Они бывают затухающими и незатухающими. Блок питания в котором могут возникнуть незатухающие колебания сигнала обратной связи — долго не протянет и является нестабильным.

У обратной связи есть определенная полоса пропускания. Допустим полоса 100кГц. Это означает, что если выходное напряжение будет колебаться с частотой выше 100кГц — обратная связь этого просто не заметит и корректировать ничего не будет. Конечно, хотелось бы, чтобы обратная связь реагировала на изменения любой частоты и выходное напряжение было как можно стабильнее. Т.е. борьба идет за то, чтобы обратная связь была максимально широкополосной. Однако та самая задержка реакции не позволит нам сделать полосу бесконечно широкой. И если полоса пропускания цепи обратной связи будет шире чем возможности самого БП на отработку управляющих сигналов(прямая связь) — на некоторых частотах отрицательная обратная связь будет внезапно становиться положительной и вместо компенсации ошибки будет ее еще больше увеличивать, а это как раз условия возникновения колебаний.

Теперь от задержек в секундах давайте перейдем к частотам, коэффициентам усиления и фазовым сдвигам…
Полоса пропускания это максимальная частота, на которой коэффициент усиления больше 1.
С увеличением частоты коэффициент усиления уменьшается. В принципе это справедливо для любого усилителя.
Итак, чтобы наш БП работал стабильно должно выполняться одно условие: во всей полосе частот, где суммарное усиление прямой и обратной связи больше 1(0дБ), отставание по фазе не должно превышать 310 градусов. 180 градусов вносит инвертирующий вход усилителя ошибки.

Вводом в обратную связь различных фильтров добиваются того, чтобы это правило выполнялось. Если очень грубо, то компенсация обратной связи это подгонка полосы пропускания и ФЧХ обратной связи под реакции реального источника питания(под характеристики прямой связи).

Тема эта очень не простая, под ней лежит куча математики, исследований и прочих трудов… Я лишь стараюсь в доступном виде изложить саму суть вопроса. Могу порекомендовать к прочтению вот эту статью, где хоть и не так на пальцах, но тоже в доступном виде освещен этот вопрос и даны ссылки на литературу: bsvi.ru/kompensaciya-obratnoj-svyazi-v-impulsnyx-istochnikax-pitaniya-chast-1

От теории к практике
Теперь мы можем взглянуть на схему БП и понять что в ней много лишнего. В первую очередь я выпаял всё, что относится к контролю выходных напряжений(схема формирования сигнала Power good). Нейтрализовал встроенные в ШИМ контроллер усилители ошибок путем подачи +5vref на инвертирующие входы и посадив на GND неинвертирующие. Удалил штатную схему защиты от КЗ. Выпилил все не нужные выходные фильтры от напряжений которые не используются… Заменил выходные диоды на более мощные. Заменил трансформатор! Выпаял его из качественного БП где написанные 400W действительно означают 400W. Разница в размерах между тем, что стояло тут до этого говорит сама за себя:

Заменил дроссели в выходном фильтре(с того-же 400W БП) и конденсаторы поставил на 25В:

Далее я разработал схему, позволяющую регулировать стабилизацию выходного напряжения и устанавливать ограничение тока выдаваемого БП.

Схема реализует внешние усилители ошибок собранные на операционных усилителях LM358 и несколько дополнительных функций в виде усилителя шунта(INA197) для измерения тока, нескольких буферных усилителей для выдачи величины установленного и измеренного тока и напряжения на другую плату, где собрана цифровая индикация. О ней я расскажу в следующей статье. Выдавать на другую плату сигналы как есть — не лучшее решение т.к. источник сигнала может быть достаточно высокоомным, провод ловит шум, мешая обратной связи работать устойчиво. В первой итерации я с этим столкнулся и пришлось всё переделать. В принципе на схеме всё подписано, подробно комментировать ее не вижу смысла и думаю, что для тех кто понял теорию выше, должно быть всё довольно очевидно.

Отмечу лишь, что цепочки C4R10 и C7R8 это и есть компенсация обратной связи о которой я говорил выше. Честно говоря, в ее настройке очень помогла прекрасная статьи эмбэддера под ником BSVi. bsvi.ru/kompensaciya-obratnoj-svyazi-prakticheskij-podxod Этот подход реально работает и потратив денек-другой мне удалось добиться стабильной работы БП описанным в статье методом. Сейчас, конечно, я бы справился часа за два наверно, но тогда опыта не было и по неосторожности я взорвал не мало транзисторов.

Ах да, обратите внимание на емкость C7! 1uF это довольно много. Сделано это для того, чтобы обратную связь по току зажать в быстродействии. Это такой грязный хак для преодоления нестабильности возникающей на границе перехода от стабилизации напряжения к стабилизации тока. В таких случаях применяют какие-то более навороченные приёмы, но так заморачиваться я не стал. Супер точная стабилизация тока мне не нужна, к тому же к моменту, когда я столкнулся с этой бедой — проект переделки БП успел здорово надоесть!

По этой схеме лазерным утюгом была изготовлена плата:

Она встраивается в БП вот таким образом:

В качестве шунта для измерения тока выбран кусок медной проволоки длинной сантиметров 10 наверно.

Корпус я использовал от довольно качественного БП Hiper. Кажется это самый проветриваемый корпус из всех что я видел.

Также возник вопрос о подключении вентилятора. БП ведь регулируется от 0 до 24В, а значит кулер придется питать от дежурки. Дежурка представлена двумя напряжениями — стабильными 5В, которые идут на материнскую плату и не стабилизированным, служебным питанием около 13.5В которое используется для питания самого ШИМ контроллера и для раскачки управляющего трансформатора. Я использовал обычный линейный стабилизатор чтобы получить стабильные +12В и завёл их на маленькую платку терморегуляции оборотов кулера, выпаянную с того-же Hiper'a. Платку закрепил на радиаторе шурупом просто из соображений удобства подключения кулера.

Радиаторы кстати пришлось изогнуть ибо они не вмещались в корпус нового формата. Лучше перед изгибанием их нагревать паяльной станцией, иначе есть шанс отломать половину зубов. Терморезистор регулятора закрепил на дросселе групповой стабилизации т.к. это самая горячая часть.

В таком виде БП прошел длительные испытания, питая кучу автомобильных лампочек дальнего света и выдерживал нагрузки током порядка 20А при напряжении 14В. А еще он гордо зарядил несколько автомобильных аккумуляторов, когда у нас в Крыму выключали свет.

Будущее уже рядом
Тем временем я задумал немного нестандартную систему индикации режимов работы БП, о чем в последствии немного сожалел, но всё-же она работает!

Так что в следующей статье вас ждет программирование ATMega8 на C++ с применением шаблонной магии, различных паттернов и самописная библиотека для вычислений с фиксированной точкой поверх которой реализовано усреднение отсчётов АЦП и перевод их в напряжение/ток по таблице с линейной интерполяцией. Каким-то чудом всё это уместилось в 5 с копейками килобайт флэша.

Не переключайте канал, должно быть интересно.

Кстати, обещанная в начале книга:
Куличков А.В. «Импульсные блоки питания для IBM PC»
radioportal-pro.ru/_ld/0/15_caf3ebe8f7eaeee.djvu

P.S. Надеюсь, изложенное выше окажется полезным. Строго не судите, но конструктивная критика приветствуется.

Added для RO пользователей которые не могут писать комментарии: email: altersoft_пёс_mail.ру

habr.com

Лабораторный БП из компьютерного БП формата АТХ - Блоки питания - Источники питания

Евгений Князев

Привет всем!!! Решил описать вкратце переделку БП от компьютера формата АТХ. Может кому-то будет интересно.

За основу был взят БП CODEGEN - 300X (типа 300Вт, ну Вы поняли китайских 300). Мозгом БП служит ШИМ-контроллер КА7500 (TL494...). Только такие мне приходилось переделывать. Управлять ШИМкой будет PIC16F876A, он же и для контроля и установки выходного напряжения и тока, отображение информации на LCD Wh2602(...), регулировка осуществляется кнопками.
Программу помог сделать один хороший человек (IURY, сайт "Кот", который радио), за что ему большое спасибо!!! В архиве схема, плата, программа для контроллера.

Берем рабочий БП (если не рабочий, то надо восстановить до рабочего состояния).
Ориентировочно определяемся, где у нас что будет располагаться. Выбираем место под LCD, кнопки, клеммы (гнезда), индикатор включения...
Определились. Делаем разметку для "окна" ЛСД. Вырезаем (я резал маленькой болгаркой 115мм), может кто-то дремелем, кто-то рассверливанием отверстий, а потом подгонка напильником. В общем кому как удобнее и доступнее. Должно получиться что-то похоже на это. 

 

 

 Продумываем как будем крепить дисплей. Можно сделать несколькими способами:
а) соединить с платой управления разъёмами;
б) сделать через фальшпанель;
в) или...
Или... припаять непосредственно 4 (3) винтика М2,5 к корпусу. Почему М2,5, а н М3,0? В ЛСД отверстия 2,5мм в диаметре для крепления.
Я припаял 3 винтика, потому что при пайке четвертого, отпаивается перемычка (на фото видно). Потом припаиваешь перемычку - отпадает винтик. Просто сильно близкое расстояние. Не стал заморачиваться - оставил 3 шт.
 


Пайка выполнена ортофосфорной кислотой. После пайки всё необходимо хорошо промыть водой с мылом.
Примеряем дисплей.

 

Изучаем схему, а именно все относительно TL494 (KA7500). Все что касается ног 1, 2, 3, 4, 13, 14, 15, 16. Всю обвязку возле этих выводов удаляем (на основной плате БП), и устанавливаем детали, согласно схемы.
 

Удаляем на основной плате БП всё лишнее. Все детали касательно +5, -5, -12, PG, PS - ON.
Оставляем только всё, что касается +12 V и дежурного питания +5V SB .
Желательно найти схему по своему БП, чтобы не удалить чего лишнего. В цепи питания +12 вольт - удаляем родные электролиты и ставим вместо них, аналогичный по ёмкости, но на рабочее напряжение 35-50 вольт.
Должно получиться что-то похоже на это.

 

Посмотрев на характеристики имеющегося блока питания (наклейка на корпусе) - по 12В выходной ток должен быть 13А. Ого неплохо вроде!!! Смотрим на плату, что у нас образовывает 12В, 13А??? Ха два диода FR302 (по даташиту 3А!). Ну пусть максимальный ток 6А. Нет, такое нас не устраивает, надо заменить на что-нибудь по мощнее, да еще и с запасом, поэтому ставим 40CPQ100 - 40А, Uобр=100В.
 

На радиаторе были какие-то изолирующие прокладки, прорезиненная ткань (что-то похожее). Отодрал, отмыл. Поставил нашу отечественную слюду.
Винты, поставил подлиннее. Под один сзади зажал еще слюду. Блок решил дополнить индикатором перегрева теплоотвода на МП42. Германиевый транзистор здесь используется в качестве датчика температуры
 


Схема индикатора перегрева теплоотвода собрана на четырёх транзисторах. В качестве транзистора стабилизатора применён КТ815, КТ817, а в качестве индикатора - двухцветный светодиод.
 


Печатную плату не рисовал. Думаю, что особой сложности при сборке этого узла возникнуть не должно. Как узел собран, видно на фото ниже.
 


Делаем плату управления. ВНИМАНИЕ! Перед подключением своего LCD изучите даташит на него!! Особенно выводы 1 и 2!
 

 

Соединяем все согласно схеме. Устанавливаем плату в БП. Также надо изолировать основную плату от корпуса. Сделал я всё это через пластиковые шайбочки.
 

Наладка схемы.
 

1.Все наладки блока питания проводить только через лампу накаливания 60 - 150 Вт, включенную в разрыв сетевого кабеля, а ещё лучше и через разделительный трансформатор.
2.Корпус БП изолировать от GND, а цепь, которая образовывалась через корпус, соединить проводками.
3.Iizm (U15) - выставляется выходной ток (правильность показаний индикатора) по образцовому А - метру.
Uizm (U14) - выставляется выходное напряжение (правильность показаний индикатора), по образцовому В - метру.
Uset_max (U16) - выставляется МАХ выходное напряжение
 

Максимальный выходной ток данного блока питания составляет 5 ампер (вернее 4,96А), ограничен прошивкой.
Максимальное выходное напряжение для данного блока питания, не желательно выставлять более 20-22 вольт, так как в этом случае увеличивается вероятность пробоя силовых транзисторов из-за нехватки предела ШИМ-регулирования микросхемой TL494
.
Для увеличения выходного напряжения более 22 вольт, необходима перемотка вторичной обмотки трансформатора.

 

 

Пробный запуск прошёл успешно. Слева двухцветный индикатор перегрева теплоотвода (холодный радиатор - цвет LED зеленый, теплый - оранжевый, горячий - красный). Справа - индикатор включения БП.

 

 

Установил выключатель. Основа - стеклотекстолит, обклеен самоклейкой "оракл".

Финал. То, что получилось в домашних условиях.

 

 


А теперь пробуем работу всех узлов собранного блока, так сказать в условиях приближенных к реальным, то есть нагружаем и испытываем собранный блок питания.
БП под нагрузкой, в качестве нагрузки используются лампы "галогенки" на 12В, 35 и 50Вт.

 

Скачать архив с прошивкой, схемой, платами.

Архив для статьи.

Если возникнут какие то вопросы по статье, задавайте их здесь, обсудим.

 

vprl.ru

Лабораторный блок питания из компьютерного

Нам понадобятся:


1. Блок питания от старого Пк (любой ATX) 
2. Модуль ЖК вольтметра 
3. Радиатор для микросхемы(любой, подходящий по размеру) 
4. Микросхема LM317 (регулятор напряжения) 
5. электролитический конденсатор 1мкФ 
6. Конденсатор 0.1 мкФ 
7. Светодиоды 5мм - 2шт.
8. Вентилятор 
9. Выключатель 
10. Клеммы - 4шт.
11. Резисторы 220 Ом 0.5Вт - 2шт.
12. Паяльные принадлежности, 4 винта M3, шайбы, 2 самореза и 4 стойки из латуни длиной 30мм. 

   Я хочу уточнить, что список примерный, каждый может использовать то, что есть под рукой. 


Общие характеристики блока питания ATX: 

   Блоки питания ATX, используемые в настольных компьютерах являются импульсными источниками питания с применением ШИМ-контроллера. Грубо говоря, это означает, что схема не является классической, состоящей из трансформатора, выпрямителя и стабилизатора напряжения. Ее работа включает следующие шаги: 
а) Входное высокое напряжение сначала выпрямляется и фильтруется. 
б) На следующем этапе постоянное напряжение преобразуется последовательность импульсов с изменяемой длительностью или скважностью (ШИМ) с частотой около 40кГц.
в) В дальнейшем эти импульсы проходят через ферритовый трансформатор, при этом на выходе получаются относительно невысокие напряжения с достаточно большим током. Кроме этого трансформатор обеспечивает гальваническую развязку между 
высоковольтной и низковольтными частями схемы.  
г) Наконец, сигнал снова выпрямляется, фильтруется и поступает на выходные клеммы блока питания. Если ток во вторичных обмотках увеличивается и происходит падение выходного напряжения БП контроллер ШИМ корректирует ширину импульсов и таким образом осуществляется стабилизация выходного напряжения.

Основными достоинствами таких источников являются: 
- Высокая мощность при небольших размерах 
- Высокий КПД 
   Термин ATX означает, что включением блока питания управляет материнская плата. Для обеспечения работы управляющего блока и некоторых периферийных устройств даже в выключенном состоянии на плату подаётся дежурное напряжение 5В и 3.3В. 

К недостаткам можно отнести наличие импульсных, а в некоторых случаях и радиочастотные помех. Кроме того при работе таких блоков питания слышен шум вентилятора. 


Мощность блока питания

   Электрические характеристики блока питания напечатаны на наклейке (см. рисунок) которая, обычно, находится на боковой стороне корпуса. Из нее можно получить следующую информацию: 

Напряжение - Ток 

3.3В   -   15A 

5В   -   26A 

12В   -   9А 

-5 В   -   0,5 А 

5 Vsb   -   1 A



Для данного проекта нам подходят напряжения 5В и 12В. Максимальный ток, соответственно будет 26А и 9А, что очень неплохо. 


Питающие напряжения

Выход блока питания ПК состоит из жгута проводов различных цветов. Цвет провода соответствует напряжению:

Нетрудно заметить, что кроме разъемов с питающими напряжениями +3.3В, +5В, -5В, +12В, -12В и земли, есть еще три дополнительных разъема: 5VSB, PS_ON и PWR_OK. 

Разъем 5VSB используется для питания материнской платы, когда блок питания находится в дежурном режиме. 
Разъем PS_ON (включение питание) используется для включения блока питания из дежурного режима. При подаче на этот разъем напряжения 0В блок питания включается, т.е. чтобы запустить блок питания без материнской платы его нужно соединить с общим проводом (землей).
Разъем POWER_OK в дежурном режиме имеет состояние близкое к нулю. После включения блока питания и формировании на всех выходах напряжений нужного уровня на разъеме POWER_OK появляется напряжение около 5В.


ВАЖНО: Чтобы блок питания работал без подключения к компьютеру необходимо соединить зеленый провод с общим проводом. Лучше всего это сделать через переключатель.

Модернизация блока питания

1. Разборка и чистка


Нужно разобрать и хорошо очистить блок питания. Лучше всего для этого подойдет пылесос включенный на выдув или компрессор. Нужно проявлять повышенную осторожность, т.к. даже после отключения блока питания от сети на плате остаются напряжения, опасные для жизни.

2. Подготавливаем провода 


Отпаиваем или откусываем все провода, которые не будут использованы. В нашем случае, мы оставим два красных, два черных, два желтых, сиреневый и зеленый. 
Если есть достаточно мощный паяльник - лишние провода отпаиваем, если нет - откусываем кусачками и изолируем термоусадкой. 


3. Изготовление передней панели. 


   Сначала нужно выбрать место для размещения передней панели. Идеальным вариантом та будет сторона блока питания, с которой выходят провода. Затем делаем чертеж передней панели в Autocad или другой аналогичной программе. При помощи ножовки, дрели и резака из куска оргстекла изготавливаем переднюю панель.


4. Размещение стоек



   Согласно отверстий для крепления в чертеже передней панели просверливаем аналогичные отверстия в корпусе блока питания и прикручиваем стойки, которые будут держать переднюю панель.


5. Регулировка и стабилизация напряжения

    Для возможности регулировки выходного напряжения нужно добавить схему регулятора. Была выбрана знаменитая микросхема LM317 из-за ее простоты включения и невысокой стоимости.
LM317 представляет собой трехвыводный регулируемый стабилизатор напряжения, способный обеспечить регулировку напряжения в диапазоне от 1.2В до 37В при токе до 1.5А. Обвязка микросхемы очень простая и состоит из двух резисторов, которые необходимы для задания выходного напряжения. Дополнельно данная микросхема имеет защиту перегрева и перегрузки по току. 
Схема включения и распиновка микросхемы приведены ниже: 

   Резисторами R1 и R2 можно регулировать выходное напряжение от 1.25В до 37В. Т.е в нашем случае, как только напряжение достигнет 12В, то дальнейшее вращение резистора R2 напряжение регулировать не будет. Чтобы регулировка происходила на всему диапазону вращения регулятора необходимо рассчитать новое значение резистора R2. Для расчета можно использовать формулу, рекомендуемую производителем микросхемы: 
   Либо упрощенная форма этого выражения: 

Vout = 1.25(1+R2/R1) 


   Погрешность при этом получается очень низкой, так что вторую формулу вполне можно использовать.

   Принимая во внимание полученную формулу можно сделать следующие выводы: когда переменный резистор установлен на минимальное значение (R2 = 0) выходное напряжение составляет 1.25В. При вращении ручки резистора выходное напряжение будет возрастать, пока не достигнет масимального напряжения, что в нашем случае составляет чуть меньше 12В. Другими словами максимум у нас не должен превышать 12В. 
     Приступим к расчету новых значений резисторов. Сопротивление резистора R1 возьмем равным 240 Ом, а сопротивление резистора R2 рассчитаем: 
R2=(Vout-1,25)(R1/1.25) 
R2=(12-1.25)(240/1.25) 
R2=2064 Ома 

Ближайшее к 2064 Ом стандарное значение сопротивления резистора равно 2 кОм. Значения резисторов будут следующие: 
R1=240 Ом,  R2=кОм 

На этом расчет регулятора закончен. 



6. Сборка регулятора 

Сборку регулятора выполним по следующей схеме: 




Ниже приведу принципиальную схему: 

   Сборку регулятора можно выполнить навесным монтажем, припаивая детали напрямую к выводам микросхемы и соединяя остальные детали при помощи проводов. Также можно специально для этого вытравить печатную плату или собрать схему на монтажной. В данном проекте схема была собрана на монтажной плате. 

   Еще обязательно нужно прикрепить микросхему стабилизатора к хорошему радиатору. Если радиатор не имеет отверстия для винта, тогда оно делается сверлом 2.9мм, а резьба нарезается тем же винтом М3, которым будет прикручена микросхема. 


Если радиатор будет прикручен напрямую к корпусу блока питания, тогда необходимо изолировать заднюю часть микросхемы от радиатора кусочком слюды или силикона. В этом случае винт, которым прикручена LM317 должен быть изолирован с помощью пластиковой или гетинаксовой шайбы. Если же радиатор не будет контактировать с металлическим корпусом блока питания, микросхему стабилизатора обязательно нужно посадить на термопасту. На рисунке можно увидеть, как радиатор крепится эпоксидной смолой через пластину оргстекла:

7. Подключение 

Перед пайкой необходимо установить светодиоды, выключатель, вольтметр, переменный резистор и разъемы на переднюю панель. Светодиоды отлично вставляются в отверстия, просверленные 5мм сверлом, хотя дополнительно их можно закрепить суперклеем. Переключатель и вольтметр держатся крепко на собственных защелках в точно выпиленных отверстиях  Разъемы крепятся гайками. Закрепив все детали, можно приступать к пайке проводов в соответствии со следующей схемой: 

    Для ограничения тока последовательно с каждым светодиодом припаивается резистор сопротивлением 220 Ом. Места соединений изолируются при помощи термоусадки. Коннекторы припаиваются к кабелю напрямую или через переходные разъемы  Провода должны быть достаточно длинными, чтобы можно было без проблем снять переднюю панель. 

    Перед подключением вольтметра, нужно внимательно разобраться со схемой подключения, рекомендованной производителем. 

Встречаются модели с внешним питанием и питанием от измеряемого напряжения.

В нашем случае для питания индикатора необходимо было постоянное напряжение 9-12В. Для этих целей подойдет плата от любого блока питания, способная выдавать требуемое напряжение или зарядное устройство от старого телефона. Также возможно использовать одно из фиксированных напряжений блока питания ATX.  

8. Последние штрихи 

   Первое, что мы можем сделать, так это приклеить четыре силиконовый ножки-подставки, чтобы не царапать стол, понизить уровень шума и способствовать лучшему охлаждению БП.

   Далее, необходимо закрыть боковые грани между блоком питания и передней панелью полосками оргстекла.  Ширина полосок должна быть такой же, как и высота стоек, которые мы использовали. Боковые панели соединяем с передней панелью при помощи дихлорэтана или клея. Для улучшения охлаждения сверлим отверстия напротив радиатора охлаждения. Так же, чтобы улучшить охлаждение нижнюю полоску можно не ставить.  

   Наш лабораторный блок питания почти готов, но для начала проведем с ним некоторые тесты. 

9. Испытания 

Измерения: 

При помощи мультиметра нужно измерить напряжение между общим разъемом и разъемами с напряжением. При измерении регулируемого выхода измерения проводятся минимального и максимального напряжения. Результаты следующие: 

Защита: 

Поскольку блок питания компьютера имеет защиту от перегрузки и короткого замыкания, мы можем это проверить. Для этого закорачиваем проводом общий разъем и разъем 5В или 12В. Блок питания должен отключиться. Для повторного его включения необходимо выключить и снова включить выключатель подачи 220В.  Регулируемый выход защищен микросхемой LM317. Защита в зависимости от температуры микросхемы срабатывает при превышении тока нагрузки 2-3А.

10. Улучшение 

   В процессе эксплуатации было замечено, что на микросхеме LM317 рассеивается очень большое количество тепла и радиатор достаточно горячий. Поэтому дополнительно, при помощи двух шурупов, был установлен 12-ти вольтовый вентилятор от видеокарты.

   Питание вентилятора берется с выхода 12В, и желательно запитать его через дополнительный выключатель, чтобы вставить его только тогда, когда это необходимо.

Результат



В основу написания легла статья с испанского сайта http://www.taringa.net

mynobook.blogspot.com

И снова о переделке БП формата АТХ

РадиоКот >Схемы >Питание >Зарядные устройства >

И снова о переделке БП формата АТХ

Часть 1-я.

Отмена анонимности в конкурсе неожиданно предоставила возможность поделиться продолжением моих опытов по переделке БП АТХ в зарядные устройства не ожидая окончания конкурса. Чем и решил воспользоваться, чтобы поздравить кота с днюхой.

Ранее, мной были опробованы и описаны, различные способы переделки БП АТХ в зарядное устройство для 12В аккумуляторов. Естественно, после полевых испытаний, возникли определённые пожелания. Как выяснилось, электронный предохранитель на полевом транзисторе по схеме Simurg, частенько позволял себе ложные срабатывания. У меня так получилось, может просто неудачно? В частности, срабатывал при подключении сильно разряженного аккумулятора. Приходилось по несколько раз подключать, пока не получится. Можно было, конечно, поиграть с его чувствительностью, задержкой срабатывания и добиться нужного результата, но из-за разброса параметров полупроводников, пришлось бы это делать для каждого устройства индивидуально, а при экспериментах с коротким замыканием во время настройки можно и спалить само зарядное.

Проблема, естественно, скрывается в первоначальном броске тока, ведь у автомобильного аккумулятора, помимо всего прочего, есть ещё и приличная ёмкость. Её зарядка и создаёт бросок тока. Значит, если бросков тока избежать затруднительно – нужно их игнорировать. Также было трудно зажечь галогенные лампы на 70Вт сразу, из-за броска тока через холодные спирали.

Решил, что мой предохранитель, будет ориентироваться на напряжение на выходе зарядного, а не на ток. Потому как, при коротком замыкании оно близко к нулю, а при переполюсовке, и вовсе - обратной полярности.

При переделках БП на TL494 (KA7500) я использовал второй компаратор (ноги 15 и 16), для введения ограничения максимального тока. Раньше, я отключал обе ноги от своих изначальных мест и подключал согласно схеме переделки. Теперь, по новой схеме, необходимо отключать только одну: 15-ю, а 16-я так и остаётся на земле (разумеется, это относится только к тем БП, в которых, этот компаратор не используется с другой целью, в них 16-я нога не сидит на земле). В качестве шунта используются дорожки платы. Полевой транзистор канала 3,3В остаётся на своём законном месте, без выпаивания и даже резать дорожки не понадобится (опять же есть БП в которых для стабилизации 3,3В используется магнитный усилитель, там вы полевого транзистора не найдёте). Из всех процедур настройки, нужно будет, только подобрать резисторы делителя на 1-й ноге до установки нужного напряжения холостого хода на выходе, и найти место на дорожках, дающее нужное падение напряжения при необходимом максимальном токе, либо подобрать R7, кому что больше нравится.

Что и как нужно удалять из БП, уже было описано мной довольно подробно в предыдущей статье. К тому же блоки немного разные и пошаговую инструкцию с позициями элементов создать невозможно.

Вот схема фрагмента который нужно смонтировать:

Рис 1.

 

К ножкам 1, 15 и 16 TL494 не должно быть подключено ничего, кроме тех деталей, что есть на схеме. Остальные трогать не надо.

Опытные коты могут пропустить этот абзац, он для котят. Резисторы R1, R2 и R3 необязательно должны быть именно таких номиналов. Тут главное, соблюсти пропорцию. Изначально они на плате уже есть. R2 и R3 я не трогаю, а R1 ставлю какой нужно для 14,5В на выходе. Рассчитать его очень просто. На 1-й ноге должно получиться при 14,5В (или сколько вам там нужно) на выходе такое же напряжение как и на второй. В подавляющем большинстве блоков, из встретившихся мне, это было 2,5В. Отсюда следует вывод, что R1 должен быть таким, чтобы при нужном нам выходном напряжении на делителе из R1, R2 и R3 получились эти самые 2,5В. Написал эту не представляющую секрета информацию потому, что часто видел в форумах вопрос: «А какой номинал нужно поставить?».

R4 – виртуальный, это как раз и есть, сопротивление дорожек на плате.

За счёт чего же достигается ограничение максимального тока в этой схеме? Всё очень просто. Резисторы R5 и R7 образуют обычный делитель напряжения. Хитрость в том, что этот делитель не делит, как обычно, напряжение между землей и источником. Он делит напряжение между плавающим относительно земли отрицательным напряжением и источником опорного напряжения TL494.

Рассмотрим, как это работает в конкретных цифрах:

  • При отсутствии тока в нагрузке, падение напряжения на R4 равно нулю. Значит, на делителе будет 5V*R7/(R7+R5), т.е. около 50мВ, на 16-й ноге естественно 0В
  • Что же будет при токе, ну допустим, 2А? На R4 возникнет падение напряжения в R4*2A=12mV. Это напряжение на вывод делителя из R5 и R7 приложится в отрицательной полярности, т.е на 15-й ножке ШИМ теперь будет уже не 50мВ, а 50-12=38мВ
  • При дальнейшем росте тока нагрузки, будет расти и падение напряжения на R4, а следовательно, и на верхнем по схеме выводе делителя на R5 и R7 отрицательное напряжение будет увеличиваться. При определённом токе, оно достигнет -50мВ, и полностью скомпенсирует изначальные 50мВ холостого хода. Т.е. напряжение на 15-й ноге ШИМ станет равно 0В и сравняется с напряжением на 16-й ноге, которая «сидит» на земле. Компаратор начнёт работать и дальнейшего роста тока нагрузки не произойдёт.

Работа схемы отключения нагрузки довольно проста и понятна по схеме. При падении напряжения на выходных клеммах ниже определённого уровня (для номиналов как на схеме это около 5В), начинает закрываться транзистор VT1, что вызывает увеличение сопротивления открытого канала T1, что в свою очередь ещё больше уменьшает выходное напряжение и т.д. В результате, оба транзистора быстро закрываются, и остаются в этом состоянии пока КЗ или переполюсовка не будет устранена.

Методика переделки такова:

Сначала, как и раньше, выпаиваем всё лишнее (более подробно об этом было написано в предыдущей статье: https://www.radiokot.ru/circuit/power/charger/27/, поэтому повторяться не буду. Если кто забыл, то можно посмотреть там), затем, подбором делителя на 1-й ноге ШИМ, добиваемся нужного напряжения на выходе канала 12В. Далее, нужно разорвать соединение земли в области ШИМ с землей на выходе БП (косичка трансформатора). Это нужно делать не наобум, а очень внимательно. Земля ШИМ и обвязки вокруг неё должна оставаться общей. Вам нужно найти тот единственный проводник, который соединяет это всё с силовой землёй. Может мне просто везло, но я всегда находил эту перемычку. Нужно было её просто выпаять, дорожек я не перерезал ни разу.

Затем, нужно бросить перемычку от дорожки идущей от косички трансформатора на дорожку канала 3,3В, которая в свою очередь, идёт от ноги полевого транзистора так, чтобы из них получилась одна дорожка максимальной длины. Это и будет наш R4. Соответственно схемы переделки, подключаем вывод R7 рядом с косичкой трансформатора, а от ноги полевого транзистора, т.е. другого конца получившейся дорожки, она же наш R4, бросаем соединение на землю ШИМ. Резистор шунта R4 теперь у нас готов. Далее, выпаиваем 15-ю ногу ШИМ из платы, аккуратно приподнимаем над платой. Транзистор T1 у нас уже на месте, навесным монтажом устанавливаем R5 и R7. Остальная часть схемы собирается на отдельной платке и распаивается в нужные точки проводами. Выход для отрицательного провода берётся с площадок бывших 5В, именно туда подключен нужный вывод полевого транзистора, а плюса - с выхода 12В, соответственно.

Теперь надо запустить БП через амперметр и постепенно нагружать выход, например лампами от авто или мощными резисторами. С определенного момента при дальнейшем росте нагрузки, ток отдаваемый БП расти перестанет, а начнёт падать напряжение на выходе. Это и есть получившее значение ограничения тока. Если оно не совпадает с нужным вам, то его можно изменить подбором R7. Если нужно больше – R7 увеличиваем, если меньше – уменьшаем. Вот собственно и вся наладка.

Я уже сделал парочку по этому варианту, результатом доволен. Переделка и настройка достаточно проста, защита надёжна и не то чтобы не «капризна», а вообще не требует настройки. Канал -12В я оставлял, на нём получалось примерно -14В и я использовал его для питания вентилятора через резистор, R9 по схеме. Как я уже упоминал в начале, бывают БП с каналом 3,3В не на полевом транзисторе, тогда можно взять его где-либо и разместить на радиаторе соединив проводами с платой, а можно и не делать защиту такого типа, а применить другую. Например, на реле.

Бывает, что в режиме ограничения тока, появляется свист. По борьбе с ним в сети написано много, первоначально можно попробовать установить цепочку из резистора и конденсатора между 3-й и 15-й ногами TL494. Возможно, придётся повозиться с подбором номиналов этих деталей. Я остановился на 22кОм и 10нФ.

Если вдруг кто сам не догадался, то:

  • HL1 светится когда «предохранитель» открыт и означает что-то вроде «К работе готов».
  • HL2 светится если ШИМ работает и БП готов выдать напряжение на выход, и гаснет если сработала штатная защита от перегрузки и ШИМ был заглушен, либо ваше зарядное сгорело. Мне лично, такого добиться ни разу не удалось. Мой предохранитель вырубал раньше, чем БП успевал перегрузиться.
  • HL3 загорается только если попутать клеммы аккумулятора, т.е. – «ошибка подключения (переполюсовка)».

Фото у меня всего два сохранилось, но на них можно найти и перемычку между землей и 3,3В, и резистор идущий от косички. К большому моему сожалению, не сохранились фото обратной стороны и готового устройства, но сейчас сфотографировать уже нечего. Зарядки нашли своих хозяев.

Вот всё, что осталось на память:

Фото 1 и 2.

 

Часть 2-я.

Теперь от простого перейдём к более сложному и более универсальному.

Следующая идея возникла как изготовление вещи для гаража (оказалось, что и для дома тоже), сочетающей в себе функции зарядного устройства и блока питания одновременно. Чтобы не напрягаться и не лепить ОУ для регулировки ограничения тока, возьмём изъезженный вдоль и поперёк очередной БП на TL494. Их всё ещё есть у меня.

Поставим себе такую задачу:

Диапазон выходных напряжений в режиме БП практически от 0 до 24В. А чего мелочиться, мало ли что нам понадобится запитать или зарядить. Отдельно нужно иметь возможность регулировать напряжение в режиме зарядного, от 12,4 до 15,9В более точно, а то при шкале от 0 до 24В сильно не разгуляешься. Зачем ставить два переменных резистора если можно обойтись одним? Для всех типов автомобильных и гелевых аккумуляторов должно этого диапазона хватить. А то понаделали их различных: свинец-свинец, кальций–свинец, кальций-кальций и т.д., а мы думай сколько делать на выходе.

И ещё, хоть я лично и сомневаюсь в необходимости реанимации полудохлых аккумуляторов, но решил реализовать примочку. А вдруг и правда однажды поможет?

Что же нужно для этого сделать. В основном всё тоже самое с небольшими отличиями.

Первым делом, выпаять все ненужное. Оставить только канал 12В и TL494 с обвязкой.

Чтобы получить 24В с сохранением должного запаса регулировки одной 12В обмотки будет маловато. Потому что, на ней размах импульсов как раз 24В, да и то при условии нормального напряжения в сети. Можно конечно мостовую схему и хоть 36В получай. Но при этом вся нагрузка только на 12В обмотки, причём без передыха, а не поочерёдно как сейчас. Но ведь у нас же бездействуют обмотки от 5В канала. Непорядок, надо их задействовать. А главное, после некоторых шевелений извилинами, оказалось что это, совсем несложно сделать.

Изначально схема выходной части БП в упрощённом виде выглядела так:

Рис 2.

Синими прямоугольниками очерчены мощные сборки, остальные диоды для отрицательных напряжений маломощные, обычно на 1-2А стоят. Мы её немного модернизируем.

Все обмотки трансформатора собраны в косичку, которая соединена с общим проводом, отмечено зелёным. Нет, расплетать мы её не будем, а просто выпаяем из платы. Теперь она оторвана от земли, а значит фактически, мы получили последовательное соединение 12В и 5В обмоток, с отводом, хоть он и не от середины. Это не традиционно, но и не запрещено! Теперь, если на места слабых диодов канала -5В поставить диоды из канала 5В и соединить их с массой, то получаем пару обмоток соединённых последовательно с амплитудой импульсов примерно в 34В. С этого момента получение 24В на выходе – не проблема. Обмотки по-прежнему будут работать все, а не часть. Это позволит получить больший ток на выходе без перемотки трансформатора.

Вот схема с изменениями и дополнениями:

Рис 3.

Правда, есть одна незначительная трудность, сборку из канала 5В напрямую применить не выйдет. Потому что, для минусового плеча, нам нужна сборка с общим анодом, а там стоит, с общим катодом. Понадобится две таких сборки. Выводы анодов можно соединить и получить обычный диод. Либо просто взять подходящие детали из другого места. Я поступил ещё более изощрённым способом. Валялись у меня две сборки на 10А и 40В. У каждой был пробит один диод. Вот оставшиеся я и использовал как обычные диоды. Безотходное производство сохраняет экологию планеты и экономит копеечку, а она рубль бережёт.

С ДГС я тоже произвёл некоторые манипуляции. Хотелось увеличить стабильность работы БП при малых токах, да и напряжение у нас стало больше традиционного для компьютерного блока питания. Поэтому обмотки канала 12В и 5В соединил последовательно. Остальные, тонкие, не используются.

Модернизацию силовых цепей на этом можно было бы и закончить, но есть ещё один сюрприз. Наш конденсатор на 16В, который обычно стоит в канале 12В, 24В не переживёт. Поэтому его необходимо заменить на 35-ти вольтовый. Емкость, на ваш вкус, у меня был на 2200мкФ его и установил, С7 по схеме.

Ещё нужно запитать вентилятор. Так как на выходе у нас теперь от 0 до 24 может быть, то туда его подключать не стоит. Где же взять подходящее напряжение? Кто ищет, тот всегда найдет! Питание будет двойным. Во первых, через диод D1 от 5В дежурки, во вторых от основного источника через D2, как можно видеть на схеме он подключается к выпаянной косичке. Первый будет обеспечивать вентилятор минимальным напряжением в отсутствие нагрузки, второй во время реальной работы. На холостом ходу у нас получится около 4.5В, а при появлении нагрузки, вырастет до 9-9.5В. Возможно этого окажется мало для полной загрузки в 240Вт. Но себе я решил сделать так, потому что грузить на всю не планирую, зато будет тише работать. Если вы планируете грузить по полной, то можно будет сделать немного по другому. Надо анод D2 подключить не к косичке, а к катоду Br1, затем поставить стабилизатор на 12В и уже от него запитать вентилятор. Не забудьте о радиаторе, греться будет не сильно, но заметно.

Теперь остаётся только изготовить небольшую плату управления и переднюю панель устройства. Смотрим схему. Кнопка S1 переключает режим работы с блока питания на зарядное устройство. В режиме «БП» таймер заблокирован и выходное напряжение изменяется от 0 до 24В. При включении режима «Зарядное» диапазон регулировки изменяется на 12,4-15,9В и разрешается работа таймера на NE555. Он позволяет с помощью переменного резистора Р1 устанавливать время отключения БП и одновременного подключения разрядной нагрузки на время от 2 до 50% цикла.

Например, если мы выставим 10%, то 9:10 времени будет идти заряд аккумулятора, а 1:10 времени его разряд через нагрузочные лампы. Это немного увеличит время его зарядки, но возможно продлит срок его службы. Мнения есть самые разные по этому поводу, какое из них правильное, я не знаю. Но часто люди просят чтобы было, так почему бы и не сделать.

Лампы использовал на 12В, но поставил их последовательно, для того чтобы не полыхали в полный накал. Слепит глаза и есть шанс ускоренного перегорания из-за частого включения-выключения. Следует иметь в виду, что по этой причине лампы будут гореть гораздо слабее и тока обычного для их мощности не заберут. Например при 10Вт лампах ток разряда будет около 0,6А, а при 35Вт не более 2А.

Что индицируют светодиоды, написано на схеме. Описывать работу таймера и делителей опорного напряжения, думаю, смысла нет. Там всё традиционно. Единственное отличие от предыдущих схем в том, что при регулировке выходного напряжения меняются не пропорции делителя входного напряжения, а опорное напряжение на 2-й ноге. Это позволило делать регулировку практически от 0В и легко переключать диапазон регулировки выходного напряжения. В схеме защиты от КЗ ничего нового тоже нет. Она уже встречалась не раз.

По используемым деталям. Смотрим схему, там все номиналы подписаны. Все переменные резисторы с линейной характеристикой. Транзистор Q1 хоть и работает в ключевом режиме, но небольшой радиатор я ему выделил.

Теперь немного по конструкции устройства.

Приборов индикации и регуляторов получилось довольно много и разместить это всё внутри мне показалось очень затруднительным. Решил сделать выносную переднюю панель где и разместить плату с таймером и индикацией, переменные резисторы и т.д. Измерения габаритов деталей показали, что расстояния в 18мм будет достаточно. Далее в программе FronDesigner 3.0 создал проект передней панели и распечатал. Соединяется панель с устройством через разъём VGA. Одна часть была выпаяна из дохлой материнской платы, вторая – внутренности купленного когда давно сборного разъёма для ремонта поломанных кабелей VGA мониторов. Один остался неиспользованным, вот и сгодился. Можно конечно использовать и другой, главное чтобы хватило количества контактов. Мне было нужно 11, а в VGA их 15 штук.

Компоненты готовы к сборке, осталось только соединить в одно целое:

Фото 3.

Выходные клеммы, панельки для ламп нагрузки и радиатор для Q1 разместились внутри свободного места БП. И крепятся к его крышке. Панельки для ламп были вынесены наружу по ряду причин:

  • Не греть дополнительно воздух внутри БП
  • Иметь возможность оперативно менять нагрузку, лампы для этих панелек видел в продаже на 10Вт, 20Вт и 35Вт. Возможно есть и другие.
  • Можно оперативно удалить эти лампы, тогда никакого разряда не будет происходить вообще.

Все необходимые соединения смонтированы, можно скручивать дальше.

Фото 4.

Что и было сделано:

Фото 5.

 

Устройство уже прошло полевые испытания и показало свою работоспособность в обоих режимах. Аккумуляторы заряжало и светодиодную ленту на 12В 6А питало не напрягаясь. Тихо и не греется, то, что я и хотел. Режим тренировки опробовать не довелось. Не на чем. Так что, если кто будет пробовать, не забудьте поделиться результатами.

P.S. Совсем недавно, ещё одно применение нашлось. Заряжал им переделанный на Li-on батареи аккумулятор шуруповёрта. Получилось пять банок последовательно по 2А/ч, вместо 15шт. Ni-Cd на 1,2А/ч. Выставил в режиме «БП» напряжение на 21В и ток ограничил на 3А. Аккумуляторы быстро зарядились и при этом были чуть тёплые. Если ставить ограничение на 1-2А, то вообще не нагреваются, но дольше заряжаются. Момент окончания зарядки видно по убывающему току. Изначально он идёт на уровне выставленного ограничения.


Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

www.radiokot.ru

Лабораторный источник питания из блока ATX компьютера

Если у вас дома есть старый блок питания от компьютера (ATX), то не стоит его выбрасывать. Ведь из него можно сделать отличный блок питания для домашних или лабораторных целей. Доработка потребуется минимальная и в конце вы получите почти универсальный источник питания с рядом фиксированных напряжений.

Компьютерные блоки питания обладают большой нагрузочной способностью, высокой стабилизацией и защитой от короткого замыкания.

Я взял вот такой блок. У всех есть такая табличка с рядом выходных напряжений и максимальным током нагрузки. Основные напряжения для постоянной работы 3,3 В; 5 В; 12 В. Есть ещё выходы, которые могут быть использованы на небольшой ток, это минус 5 В и минус 12 В. Так же можно получить разность напряжений: к примеру, если подключится в к «+5» и «+12», то вы получите напряжение 7 В. Если подключиться к «+3,3» и «+5», то получите 1,7 В. И так далее… Так что линейка напряжений намного больше, чем может показаться с разу.

Распиновка выходов блока питания компьютера



Цветовой стандарт, в принципе, един. И эта схема цветовых подключений на 99 процентов подойдет и вам. Может что-то добавиться или удалиться, но конечно все не критично.

Переделка началась


Что нам понадобиться?
  • - Клеммы винтовые.
  • - Резисторы мощностью 10 Вт и сопротивлением 10 Ом (можно попробовать 20 Ом). Мы будем использовать составные из двух пятиватных резисторов.
  • - Трубка термоусадочная.
  • - Пара светодиодов с гасящими резисторами на 330 Ом.
  • - Переключатели. Один для сети, второй для управления


Схема доработки блока питания компьютера



Тут все просто, так что не бойтесь. Первое что нужно сделать, так это разобрать между собой и соединить провода по цветам. Затем, согласно схемы подключить светодиоды. Первый слева будет индицировать наличие питания на выходе после включения. А второй справа будет гореть всегда, пока сетевое напряжение присутствует на блоке.
Подключить переключатель. Он будет запускать основную схему, замыканием зеленого провода на общий. И выключать блок при размыкании.
Также, в зависимости от марки блока, вам понадобится повесить нагрузочный резистор на 5-20 Ом между общим выходом и плюсом пять вольт, иначе блок может не запуститься из-за встроенной защиты. Так же если не заработает, будьте готовы повесить такие резисторы на все напряжения: «+3,3», «+12». Но обычно хватает одного резистора на выход 5 Вольт.

Начнем


Снимаем верхнюю крышку кожуха.
Откусываем разъемы питания, идущие к материнской плате компьютера и другим устройствам.
Распутываем провода по цветам.
Сверлим отверстия в задней стенке под клеммы. Для точности сначала проходим тонким сверлом, а затем толстым под размер клеммы.
Будьте осторожны, не насыпьте металлическую стружку на плату блока питания.

Вставляем клеммы и затягиваем.

Складываем черные провода, это будет общий, и зачищаем. Затем залуживаем паяльником, одеваем термоусадочную трубку. Припаиваем к клемме и надев трубку на спайку – обдуваем термофеном.

Так делаем со всеми проводами. Которые не планируете использовать – откусите под корень у платы.
Также сверлим отверстия по тумблер и светодиоды.

Устанавливаем и фиксируем горячим клеем светодиоды. Припаиваем по схеме.

Нагрузочные резисторы ставим на монтажную платы и привинчиваем винтами.
Закрываем крышку. Включаем и проверяем ваш новый лабораторный блок питания.

Не лишним будет замерить выходное напряжение на выходе каждой клеммы. Чтобы быть уверенным, что ваш старый блок питания вполне работоспособен и выходные напряжения не вышли за пределы допустимых.

Как вы могли заметить, я использовал два переключателя – один есть в схеме, и он запускает работу блока. А второй, который побольше, двухполюсный – коммутирует входное напряжение 220 В на вход блока. Его можно не ставить.
Так что друзья, собирайте свой блок и пользуйтесь на здоровье.

Смотрите видео изготовления лабораторного блока своими руками


sdelaysam-svoimirukami.ru

0 comments on “Переделка компьютерного блока питания в лабораторный – Переделка компьютерного блока питания — Блоки питания — Источники питания

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *