Лабораторный БП из копьютерного БП формата АТХ. Блок питания atx
Блок питания ATX: переделка под усилитель низкой частоты (часть 2) - Лаборатория
Продолжение, начало здесь.
Если нужен блок питания для нестандартных условий, можно воспользоваться построением с низкочастотным трансформатором. Такое решение просто в реализации и не требует особо глубоких специальных знаний, но есть у него и ряд недостатков – большие габариты, низкий КПД и качество стабилизации выходных напряжений. Можно изготовить импульсный БП, но это довольно сложная процедура с массой подводных камней – при малейшей ошибке будет «хлопок» и куча ненужных деталей.
Попробуем снизить планку и ограничимся модернизацией обычного компьютерного блока питания ATX под необходимые требования. Гм, а что именно станет предметом рассмотрения? Вообще-то, 300-400 ваттный БП может обеспечить довольно значительную мощность, область применения у него большая. В одной статье трудно объять необъятное, поэтому ограничимся самым распространенным – усилителем низкой частоты, под него и попробуем осуществить переделку.
Блок питания довольно большой мощности, хотелось бы его использовать по максимуму. Из 12 вольт мощный усилитель не сделать, здесь требуется совсем другой подход – двуполярное питание с выходным напряжением явно побольше 12 В. Если БП будет запитывать самодельный усилитель, собранный из дискретных элементов, то его напряжение питания может быть любым (в разумных пределах), а вот интегральные микросхемы довольно придирчивы. Для определенности возьмем усилитель на TDA7294 – напряжение питания до 100 В (+/-50 В) с выходной мощностью 100 Вт. Микросхема обеспечивает ток в динамике до 10 ампер, что определяет максимальный ток нагрузки блока питания.
Вроде всё ясно, остается уточнить уровень выходного напряжения. Допускается работа от источника питания 100 вольт (+/-50 В), но попытка выбора такого значения выходного напряжения оказалась бы большой ошибкой. Микросхемы крайне отрицательно относятся к предельным режимам работы, особенно при одновременном максимальном значении нескольких параметров - напряжения питания и мощности. К тому же, вряд ли в обычной квартире есть смысл обеспечивать столь высокий уровень мощности, даже для низкочастотных динамиков с их низкой эффективностью.
Можно установить напряжение в 90 вольт (+/- 45 В), но это потребовало бы очень точного удержания выходного напряжения – в многоканальных блоках питания весьма затруднительно обеспечить одинаковость напряжений на разных выходах. Поэтому стоит немного снизить планку и установить номинальное напряжение для этой микросхемы 80 вольт (+/-40 В) - мощность усилителя немного упадет, но устройство будет работать с должным запасом прочности, что обеспечит достаточную надежность устройства.
Кроме того, если звуковая колонка будет работать не только в низкочастотной области, но еще содержит средне-высокочастотные каналы усилителей, то стоит получить от БП еще одно напряжение, меньше «+/-40 В». Эффективность работы низкочастотных динамиков большого диаметра существенно ниже более высокочастотных, поэтому запитывание усилителя СЧ-ВЧ канала от тех же «+/-40 В» довольно глупо, основная масса энергии уйдет в тепло. Для второго усилителя хорошо бы обеспечить выход +/-20 вольт.
Итак, спецификация блока питания, который хочется получить:
- Канал № 1 (основной), напряжение: «+/-40 В».
- Ток нагрузки от 0.1 А до 10 А.
- Канал № 2 (дополнительный), напряжение: «+/-20 В».
- Ток нагрузки от 0 до 5 А.
Характеристики определены, осталось выбрать подходящую модель. Совсем уж старый использовать нет никакого желания, конденсаторы давно уж высохли, да и схемные решения тех времен не внушают оптимизма. Стоит отметить, что часть «современных» блоков питания тоже не блещет качеством работы и надежностью, но с этим можно бороться – достаточно выбирать продукцию известных фирм, к которой есть доверие.
Кроме философского осмысления сущности БП и отбора по внешнему виду, есть вполне осмысленный критерий – их тип. Блок может быть выполнен по технологии «двухтактный полумост» или «однотактный прямоход», содержать в себе какую-то разновидность PFC (активную или пассивную на дросселе). Всё данные факторы оказывают влияние на качество работы и уровень помех. Причем, это не «просто слова», при переходе от трансформаторного БП на «импульсный» довольно часто замечается ухудшение качества звучания.
С одной стороны, «странно», ведь такой БП обеспечивает лучшую стабильность напряжения питания усилителя. С другой, ничего странного нет – «импульсник» производит помеху при переключении силовых транзисторов основного преобразователя (и блока APFC), что выражается в высокочастотных «всплесках» на цепях питания и земли. Чаще всего преобразователь БП работает на частоте 40-80 кГц, что выше звукового диапазона, а потому вроде бы не должно мешать устройству, но помехи распространяются по всему усилителю и сбивают рабочую точку усилительных каскадов, что приводит к интермодуляционным искажениям, звук становится «жестче». В компьютерном блоке питания шины 12 В и 5 В выглядят следующим образом:
Так что, проблема не надуманная и на борьбу с ее негативным проявлением следует потратить некоторые усилия.
Ничего необычного, классическая компоновка, разве что дроссель PFC вносит в картинку некоторый элемент дисгармонии. К слову, измерение характеристик и величины пульсаций на выходе показало, что наличие этого дросселя приводит лишь к тому, что блок питания становится тяжелее и немного «гудит» при мощности нагрузки 250-300 Вт.
Компьютерный блок питания должен формировать массу напряжений большой мощности – 12 В, 5 В, 3.3 В, -5 В, смысл в которых сразу теряется, как только речь заходит об усилителе. Кроме того, БП содержит дежурный источник 5 В, но его лучше не трогать и сохранить в неизменном виде – во-первых, он используется для работы основного преобразователя, во-вторых, можно будет реализовать включение-выключение усилителя от внешнего управления или просто по появлению звукового сигнала на входе усилителя. Это функция потребует изготовления высокочувствительного детектора с питанием от 5 вольт и вряд ли кто-нибудь станет делать этот элемент на начальной стадии сборки усилителя, ну хоть возможность такая останется. Пусть будет, это «бесплатно».
После удаления всех цепей формирования выходных напряжений получилось следующее:
Оказалось не так много места, поэтому доработка не должна содержать слишком много деталей – банально не влезет. Фу ты, еще заложили в требования наличие двух выходных каналов.
Компьютерный блок питания формирует два основных выхода: 12 В и 5 В, этим объясняется наличие всего двух пар вторичных обмоток. Каким способом можно получить напряжение больше, чем заложено при проектировании БП?
1. Перемотать трансформатор. 2. Поставить умножитель. 3. Добавить второй трансформатор.
Первый вариант понятен и прост в техническом плане. Одно «но», конструкция импульсного трансформатора не так проста, как может показаться на первый взгляд. Существует масса требований и ограничений, не выполнив которых можно получить либо «крайне посредственный вариант», либо, что гораздо хуже, некачественную изоляцию вплоть до поражения электрическим током. В трансформаторе первичная обмотка выполнена из двух частей. Первая расположена в самом начале, а потому не мешает перемотке, а вот вторая наматывается самой последней.
Трудности умножаются тем, что между первичной и вторичной обмотками присутствует электростатический экран из медной ленты. Чтобы осуществить перемотку придется аккуратно смотать верхнюю часть первичной обмотки, убрать экран и вторичные обмотки. После чего намотать новые вторичные обмотки, восстановить экран и первичную обмотку. Естественно, между обмотками и экраном должна быть надежная изоляция. Дело усугубляется тем, что трансформатор пропитан лаком, а потому его разборка-сборка занятие «увлекательное» и качество выполнения доработки окажется не слишком хорошим. Впрочем, если у вас руки «прямые» и есть желание попробовать – некоторые рекомендации:
- Число витков обмотки 12 В почти всегда постоянно (семь витков), что определяется не параметрами трансформатора, а единственным целым соотношением числа витков обмоток 12 В и 5 В (четыре и три). Если на семь витков приходится 12.6 вольт, то на «нужное» напряжение приходится 7*(«нужное»/12.6) число витков, с округлением до ближайшего целого.
- При удалении обмоток 12 В и 5 В посчитайте место, которое они занимали – новая обмотка должна уместиться в эти же габариты.
- При наличии места лучше использовать провод диаметром 0.8-0.9 мм. Если сечения одного провода недостаточно, то стоит увеличивать количество проводов, а не их сечение (диаметр)
- Крайне аккуратно наматывайте экранирующий виток ленты (не замыкайте начало с концом) и изоляцию под и над ним – основной дефект самодельных трансформаторов заключается в пробое изоляции или закорачивании экранирующей обмотки. Медная лента жесткая с острой кромкой, легко режет изоляцию. В домашних условиях лучше использовать алюминиевую фольгу – она значительно мягче и и шансов порезать изоляцию меньше. Кроме того, ее проще найти. Увы, у такого подхода есть небольшой недостаток – к алюминиевой фольге труднее подсоединить отвод.
И всё же я бы не рекомендовал этот вариант переделки для тех, у кого нет опыта намотки импульсных трансформаторов. Не стоит, может выйти боком. К слову, если человек разбирается в вопросе, то ему проще намотать трансформатор полностью «с нуля», по крайней мере, не будет путаться под ногами этот «лак», да и число витков во всех обмотках можно будет выбрать оптимальным.
Второй вариант довольно сложен в реализации и обладает рядом серьезных недостатков. Пример такого построения изображен на рисунке:
- TV1 – обычный трансформатор блока питания, без каких-либо доработок.
- TV1.1 – первичная обмотка.
- TV1.3 и TV1.4 – обмотки канала 5 В.
- TV1.2 и TV1.5 – обмотки, совместно с TV1.3 и TV1.4 формирующие канал 12 В.
Для анализа важен тот факт, что форма импульсов напряжения на выходе трансформатора с гладким верхом, а не «синус», «пила» или другие вариации. Устройство работает следующим образом - на первичной обмотке следуют импульсы напряжения прямоугольной формы с некоторой скважностью. Напряжение импульсов на первичной обмотке составляет половину напряжения питания или около 140 В при номинальном напряжении сети. На вторичной стороне форма импульсов сохраняется, а амплитуда зависит от числа витков и распределяется примерно как 9 В на обмотках «канала 5 В» (TV1.3 и TV1.4) и 21 В на «канале 12 В» (TV1.2+TV1.3 и TV1.4+ TV1.5).
Предположим, что в данный момент поступает импульс положительной полярности и на верхних выводах обмоток следует «+». Расставим напряжения в контрольных точках:
- A = +21 В.
- B = +9 В.
- С = -9 В.
- D = -21 В.
Отсюда можно сразу вычислить напряжение в токе «F», оно будет чуть меньше цепи «B» на величину падения напряжения на диоде D1.
При данной полярности диод D2 закрыт, поэтому напряжение в точке «E» будет определено при противоположной полярности импульса.
- Напряжение на конденсаторе C2 = +8.4 – (-21) = 29.4 В.
Сменим полярность импульса, напряжения в контрольных точках поменяют знак:
- A = -21 В.
- B = -9 В.
- С = +9 В.
- D = +21 В.
Полярность сменилась и открывается диод D2. Напряжение в точке «F» станет чуть меньше цепи «B» или около +8.4 В.
- E = +8.4 В.
- Напряжение на конденсаторе C1 = +8.4 – (-21) = 29.4 В.
Схема симметричная, поэтому напряжения конденсаторов обязаны быть одинаковыми. Из анализа предыдущей полярности импульса следует, что
- Напряжение в точке «F» смещено относительно точки «D» на величину напряжения конденсатора С2 (29.4 В) и равно +21 + 29.4 = +50.4 В.
Нет смысла анализировать аналогичное состояние точки «E» при смене полярности импульса, схема симметричная и там будет столько же, сколько сейчас на точке «F», +50.4 В.
В итоге, может интересовать только «E» и «F», ведь из них получается выходное напряжение. Соберем значения в этих точках в таблицу. Впрочем, забыл еще одно состояние, «пауза» импульса от ШИМ-регулировки. Этот случай очень прост, на всех обмотках нулевое напряжение и в точках «E» и «F» получается одно и то же напряжение +29.4 В, хранимое в конденсаторах. (При анализе не учитывалась конечная емкость конденсаторов и непрямоугольность формы импульсов).
| Импульс: | «E» | «F» |
| Положительный | +50.4 В | +8.4 В |
| Отрицательный | +8.4 В | +50.4 В |
| Пауза | +29.4 В | +29.4 В |
Выпрямительная сборка D3 «выбирает» наибольшее напряжение из двух входов («E» и «F»). Это означает, что на входе дросселя L6 будут идти импульсы амплитудой 50 В с паузой 8 В. При скважности ШИМ 70% на выходе сформируется напряжение примерно 37 вольт.
Всё сказанное относилось к получению повышенного напряжения положительной полярности. Если необходимо сформировать и отрицательный выход, то схему следует «удвоить» – добавить конденсаторы C1, С2 и C3, диоды D1 и D2, пару диодов в сборку D3 и намотать вторую обмотку на выходном дросселе. Не забудьте сменить полярность конденсаторов и диодов.
У подобного решения только одно достоинство – не придется что-то делать с трансформатором. Впрочем, есть еще одно - незначительное, девиация напряжения на выходном дросселе небольшой амплитуды, поэтому размеры дросселя и его индуктивность могут быть сниженной величины. Фактически, можно использовать старую обмотку канала 12 В.
Недостатков больше и они серьезные:
- Весь импульсный ток протекает через повышающие конденсаторы С1 и С2.
- Очень большой ток заряда конденсаторов в начальный момент времени. Кроме снижения срока службы конденсаторов, высокая величина тока может вызвать срабатывание общей защиты блока питания и он отключится.
- Невозможно получить больше одного канала со стабилизацией выходного напряжения. Выходы «+37 В» и «-37 В» получаются по вышеприведенной схеме, а вот обычные «+/-12 В» придется формировать на отдельном дросселе при повышенном уровне пульсаций с частотой сети и низкой стабильностью.
Основной недостаток схемного решения - весь ток протекает через конденсаторы С1 и С2. Довольно просто найти конденсаторы с подходящей емкостью или ESR, но вот величина импульсного тока у них окажется низка. Чтобы не быть голословным, подберем подходящий конденсатор для рассматриваемого блока питания усилителя (выходное напряжение соответствует заданным условиям, величина тока до 10 А).
Ранее я ссылался на конденсаторы общего применения фирмы Jamicon серии LP, посмотрим, что есть в данном исполнении – 2200 мкФ 50 В. Максимальный ток 2 ампера. Совершенно не подходит, конденсатор выйдет из строя через неделю работы усилителя. Переходим к серьезным сериям, «Low ESR». Например, серия WL:
| Номинал | Диаметр, мм | Высота, мм | ESR, мОм | Макс. ток, А |
| 2200 мкФ 35 В | 16 (18) | 32 (25) | 40 | 3.8 (3.5) |
| 1500 мкФ 50 В | 16 (18) | 36 (32) | 51 | 4 (3.9) |
| 1000 мкФ 35 В | 13 (18) | 25 (15) | 70 | 2.5 (2.1) |
| 1000 мкФ 50 В | 13 (18) | 40 (20) | 70 | 3.4 (2.8) |
| 680 мкФ 35 В | 10 (16) | 28 (15) | 103 (86) | 2 (1.7) |
| 680 мкФ 50 В | 13 (16) | 30 (20) | 86 | 2.6 (2.3) |
В круглых скобках указывается характеристики альтернативного варианта исполнения корпуса конденсатора.
Хочется отметить интересный момент, для конденсатора «680 мкФ 35 В» первое исполнение, в сравнении со вторым, несет меньшее внутреннее сопротивление и максимальный ток, обычно происходит обратное – снижение ESR повышает величину тока. Видимо, причина в разной площади поверхности корпуса.
Если смотреть на ESR, то все конденсаторы вполне устраивают. Ну, сколько может «упасть» на сопротивлении 40-90 мОм при токе 3-8 ампер? Пустяк. Блок питания работать будет. Вот так и появляются «китайские» поделки. К слову, в Китае производится масса качественной продукции, это местные фарцовщики закупают хлам, отсюда и происходит недоверие к китайской продукции … причем зря.
Ну ладно, собираем для себя, поэтому делать плохо не будем. Конденсатор должен выдерживать ток не менее 10/2=5 А в долговременном режиме и на одном конденсаторе получить такую характеристику не удастся. Остается вариант с установкой пары или тройки конденсаторов параллельно. Два конденсатора «1000 мкФ 35 В» обеспечат ток до 5 (4.2) ампера, что маловато. Можно взять конденсаторы того же номинала, но чуть большего напряжения «1000 мкФ 50 В», предельный ток составит величину 6.4 (5.6) ампера.
С учетом конечной индуктивности выходного дросселя этот вариант может устроить, но не особо хорошо. Перейдем к утроению конденсаторов, «680 мкФ 35 В» обеспечит ток до 6 (5.1) А, или «680 мкФ 50 В» 7.8 (6.9) А. Последний вариант смотрится уже веселее, блок питания сможет работать достаточно долго.
В результате получается, что в блок питания придется установить 3*2*2=12 конденсаторов «680 мкФ 50 В», выйдет не самое компактное устройство, а место в БП ограничено.
Схема моделировалась, но практически не испытывалась, поскольку не лежит у меня душа к таким решениям. Этот вариант доработки дается на ваш страх и риск.
overclockers.ru
| Основа современного бизнеса - получение больших прибылей при сравнительно низких вложениях. Хотя этот путь и губителен для собственных отечественных разработок и промышленности, но бизнес есть бизнес. Тут либо вводи меры по предотвращению проникновения дешевых запцацак, либо делать на этом деньги. К примеру, если необходим дешевый блок питания, то не нужно изобретать и конструировать, убивая деньги, - просто нужно посмотреть на рынок распространенного китайского барахла и попытаться на его основе построить то, что необходимо. Рынок, как никогда, завален старыми и новыми компьютерными блока питания различной мощности. В этом блоке питания есть все что нужно - различные напряжения (+12 В, +5 В, +3,3 В, -12 В, -5 В), защиты этих напряжений от перенапряжения и от превышения тока. При этом компьютерные блоки питания типа ATX или TX имеют малый вес и небольшой размер. Конечно, блоки питания импульсные, но высокочастотных помех практически нет. При этом можно идти штатным проверенным способом и ставить обычный трансформатор с несколькими отводами и кучей диодных мостов, а регулирование осуществлять переменным резистором большой мощности. С точки зрения надежности трансформаторные блоки намного надежнее импульсных, ведь в импульсном блоки питания в несколько десятков раз больше деталей, чем в трансформаторном блоке питания типа СССР и если каждый элемент по надежности несколько меньше единицы, то общая надежность является произведением всех элементов и как результат - импульсные блоки питания по надежности намного меньше трансформаторных в несколько десятков раз. Кажется, что если так, то нечего городить огород и следует отказаться от импульсных блоков питания. Но тут более важным фактором, чем надежность, в нашей действительности является гибкость производства, а импульсные блоки достаточно просто могут трансформироваться и перестраиваться под совершенно любую технику в зависимости от требований производства. Вторым фактором является торговля запцацками. При достаточном уровне конкуренции производитель стремится отдать товар по себестоимости, при этом достаточно точно рассчитать время гарантии с тем, чтобы оборудование выходило из строя на следующей неделе, после окончания гарантии и клиент покупал бы запчасти по завышенным ценам. Порой доходит до того, что легче купить новую технику, чем чинить у производителя его бэушку. Для нас вполне нормально вместо сгоревшего блока питания вкрутить транс или подпереть красную кнопку пуска газа в духовках "Дефект" столовой ложкой, а не покупать новую часть. Наш менталитет четко просекают китайцы и стремятся делать свои товары неремонтопригодными, но мы как на войне, умудряемся ремонтировать и усовершенствовать их ненадежную технику, а если уже все - "труба", то хоть какую-нить запцацку снять и вкидануть в другое оборудование. Мне стал нужен блок питания для проверки электронных компонентов с регулируемым напряжением до 30 В. Был трансформатор, но регулировать через резак - несерьезно, да и вольтаж будет плавать на разных токах, а вот был старенький блоки питания ATX от компа. Зародилась идея приспособить комповский блок под регулируемый источник питания. Прогуглив тему, нашел несколько переделок, но все они предлагали радикально выкинуть всю защиту и фильтры, а мы бы хотелось сохранить весь блок на случай, если придется использовать его по прямому назначению. Поэтому я начал эксперименты. Цель - не вырезая начинку создать регулируемый блок питания с пределами изменения напряжений от 0 до 30 В. Блок для опытов попался достаточно старый, слабый, но напичканный множеством фильтров. Блок был в пыли и поэтому перед запуском я его вскрыл и почистил. Вид деталей подозрений не вызвал. Раз все устраивает - можно делать пробный пуск и измерить все напряжения. +12 В - желтый +5 В - красный +3,3 В - оранжевый -5 В - белый -12 В - синий 0 - черный
По входу блока стоит предохранитель, а рядом напечатан тип блока LC16161D.
Блок типа ATX имеет разъем для подсоединения его к материнской плате. Простое включение блока в розетку не включает сам блок. Материнская плата замыкает два контакта на разъеме. Если их замкнуть - блок включится и вентилятор - индикатор включения - начнет вращение. Цвет проводов, которые нужно замыкать для включения, указан на крышке блока, но обычно это "черный" и "зеленый". Нужно вставить перемычку и включить блок в розетку. Если убрать перемычку блок отключится. Блок TX включается от кнопки, которая находится на кабеле, выходящем из блока питания.
Понятно, что блок рабочий и прежде чем начать переделку, нужно выпаять предохранитель, стоящий по входу, и впаять вместо него патрон с лампочкой накаливания. Чем больше по мощности лампа, тем меньше напряжения будет на ней падать при тестах. Лампа защитит блок питания от всех перегрузок и пробоев и не даст выгореть элементам. При этом импульсные блоки практически нечувствительны к падению напряжения в питающей сети, т.е. лампа хоть и будет светить и кушать киловатты, но по выходным напряжениям просадки от лампы не будет. Лампа у меня на 220 В, 300 Вт.
Блоки строятся на управляющей микросхеме TL494 или ее аналог KA7500 . Также часто используется компоратор на микрухе LM339 . Вся обвязка приходит сюда и именно здесь придется делать основные изменения.
Напряжения в норме, блок рабочий. Приступаем к усовершенствованию блока по регулированию напряжений. Блок импульсный и регулирование происходит за счет регулирования длительности открытия входных транзисторов. Кстати, всегда думал, что колебают всю нагрузку полевые транзисторы, но, на самом деле, используются также быстрые переключающиеся биполярные транзисторы типа 13007, которые устанавливаются и в энергосберегающих лампах. В схеме блока питания нужно найти резистор между 1 ножкой микросхемы TL494 и шиной питания +12 В. В данной схеме он обозначается R34 = 39,2 кОм. Рядом установлен резистор R33 = 9 кОм, который связывает шину +5 В и 1 ножку микросхемы TL494. Замена резистора R33 ни к чему не приводит. Нужно заменить резистор R34 переменным резистором 40 кОм, можно и больше, но поднять напряжение по шине +12 В получилось только до уровня +15 В, поэтому в завышении сопротивления резистора смысла нет. Здесь идея в том, что чем выше сопротивление, тем выше выходное напряжение. При этом до бесконечности напряжение не увеличится. Напряжение между шинами +12 В и -12 В изменяется от 5 до 28 В.
Найти нужный резистор можно проследив дорожки по плате, либо при помощи омметра.
Выставляем переменный впаянный резистор в минимальное сопротивление и обязательно подключаем вольтметр. Без вольтметра тяжело определить изменение напряжений. Включаем блок и на вольтметре на шине +12 В установилось напряжение 2,5 В, при этом вентилятор не крутится, а блок питания немного поет на высокой частоте, что указывает на работу ШИМ на сравнительно небольшой частоте. Крутим переменный резистор и видим увеличение напряжений на всех шинах. Вентилятор включается примерно на +5 В. Замеряем все напряжения по шинам +12 В: +2,5 ... +13,5 +5 В: +1,1 ... +5,7 +3,3 В: +0,8 ... 3,5 -12 В: -2,1 ... -13 -5 В: -0,3 ... -5,7
Напряжения в норме, кроме шины -12 В, и их можно варьировать для получения необходимых напряжений. Но компьютерные блоки сделаны так, чтобы по отрицательным шинам защита срабатывала при достаточно малых токах. Можно взять автомобильную лампочку на 12 В и включить между шиной +12 В и шиной 0. При увеличении напряжения лампочка станет светить все более ярко. При этом постепенно будет светить и лампа, включенная вместо предохранителя. Если включить лампочку между шиной -12 В и шиной 0, то при малом напряжении лампочка светится, но при определенном токе потребления блок уйдет в защиту. Защита срабатывает на ток порядка 0,3 А. Защита по току выполнена на резистивно-диодном делителе, чтобы его обмануть, нужно отключить диод между шиной -5 В и средней точкой, которая соединяет шину -12 В с резистором. Можно обрубить два стабилитрона ZD1 и ZD2. Стабилитроны применены как защита от перенапряжения и конкретно здесь через стабилитрон идет и защита по току. По крайней мере с шины - 12 В удалось взять 8 А, но это чревато пробоем микрухи обратной связи. В итоге путь тупиковый обрубать стабилитроны, а вот диод - вполне.
Для проверки блока нужно использовать переменную нагрузку. Наиболее рациональным является кусок спирали от нагревателя. Витой нихром - вот все что нужно. Для проверки включается нихром через амперметр между выводом -12 В и +12 В, регулируем напряжение и измеряем ток. Выходные диоды для отрицательных напряжений значительно меньше тех, которые используются для положительных напряжений. Нагрузка соответственно также ниже. Более того, если в положительных каналах стоят сборки из диодов Шоттки, то в отрицательных каналах впаян обычный диод. Порой его припаивают к пластинке - типа радиатор, но это бред и для того чтобы поднять ток в канале -12 В нужно заменить диод, на что-то более сильное, но при этом сборки из диодов Шоттки у меня сгорели, а вот обычные диоды вполне неплохо тянули. Следует отметить, что защита не срабатывает, если нагрузка включена между разными шинами без шины 0. Последним тестом является защита от короткого замыкания. Коротим накоротко блок. Защита работает только на шине +12 В, ведь стабилитроны отключили практически всю защиту. Все остальные шины по короткому не отключают блок. В итоге получен регулируемый блок питания из компьютерного блока с заменой одного элемента. Быстро, а значит экономически целесообразно. При тестах выяснилось, что если быстро крутить ручку регулировки, то ШИМ не успевает перестроиться и выбивает микруху обратной связи KA5H0165R , а лампа загорается очень ярко, затем входные силовые биполюсные транзисторы KSE13007 могут вылететь, если вместо лампы предохранитель.
Короче, все работает, но достаточно ненадежно. В таком виде нужно использовать только регулируемую шину +12 В и неинтересно медленно крутить ШИМ.
Вторым экспериментом стал древнющий блок питания TX. Такой блок имеет кнопочку для включения - достаточно удобно. Переделку начинаем с перепайки резистора между +12 В и первой ножкой микрухи TL494. Резистор от +12 В и 1 ножкой ставится переменный на 40 кОм. Это дает возможность получить регулируемые напряжения. Все защиты остаются. Далее нужно изменить пределы тока для отрицательных шин. Я впаял резистор, который выпаял из шины +12 В, и впаял в разрыв шины 0 и 11 ножкой микрухи TL339. Там уже стоял один резистор. Предел токов изменился, но при подключении нагрузки напряжение на шине -12 В сильно падало при увеличении тока. Скорее всего просаживает всю линию отрицательного напряжения. Потом я заменил перепаянный резак на переменный резистор - для подбора срабатываний по току. Но получилось неважно - нечетко срабатывает. Надо будет попробовать убрать этот дополнительный резистор.
Измерение параметров дало следующие результаты:
Перепайку я начал с выпрямительных диодов. Диодов два и они достаточно слабые.
Диоды я взял от старого блока. Диодные сборки S20C40C - Шоттки, рассчитанные на ток 20 А и напряжение 40 В, но ничего путного не получилось. Либо сборки такие были, но один сгорел и я просто впаял два более сильных диодов.
Влепил разрезанные радиаторы и на них диоды. Диоды стали сильно греться и накрылись :) , но даже с более сильными диодами напряжение на шине -12 В так и не пожелало опуститься до -15 В.
После перепайки двух резисторов и двух диодов можно было скрутить блок питания и включить нагрузку. Вначале использовал нагрузку в виде лампочки, а измерял напряжение и ток по отдельности.
Затем перестал париться, нашел переменный резистор из нихрома, мультиметр Ц4353 - измерял напряжение, а цифровым - ток. Получился неплохой тандем. По мере увеличения нагрузки напряжение незначительно падало, ток рос, но грузил я только до 6 А, а лампа по входу светилась в четверть накала. При достижении максимального напряжения лампа по входу засветилась на половинную мощность, а напряжение на нагрузке несколько просело.
По большому счету переделка удалась. Правда, если включаться между шинами +12 В и -12 В, то защита не работает, но в остальном все четко. Всем удачных переделок. |
www.volt-220.com
ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ ИЗ КОМПЬЮТЕРНОГО ATX
ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ ИЗ КОМПЬЮТЕРНОГО ATX
С каждым годом, становится всё труднее достать хороший трансформатор для блока питания. Чтоб и напряжения были какие требуются, и ток. Вот недавно нужно было собрать адаптер для одного девайса, так оказывается цены на обычные трансформаторы, в радиомагазинах, находятся в пределах 5-15 уе! Поэтому, когда потребовалось сделать хороший лабораторный блок питания, с регулировками напряжения и тока защиты, выбор пал на компьютерный БП ATX в качестве основы конструкции. Тем более, что его цена сейчас не намного больше цены обычного трансформатора.
Для наших целей подойдёт абсолютно любой компьютерный БП. Хоть на 250 ватт, хоть на 500. Того тока, что он обеспечит, хватит для радиолюбительского БП с головой.
Переделка компьютерного БП ATX минимальна, и доступна для повторения даже начинающим радиолюбителям. Главное только помнить, что импульсный компьютерный БП ATX имеет на плате много элементов, которые находятся под напряжением сети 220 В, поэтому будьте предельно аккуратны при испытаниях и настройке! Изменений коснулась в основном выходная часть БП ATX.
Для удобства эксплуатации, этот лабораторный блок питания можно снабдить цифровой индикацией тока и напряжения. Выполнить это можно или на микроконтроллере, или на специализированной микросхеме.
Все основные и дополнительные детали блока питания монтируются внутри корпуса БП ATX. Места там хватает и для них, и для цифрового вольтамперметра, и для всех необходимых гнёзд и регуляторов.
Последнее преимущество так-же очень актуально, ведь корпуса часто являются большой проблемой. Лично у меня в ящике стола лежит немало девайсов, которые так и не обзавелись собственной коробкой.
Корпус получившегося блока питания можно обклеить декоративной чёрной самоклеющейся плёнкой или просто покрасить. Переднюю панель со всеми надписями и обозначениями делаем в фотошопе, печатаем на фотобумаге и наклеиваем на корпус.
Долгие испытания лабораторного блока питания показали его высокую надёжность, стабильность и отличные технические характеристики. Рекомендую всем повторить эту конструкцию, тем более, что переделка довольно простота и в итоге получится красивый компактный БП. Другие качественные фото блока питания можно скачать в разделе книги
Если возникли вопросы по переделке - задавайте их на ФОРУМЕ
Поделитесь полезной информацией с друзьями:
elwo.ru
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
БП ATX мощный лабораторный БП и зарядник АКБ. - ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ - radio-bes
Конструкция выходного дня.
Неожиданно наступила зима и за окном похолодало. А тут ещё бензин какой-то не тот залил. В общем король немецкого автопрома встал, где-то под Москвой как и 67 лет назад его старшие "проотцы". Аккумулятор сел, дальше пешком.... Для зарядки аккумулятора дома нашлась только пара сгоревших блоков ATX. Сразу добавлю, что эта "зарядка" не предназначена для восстановления, десульфатации и протчих не перспективных шаманских методов, чем занимались наши отцы (и я в том числе) в прошлой жизни из-за крайней убогости быта.
Это просто блок, позволяющий надёжно и наименьшими затратами зарядить "севший", но исправный аккумулятор. Суть его проста и внятна. Он выдаёт на выходе зарядный ток около 5-6 Ампер, при любой активной нагрузке, вплоть до короткого замыкания. При этом напряжение на выходе ни при каких обстоятельствах не превысит заданного значения. Я установил 14,6 вольт.
Сначала надо бы добиться работоспособности блока
По порядку для "чайников" о восстановлении блоков, общие правила:
- Если предохранитель в порядке, переходим к пункту 4.
- Если предохранитель сгорел, то сначала проверяем отсутствие "короткого" на разъёме ~220.
- Если "короткое", устраняем, это могут быть силовые транзисторы, диоды, конденсаторы. Заодно советую проверить диоды во вторичной цепи.
- После устранения "короткого" выпаиваем предохранитель и вместо него запаиваем "кроватку", если её не установили при изготовлении.
- Вместо предохранителя вставляем в "кроватку" заранее подготовленный резистор изготовленный из сгоревшего предохранителя и лампочки на 220 Вольт мощностью 100-200 Ватт.
- Лучше, если у Вас найдётся разделительный трансформатор, но если нет, не очень страшно. Достаточно просто не совать пальцы в силовую половину блока. Включаем блок в 220. Замыкаем "зелёный" и "чёрный" провода на большом разъёме. При отсутствии нагрузки исправный АТХ закрутит лопастями пытаясь взлететь. Лампочка (предохранитель) гореть не должна. Если так, можно вместо лампочки вставить предохранитель и приступить к переделке блока, но лучше пока оставить лампочку.
- Если лампочка не загорелась но АТХ не "поднимается", проверяем наличие питания микросхемы TL-494 (или её аналога). Если в блоке применена другая микросхема, дальше можно не читать, или читать из любопытства. Итак, на 12 ноге микросхемы (относительно 7-ой) проверяем наличие дежурного питания от 5, до 25 вольт. Если питания нет, значит не работает источник дежурного питания, именуемый в разных источниках как +USB, "дежурка" и т.п. Если +USB нет, тут есть 3 пути, искать неисправность дежурки, запитать TL494 от любого другого БП (адаптера), или пойти в ближайшую мастерскую и купить (попросить) другой АТХ. Дело в том, что "дежурка" сравнительно тяжело поддаётся ремонту. Обычно после замены транзистора или Viper-a, или ещё чего-то вскоре неисправность повторяется. Проблема не столько в сложности поиска неисправности, сколько в самих неисправностях. Это может быть межвитковое в импульсном трансформаторе, не достаточно "быстрый" электролитический конденсатор во вторичной цепи, потеря индуктивности дросселя во вторичной цепи (из-за перегрева феррита), обрыв резистора стартового тока "дежурки" и многое другое, что довольно трудно установить имея под руками только тестер. Но тем, кто потерпеливее пожелаю удачи.
- Несколько слов про АТ блок. Дело в том, что АТ поднимаются без "дежурки". И вообще без всякой помощи. В этом смысле они более живучие и, позволю себе вольность, более совершенные. Благодаря некоторым хитростям в схемотехнике силового "полумоста" блок начинает "всхлипывать " совершенно самостоятельно, без всяких "дежурок" и микросхем. В этот момент с 12-и вольтовой обмотки через отдельный диод заряжается конденсатор питания TL-494 (зелёная стрелка на схеме). Обычно 1-2 "всхлипа" и АТ поднимается, продолжая по той же как и в АТХ цепи питать TL-494. В АТХ питание TL-494 после включения осуществляется от "дежурки" затем питание поднимается и как и в АТ производится от +12 вольт. В обоих случаях конденсатор питания заряжается до амплитудного значения напряжения приблизительно +24 вольта.
Итак, АТХ поднялся.
Тут не плохо проверить свой тестер подключив его + на 14 вывод TL-494. Микросхема TL494 имеет встроенный источник опорного напряжения на 5,0В, способный обеспечить вытекающий ток до 10мА для смещения внешних компонентов схемы. Опорное напряжение имеет погрешность 1% в диапазоне рабочих температур от 0 до 70°С.
- Теперь приступаем к вырезанию всего, что мешает нам наслаждаться пейзажем дырчатого гетинакса.
Вырезаем лишние диодные сборки, дроссели конденсаторы фильтров, все транзисторы обвязки TL-494. Что бы не по-нарезать чего попало, придётся немного углубится в принцип работы АТ-АТХ. Для начала пройдёмся по ногам микросхемы.
Частота внутреннего генератора определяется по формуле:
где R и С это резистор и конденсатор на выводах 6 и 5 соответственно, то есть это не вырезать.
Вывод 14 это выход внутреннего источника опорного напряжения +5 вольт.
Выводы 1,2,15 и 16 это входы 2-х встроенных компараторов, которые пользователь может использовать по своему усмотрению, т.е. управлять шириной выходных импульсов ШИМ. Оба компаратора совершенно одинаковы с той лишь разницей, что компаратор с выводами 15-16 срабатывает с "задержкой" 80 мВольт. В попавших мне АТХ этот компаратор не использовался, 16 вывод заземлён, а 15 соединён на Uref, т.е. 14 вывод.
Вывод 13 предназначен для перевода TL-494 в режим управления обратноходовыми однотактными преобразователями. При этом "мёртвое время" может быть увеличено до 96%. В нашем, "двухтактном" случае этот вывод так же соединяется на Uref.
Компаратор на выводах 1-2 мы будем использовать для установки выходного напряжения, для этого на вывод 2 подаём часть Uref, что и сделано в большинстве АТ и АТХ. Обычно это напряжение примерно 2,5 вольт, т.е. с Uref (+5Вольт) через резистивный делитель.
RC цепочка с вывода 2 на вывод 3 (FB или ОС) предназначена для ограничения скорости ШИМ при стабилизации напряжения и имеется во всех схемах АТ-АТХ. Её тоже вырезать нельзя.
Рисую упрощённую схему управления выходным напряжением.
Напряжение на выходе БП будет равно Uвых=Uref1(1+Roc/Rm). Теперь Вы должны сами с калькулятором в руках решить из каких резисторов составить делитель. Я это сделал как показано на схеме. Проверьте обязательно, если эта формула у Вас не заработала, значит Вы не всё урезали. Важно учесть, что без перемотки трансформатора более 18-20 вольт на 12-и вольтовом выходе получить не получится. В принципе БП может дать до 24 вольт, но это при отсутствии нагрузки и полностью "открытой" ШИМ, то есть, когда "мёртвое" время не более 4% от периода. Без дросселя БП будет чувствовать себя не очень комфортно. Ему будет трудно удержать выходное напряжение. Его будет "плющить и колбасить" как автомобиль с заклинившим амортизатором. Наша задача получить ограничение на уровне 14,6-14,8 Вольта. Для "убитых" аккумуляторов надо напряжение до 16 (и более) вольт. Для фанатов восстановления можно накрутить и столько.
На сладкое немного о выводе 4.
Это тоже вход компаратора, но с задержкой 120 мВольт. И тут дело даже не в задержке, а в том, что конструктор микросхемы предусмотрел использовать его для регулировки "мёртвого времени". Обычно в схемах АТХ-АТ его используют как "мягкий пуск" и для целей всяких защит. Вот эти защиты Вам и предстоит вырезать.
Работает ОНО так. При включении БП конденсатор с выв.4 на Uref разряжен и на выводе 4 сразу появляется +5 вольт, что наглухо закрывает выходные ключи микросхемы. Затем конденсатор заряжается через резистор (выв4-земля) и на выводе 4 напряжение падает до нуля. Это приводит к медленному нарастанию выходного напряжения до момента когда оно стабилизируется ОС по напряжению. В нашем случае вывод 4 целесообразно попутно задействовать для ограничения выходного тока. По схеме видно, что при увеличении тока в нагрузку увеличивается падение напряжения на измерительных резисторах (4 резистора 0,22 ом), открывается транзистор 733 (такой p-n-p у меня был из выпаянных), что приводит к подъёму напряжения на выводе 4 и так до режима стабилизации тока. На полной схеме цепь стабилизации тока обведена красным фломастером. Вот так простенько удалось добиться и стабильного тока зарядки и защиты от короткого замыкания на выходе.
Кстати, на выходе советую ни каких электролитических конденсаторов не ставить, тогда при "коротком" не будет ни каких брызг и взрывов, вызывающих неприятные ощущения.
О выходном дросселе.
Можно применить другой сердечник, например Ш-образный с зазором 0,3 мм. А можно оставить оригинальное кольцо, намотав на нём 20-30 витков тем, что мы размотали или тем, что будет под рукой, диаметром не менее 0,75мм. Я намотал 35 витков в два провода диаметром 0,75мм. Обмотка вложилась в два слоя.
...спустя год...
Просматривая даташит на микросхему KA7500 (аналог TL-494) я обнаружил другое, более простое решение стабилизации тока БП. Авторы предлагают использовать второй компаратор (выв.15,16). С учётом того, что изначально этот компаратор смещён на 80 мВ, получается очень удобное решение. Мною оно повторено дважды. В приводимой схеме выходное напряжение 18 вольт, ток 5 ампер для питания схемы подогрева собачей будки. Для зарядки аккумуляторов естественно, можно использовать блок без перемотки, но всё-таки лучше перемотать. И провод желательно взять по толще, и виточков добавить.
При расчёте количества витков вторичной обмотки желательно, что бы на ХХ напряжение на выходе моста было больше стабилизированного примерно в 2 раза. Это обеспечит оптимальный ШИМ и, соответственно, надёжную стабилизацию.
Странно, но оно работает. А вообще-то не должно. Не должно потому, что смещение 80 мВольт в каком-то даташите указано, а в каком-то нет. И вообще это смещение маловато для стабильной работы.Поэтому я промакетировал подобную ОС на "спицах" и вот что получилось.
Для удобства макетирования я выбрал компаратор LM311. На 16-ую ногу (по TL-494) подал опорное напряжение 1 вольт. Вот теперь всё красиво. Компаратор срабатывает на 6,1 Ампера. Красный луч-выход компаратора, а зелёный-ток через нагрузку (R3). Да и резистор 0,15 Ом сделать легче и греться будет меньше, чем 0,3.Тогда схема чуток меняется.
Перемотка трансформаторов (перемотал 5 штук) ни разу не вызвала у меня проблемм. Просто нагреваю в шкафу до 150 - 200 градусов и в перчатках аккуратненько расшатываю.
radio-bes.do.am
