Но выход всё-же есть. Это обычный, стандартный ATX от любого, даже самого простого и древнего компьютера. Несмотря на дешевизну таких БП (бэушный можно найти по фирмам и за 5уе), они обеспечивают очень приличный ток и универсальные напряжения. По линии +12В - 10А, по линии -12В - 1А, по линии 5В - 12А и по линии 3,3В - 15А. Конечно указанные значения не точные, и могут несколько отличаться в зависимости от конкретной модели БП ATX.
Вот как раз недавно я и делал одну интересную вещь - музыкальный центр из и корпуса от небольшой колонки. Всё бы хорошо, да вот учитывая приличную мощность усилителя НЧ, ток потребления центра в пиках басов достигал 8А. И даже попытка установить на питание 100 ваттный трансформатор с 4-х амперными вторичками нормального результата не дал: мало того, что на басах напряжение проваливалось на 3-4 вольта (что было хорошо заметно по затуханию ламп подсветки передней панели магнитолы), так ещё и от фона 50Гц никак не удавалось избавиться. Хоть 20000 микрофарад ставь, хоть экранируй всё, что можно.
А тут как раз на счастье, сгорел старый системник на работе. Но блок питания ATX ещё рабочий. Вот и приткнём его для магнитолы. Хотя по паспорту автомагнитолы и ихние усилители питаются напряжением 12В, но мы то знаем, что гораздо мощнее она будет звучать если подать на неё 15-17В. По крайней мере за всю мою историю ещё ни один ресивер не сгорел от лишних 5-ти вольт.
Так как в имеющемся БП ATX напряжение 12-ти вольтовой шины было всего чуть больше 10В (может потому и не работал системник? Поздно.), будем поднимать его изменением управляющего напряжения на 2-м выводе TL494. Принципиальную схему компьютерного блока питания смотрите тут.
Проще говоря поменяем резистор или вообще впаяем его на дорожки другого номинала. Ставлю два килоома и вот 10,5В превращаются в 17. Надо меньше? - Увеличиваем сопротивление. Стартуется компьютерный блок питания замыканием зелёного провода на любой чёрный.
Так как места в корпусе будущего музыкального центра не много - вытаскиваем плату импульсного блока питания ATX из родного корпуса (коробочка пригодится для моего будущего проекта), и тем самым уменьшаем габариты БП в два раза. И не забываем перепаять конденсатор фильтра в БП на более высокое напряжение, а то мало ли что...
А кулер? - Спросит внимательный и сообразительный радиолюбитель. Он нам не нужен. Эксперименты показали, что при токе 5А 17В в течении часа работы магнитолы на максимальной громкости (за соседей не беспокойтесь - два резистора 4 Ома 25 ватт), радиатор диодов был немного тёплый, а транзисторов - почти холодный. Так что нагрузку до 100 ватт такой БП ATX будет держать без проблем.
Обсудить статью ПРОСТОЙ БЛОК ПИТАНИЯ ИЗ ATX
Собственно, идея сделать лабораторный блок питания с регулируемым выходным напряжением и током из компьютерного - не нова. В интернете встречается немало вариантов подобных переделок.
Преимущества очевидны:
1. Такие блоки питания буквально «валяются под ногами».
2. Они содержат в себе все основные компоненты, а главное, готовые импульсные трансформаторы.
3. Они имеют превосходные массогабаритные характеристики - подобный трансформаторный блок питания весил бы более 10 кг (этот 1,3 кг всего).
Правда, они не лишены и недостатков:
1. Из-за импульсного преобразования - выходное напряжение содержит богатый спектр высокочастотных помех, что делает их ограниченно применимыми для питания радиостанций.
2. Не позволяют гарантированно получить низкое напряжение на выходе (менее 5 В) при малых токах нагрузки.
И, тем не менее, такой блок питания прекрасно подходит для питания автомобильной электроники в домашних условиях, при проверке и отладке электронных устройств. А наличие режима стабилизации тока позволяет использовать его как универсальное зарядное устройство для большой гаммы аккумуляторов!
Выходное напряжение — от 1 до 20 В
Выходной ток — до 10 А
Масса 1,3 кг
Для начала, давайте разберёмся, какие блоки питания годятся для переделки. Лучшим образом, для лабораторного блока питания годятся как раз старые блоки питания AT или ATX, собранные на ШИМ-контроллере TL494 (он же: μPC494, μА494, UTC51494, KA7500, IR3M02, МВ3759 и т.д.) мощностью 200 - 250 Вт. Таких встречается большинство! Современные ATX12B, на 350 - 450 Вт, конечно тоже не проблема переделать, но всё же они лучше годятся для блоков питания с фиксированным выходным напряжением (например, 13,8 В).
Для дальнейшего понимания сути переделки, рассмотрим принцип работы блока питания для компьютера.
Более-менее стандартизированные блоки питания (PC/XT, AT, PS/2) для компьютеров появились в начале 80-х годов благодаря компании IBM, и просуществовали до 1996 года. Давайте рассмотрим их принцип действия по структурной схеме:
Структурная схема блока питания AT
Сетевое напряжение поступает в блок питания через фильтр электромагнитных помех, который препятствует распространению высокочастотных помех от импульсного преобразователя в питающую сеть. За ним следует выпрямитель и сглаживающий фильтр, на выходе которого получаем постоянное напряжение 310 В. Это напряжение поступает на полумостовой инвертор, который преобразует его в прямоугольные импульсы и подаёт на первичную обмотку понижающего трансформатора T1.
Напряжения со вторичных обмоток трансформатора поступают на выпрямители и сглаживающие фильтры. В итоге, на выходе мы получаем необходимые постоянные напряжения.
При подаче питания, в начальный момент, инвертор запускается в режиме автогенерации, а после появления напряжений на вторичных выпрямителях, в работу включатся ШИМ-контроллер (TL494), который синхронизирует работу инвертора, подавая запускающие импульсы в базы ключевых транзисторов через развязывающий трансформатор T2.
В блоке питания используется широтно-импульсное регулирование выходного напряжения. Для увеличения напряжения на выходе, контроллер увеличивает длительность (ширину) импульсов запуска, а для уменьшения - уменьшает.
Стабилизация выходного напряжения в таких блоках питания часто осуществляется только по одному выходному напряжению (+5 В, как самому важному), иногда по двум (+5 и +12), но с приоритетом +5 В. Для этого, на вход компаратора контроллера (вывод 1 TL494, через делитель) поступает выходное напряжение. Контроллер подстраивает ширину импульсов запуска, для поддержания этого напряжения на необходимом уровне.
Также, блок питания имеет систему защиты 2 видов. Первую - от превышения суммарной мощности и короткого замыкания, и вторую, от перенапряжения на выходах. В случае перегрузки, схема останавливает работу генератора импульсов в ШИМ-контроллере (подавая +5 В на вывод 4 TL494).
Кроме того, блок питания содержит узел (на схеме не показан), формирующий на выходе сигнал POWER_GOOD («напряжения в норме»), после выхода блока питания на рабочий режим, разрешающий запуск процессора в компьютере.
Блок питания AT (PC/XT, PS/2) имеет всего 12 основных проводов для подключения к материнской плате (2 разъёма по 6 контактов). В 1995 году компания Intel с ужасом обнаружила, что существующие блоки питания не справляются с возросшей нагрузкой, и ввела стандарт на 20-ти/24-контактный разъём. Кроме того, мощности стабилизатора +3,3 В на материнской плате для питания процессора также перестало хватать, и его перенесли в блок питания. Ну и Microsoft, ввела в операционную систему Windows, режимы управления питанием Advanced Power Management (APM)… Так, в 1996 году появился современный блок питания ATX.
Рассмотрим отличия блока питания ATX от старых AT по его структурной схеме:
Структурная схема блока питания ATX
Режим Advanced Power Management (APM) потребовал отказаться от сетевого выключателя и ввести в блок питания второй импульсный преобразователь - источник дежурного напряжения +5 В. Этот маломощный блок питания работает всегда, когда сетевая вилка включена в сеть. Первичное напряжение на него поступает от того же выпрямителя и фильтра, что и на основной инвертор.
Кроме того, питание на ШИМ-контроллер в ATX поступает от этого же дежурного источника (не стабилизированные 12 — 22 В), а автозапуск инвертора отсутствует. Поэтому, блок питания стартует только при наличии импульсов запуска от контроллера. Включение основного блока питания осуществляется включением генератора импульсов ШИМ-контроллера сигналом PS_ON (замыканием его на массу) через схему защиты.
Вот, и все основные отличия.
Как выбрать блок питания для переделки?
Как известно, блоки питания изготавливаются в Китае. А это может повлечь за собой отсутствие некоторых компонентов, которые они сочли «лишними»:
1. На входе может отсутствовать фильтр электромагнитных помех. Самое главное в фильтре - это дроссель, намотанный на ферритовом кольце. Обычно, его прекрасно видно сквозь лопасти вентилятора. Вместо него могут оказаться проволочные перемычки. Наличие фильтра - косвенный признак качественного блока питания!
Элементы фильтра электромагнитных помех
2. Также, нужно посмотреть на размер понижающего трансформатора (тот который побольше). От него зависит максимальная мощность блока питания. Высота его должна быть не менее 3 см. Встречаются блоки питания с трансформатором высотой менее 2 см. Мощность таких 75 Вт, даже если написано 200.
3. Для проверки работоспособности блока питания подключите к нему нагрузку. Я использую автомобильные лампы фар мощностью 50 - 55 Вт напряжением 12 В. Обязательно одну подсоедините к цепи +5 В (красный провод), а вторую, к цепи +12 В (жёлтый провод). Включите блок питания. Отсоедините разъём вентилятора (или, если на нём сэкономили китайцы, просто остановите рукой). Блок питания не должен пищать.
Спустя минуту отключите его от сети и пощупайте рукой температуру радиаторов и дросселя групповой фильтрации в фильтре вторичных напряжений. Дроссель должен быть холодный, а радиаторы тёплыми, но не раскалёнными!
Я использовал блок питания 1994 года выпуска мощностью 230 Вт - тогда ещё не экономили.
Переделка блока питания
Начать нужно с чистки блока питания от пыли. Для этого отсоедините (отпаяйте) от платы сетевые провода и провода к переключателю 110/220 - он нам больше не понадобится, т.к. в положении 220 В выключатель разомкнут. Выньте плату из корпуса. Пылесос, жёсткая кисточка, и вперёд!
Далее, нужно попытаться найти электрическую принципиальную схему вашего блока питания, или хотя бы максимально на неё похожую (отличаются они не существенно). Она вам поможет ориентироваться в номиналах «отсутствующих» компонентов. Я не исключаю, что, как и мне, вам придётся некоторые узлы срисовывать с платы.
Схема фильтра электромагнитных помех, выпрямителя и фильтр первичного напряжения, и инвертора после переделки
Номиналы заменяемых компонентов на схеме выделены красным цветом. У вновь устанавливаемых компонентов, красным цветом выделены позиционные обозначения.
1. Проверьте наличие всех конденсаторов и дросселя в фильтре электромагнитных помех. При отсутствии - установите их (у меня отсутствовал только C2). Я также установил второй, дополнительный фильтр помех, выполненный в виде гнезда для подключения сетевого шнура.
2. Посмотрите типы используемых диодов в выпрямителе (D1 - D4). Если там стоят диоды с током до 1 А (например, 1N4007) - замените их минимум на 2-х амперные, или установите диодный мост. У меня стоял 2-х амперный мост.
3. В подавляющем большинстве блоков питания в фильтре первичного напряжения установлены конденсаторы ёмкостью не более 200 мкФ (С5 - С6). Для отдачи полной мощности, замените их конденсаторами ёмкостью 470 - 680 мкФ, подходящими по размерам, напряжением не менее 200 В. Предпочтение следует отдавать группе 105°C.
4. Транзисторы в полумостовом инверторе (Q1, Q2) могут быть самые разнообразные. В принципе, большинство из них греется не криминально. Для снижения нагрева, их можно заменить на более мощные - например, 2SC4706, установив их на радиатор, через изолирующие прокладки. Я пошёл ещё дальше и заменил оба радиатора на более эффективные.
5. В процессе испытания блока питания под максимальной нагрузкой, у меня нагрелся и лопнул конденсатор С7 (обычно это 1 мкФ 250 В). Этот конденсатор не должен греться вообще. Я думаю, он был неисправен, но заменил его всё же на 2,2 мкФ 400 В.
Теперь рассмотрим структурную схему переделанного блока питания:
Структурная схема лабораторного блока питания
Для модификации нам потребуется удалить все вторичные выпрямители, кроме одного (правда, заменив в нём почти все компоненты), переделать схему защиты, добавить схему управления, шунт и измерительные приборы. Элементы схемы POWER_GOOG можно удалить. Теперь подробнее.
Для снятия выходного напряжения используется 12-ти вольтовая обмотка понижающего трансформатора T1. А вот, выпрямитель и фильтр удобнее монтировать на месте 5-ти вольтового - там больше места под диоды и конденсаторы.
Выпрямитель вторичных напряжений и фильтр, после переделки должны выглядеть следующим образом:
Схема выпрямителя вторичных напряжений после переделки
1. Выпаяйте все элементы выпрямителей и фильтров +5, +12 и -12 В. За исключением демпферных цепочек R1, C1, R2, С2 и R3, C3 и дросселя L2. Впоследствии, при выходном напряжении порядка 20 В я заметил нагрев резистора R1 и заменил его на 22 Ом.
2. Отрежьте дорожки, ведущие от 5-ти вольтовых отводов обмотки трансформатора T1 к диодной сборке выпрямителя +5 В, сохранив при этом её соединение с диодами выпрямителя -5 В (он нам ещё понадобится).
3. На месте диодной сборки выпрямителя +5 В (D3) установите сборку на диодах Шоттки на ток 2х30 А и обратное напряжение не менее 100 В, например, 63CPQ100, 60CPQ150. (Штатная 5-ти вольтовая сборка диодов имеет обратное напряжение всего 40 В, а штатные диоды в выпрямителе 12 В рассчитаны на слишком слабый ток - их использовать нельзя.) Эта сборка практически не греется при работе.
4. Соедините толстыми проволочными перемычками выводы 12-ти вольтовой обмотки с установленной диодной сборкой. Демпферные цепи R1, C1, подключенные к этой обмотке, сохранены.
5. В фильтре, вместо штатных, установите электролитические конденсаторы (C5, C6) ёмкостью 1000 - 2200 мкФ на напряжение не менее 25 В. А также добавьте керамические конденсаторы C4 и C7. Установите вместо штатного, нагрузочный резистор 100 Ом, мощностью 2 Вт.
6. Если в процессе проверки блока питания под нагрузкой, дроссель групповой фильтрации (L1) не нагревался, то его достаточно перемотать. Смотайте с него все обмотки, считая витки. (Обычно, 5 В обмотки содержат 10 витков, а 12 В - 20 витков.) Намотайте новую обмотку двумя проводами, сложенными вместе диаметром 1,0 - 1,3 мм (аналогично штатной 5-ти вольтовой) и числом витков 25-27.
Если же дроссель грелся, то его сердечник испорчен (есть такая проблема у порошкового железа - «спекается») то придётся искать новый сердечник из порошкового железа (не ферритовый!). Мне пришлось купить кольцевой сердечник белого цвета чуть большего диаметра и намотать новую обмотку. Вообще не греется.
7. Дроссель L2 остаётся штатный, от 5-ти вольтового фильтра.
8. Для питания вентилятора используется 5-ти вольтовая обмотка, и разводка выпрямителя -5 В, которую переделываем в +12. Диоды используются штатные, от выпрямителя -5 В (D1, D2), их необходимо запаять обратной полярностью. Дроссель уже не нужен - запаяйте перемычку. А на место штатного конденсатора фильтра, установите конденсатор ёмкостью 470 мкФ 16 В, естественно, обратной полярностью. Бросьте перемычку от выхода фильтра (бывш. -5 В), к разъёму вентилятора. Непосредственно около разъёма, установите керамический конденсатор C9. Напряжение на вентиляторе у меня составляет +11,8 В, при малых токах нагрузки оно снижается.
9. В цепи питания ШИМ-контроллера (Vcc), необходимо увеличить ёмкости конденсаторов фильтров C10 и C11. Напряжение с конденсатора C10 (Vdd) используется для питания цифровых амперметра и вольтметра.
Схема защиты по превышению суммарной мощности остаётся без изменений. Изменяется только схема защиты от перенапряжения на выходе. Вот, окончательная схема:
Схема блока защиты после переделки
При увеличении нагрузки на инверторе свыше допустимой, увеличивается ширина импульсов на среднем выводе развязывающего трансформатора T2. Диод D1 детектирует их, и на конденсаторе C1 увеличивается отрицательное напряжение. Достигнув определённого уровня (примерно -11 В), оно открывает транзистор Q2 через резистор R3. Напряжение +5 В через открытый транзистор поступит на вывод 4 контроллера, и остановит работу его генератора импульсов. В вашем блоке питания такая защита может быть организована иначе. В любом случае, трогать её не нужно.
Из схемы выпаиваются все диоды и резисторы, подходящие от вторичных выпрямителей к базе Q1, и устанавливается стабилитрон D3 на напряжение 22 В, например, КС522А, и резистор R8.
В случае аварийного увеличения напряжения на выходе блока питания выше 22 В, стабилитрон пробьётся и откроет транзистор Q1. Тот в свою очередь откроет транзистор Q2, через который на вывод 4 контроллера поступит напряжение +5 В, и остановит работу его генератора импульсов.
Осталось собрать схему управления, и подключить её к ШИМ-контроллеру.
Схема управления представляет собой два усилителя (тока и напряжения), которые подключаются к штатным входам компараторов ошибки контроллера. Их у него 2 (выводы 1 и 16 TL494) и работают они по ИЛИ. Это и позволяет получить как стабилизацию напряжения, так и тока. Окончательная схема блока управления:
Схема блока управления
На операционном усилителе DA1.1 собран дифференциальный усилитель в цепи измерения напряжения. Коэффициент усиления подобран таким образом, что при изменении выходного напряжения блока питания от 0 до 20 В (с учётом падения напряжения на шунте R7), на его выходе сигнал меняется в пределах 0…5 В. Коэффициент усиления зависит от соотношения сопротивлений резисторов R2/R1=R4/R3.
Обратите внимание: для корректного измерения напряжения, резисторы R1 и R3 подключены отдельными тонкими проводами непосредственно к присоединительным клеммам выходного напряжения.
На операционном усилителе DA1.2 собран усилитель в цепи измерения тока. Он усиливает величину падения напряжения на шунте R7. Коэффициент усиления подобран таким образом, что при изменении тока нагрузки блока питания от 0 до 10 А, на его выходе сигнал меняется в пределах 0…5 В. Коэффициент усиления зависит от соотношения сопротивлений резисторов R6/R5.
В качестве датчика тока (R7) я использовал стандартный измерительный шунт 75ШИП1500.5 с довольно низким сопротивлением - 1,5 мОм. Поэтому, в цепь измерения я включил ещё и соединительные провода, которыми присоединяется шунт. Это позволило отказаться от дифференциального усилителя и снизить количество проводов. Резистор R5 подключен непосредственно к общему проводу вблизи операционного усилителя, а неинвертирующий вход (вывод 5) подключен к тому же проводу (от R3), идущему к отрицательной клемме.
Измерительный шунт 75ШИП1500.5
При использовании шунта с другим сопротивлением и при другой длине присоединительных проводов, потребуется подобрать резистор R5 таким образом, чтобы максимальный ток стабилизации соответствовал 10 А.
Сигналы с обоих усилителей (напряжения и тока) подаются на входы компараторов ошибки ШИМ-контроллера (выводы 1 и 16 DA2). Для установки необходимых значений напряжения и тока, инвертирующие входы этих компараторов (выводы 2 и 15 DA2) подключены к регулируемым делителям опорного напряжения (переменные резисторы R8, R10). Напряжение +5 В для этих делителей снимается с внутреннего источника опорного напряжения ШИМ-контроллера (вывод 14 DA2).
Резисторы R9, R11 ограничивают нижний порог регулировки. Конденсаторы C2, C3 устраняют возможный «шум» при повороте движка переменного резистора. Резисторы R14, R15 также установлены на случай «обрыва» движка переменного резистора.
На операционном усилителе DA1.4 собран компаратор для индикации перехода блока питания в режим стабилизации тока (LED1).
В схеме я использовал счетверённый операционный усилитель LM324A, но можно использовать и другие, работающие в широком диапазоне питающих напряжений, например, два сдвоенных LM358. Питание на него (Vcc) подаётся от цепи питания ШИМ-контроллера (от вывода 12 DA2) которое варьируется в пределах 5…25 В, в зависимости от выходного напряжения блока питания.
Элементы регулировки R8 - R11, а также конденсаторы C2 и C3 расположены на небольшой плате, привинченной к передней панели блока питания. Все остальные элементы схемы расположены на свободном месте печатной платы блока питания.
Для подключения усилителей к ШИМ-контроллеру (DA2), нужно предварительно отпаять от него все штатные компоненты, идущие к выводам 1, 2, 3, 15 и 16.
Для измерения и отображения выходного напряжения и тока я использовал готовые цифровые вольтметр и амперметр, подключенные по схеме согласно прилагаемой к ним инструкции. Питание на них подаётся с конденсатора C10 (см. схему вторичных выпрямителей). Если в вашем распоряжении окажется блок питания ATX с источником дежурного питания, то питание на измерители (Vdd) подавайте от этого источника - он имеет выход нестабилизированного напряжения +12 — 22 В.
Для подключения этих приборов удобно использовать разъёмы для Floppy дисководов, имеющиеся на штатных проводах блока питания AT.
Обратите внимание, что измерительные выводы вольтметра присоединяются отдельными тонкими проводами непосредственно к выходным клеммам блока питания. А измерительные выводы амперметра - непосредственно к измерительным контактам шунта.
Часть штатного металлического корпуса (дно и боковая стенка) блока питания в моей конструкции выполняет роль шасси для платы и для шунта.
Для снижения уровня высокочастотных помех, непосредственно на выходных клеммах расположены керамические конденсаторы ёмкостью 1 мкФ (C6, C7 на схеме блока управления).
 |
 |
 |
 |
Для своего блока питания я использовал готовый корпус с ручкой для переноски. Для охлаждения используется вентилятор Ø50 мм. Он гонит воздух внутрь корпуса. Для этого в корпусе было вырезано необходимое отверстие напротив радиаторов, а на противоположной стороне и задней стенке, высверлены отверстия для выхода воздуха. Идеи оформления зависят только от вашего вкуса.
Если вы намереваетесь использовать такой блок питания для радиостанций, то я настоятельно рекомендую сохранить в конструкции штатный металлический корпус - он отлично экранирует и снижает уровень электромагнитных помех, излучаемых инвертором.
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:
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.
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.
Полное описание БП от компьютеров и режимы работы.
В данной статье использовались только факты, проверенные и испытанные временем. Автор статьи не ставит своей целью убеждать читателя в чём-либо. И уж тем более не несёт никакой ответственности за ваши эксперименты с вашим же оборудованием. Информация справедлива для блоков питания стоимостью много меньше 40$. Ну так вот. Вернёмся к нашим… ээ.. файл серверам и маршрутизаторам. Как правило в домашних сетях такая вещь не принадлежит конкретному человеку, а собирается из общих комплектующих или на общие деньги. Стараются чтоб было надёжно и подешевле (CPU – Intel, Память – не больше не меньше, сетевухи – NE2000 ISA 10Base2/T). Для полной надёжности и скорости на всё это железо ставят Unix. Ах да!!! совсем забыл. Сюда ещё нужен UPS.
Без стоимости UPS скромная системка потянет на 50..70$ + стоимость HDD для файл сервера. Естественно, что блок питания в такой системе не может стоить 40$
Кто-то возразит: “А у нас старый корпус от брендовой i486.” Угу. А сколько лет этому БП? И сколько лет он ещё должен будет проработать? Будет ли всё это работать долго и безглючно? И так:
Типовая схема блока питания АТ 200W.
Главный недостаток всех дешевых БП
Вот так выглядит осциллограмма напряжений +5В дешевого БП.
Рис1. Статическая нагрузка 30%
В общем-то всё в пределах нормы. Заметны короткие выбросы напряжения. С увеличением нагрузки – увеличиваются выбросы.Следствие – глюки памяти и других цифровых элементов PC.Отметим, что нагрузка 30% - это большинство PC не обременённых более чем одним HDD. Имеющим простенькую видеокарту и CPU потребляющий не более 15W.
Второй недостаток
В теории сказано, что ИБП очень критичны к нестабильности тока нагрузки.В нашем случае этот недостаток проявляется во всей красе.Так выглядит осциллограмма напряжения +12В при динамической нагрузке.
Рис2. Комбинированная нагрузка 50% (2 и более HDD)
На Рис.2 участок №1 – статическая нагрузка.Участок №2 – HDD в режиме чтение/запись. Характерны провалы напряжения питания +12В. Величина и длительность провала зависит от параметров фильтра блока питания и мощности HDD.Следствие: Из-за нестабильности шины питания +12В жесткий диск начинает хлопать головами по “блинам”. Появляются бэды. Глюки устройств питающихся от шины +12В (ISA карты, COM порты)
Как с этим бороться
Рассмотрим фильтр блока питания.
Рис3. Фильтр (какой он есть)
В большинстве АТ блоках фильтр для шины питания +5В состоит из двух электролитических конденсаторов 1000мкФх10В. Для шины питания +12В одного конденсатора 1000мкФх16В. Для импульсных блоков питания емкость фильтрующих конденсаторов берётся из расчета 500..1000мкФ на 1А тока нагрузки.В нашем случае получаем для шины +5В максимальный ток нагрузки составит 4А. Для шины питания +12В максимальный ток нагрузки составит 2А. В большинстве случаев аварийная ситуация не возникает.Но вот при использовании даже одного HDD типа IBM DPTA 7200RPM (или с аналогичным энергопотреблением) наблюдались вышеуказанные глюки.
Рис4. Фильтр. (какой он должен быть)
Для этой схемы (Рис. 4.) справедливы следующие параметры:Шина +5В – максимальный динамический ток нагрузки 20А. Шина +12В – максимальный динамический ток нагрузки 8А. Электролитические конденсаторы устраняют нестабильность по току.Керамические (2.2мкФ 3..6шт.) устраняют импульсные выбросы напряжения.Рекомендуется серия с низким сопротивлением для импульсных токов(кажись так называется)Каждая фирма маркирует их по своему. Из того, что можно достать в Питере - например Hitano, Серия EXR, рабочая температура до 105 цельсия. Для +5В - две штучки 2200мкФ или 3300мкФ 6,3 или 10В (нужно смотреть габариты, производители БП очень сильно ужимают место)С керамикой ничего посоветовать не могу.Из того что видел отличаются только ТКЕ и точностью (например +80 -50%).Думаю в фильтрах такого рода это не принципиально. Тут чем больше емкость, тем лучше. Наверное лучше брать SMD (бескорпусную) и паять с обратной стороны платы прямо на проводники.По поводу катушек в выходных фильтрах:Если нет опыта намотки - лучше не экспериментировать. Если есть возможность купить, то можно попробовать. Или выпаять из мертвого БП.С катушками на выходе - нужно быть очень осторожным. Блок проверять только нагружая на резисторы.После модернизации фильтра смотрим осциллограмму.
Рис5. Статическая нагрузка 30% (шина +5В)
Так выглядит под нагрузкой “поверхность” напряжения брендового блока питания.Присутствуют выбросы напряжения, но они незначительны (много меньше допустимой нормы) и с увеличением нагрузки практически не увеличиваются.Суммарная емкость (мой вариант) электролитических конденсаторов 6800мкФ. Керамических конденсаторов 1.5мкФ. (всё что было под рукой).Для интереса был протестирован блок питания АТХ фирмы PowerMan из корпуса InWin A500 – осциллограмма похожая, но выбросы напряжения отсутствуют.
Рис6. Комбинированная нагрузка 50% (2 и более HDD)
На Рис.6 участок 2 соответствует динамической нагрузке.
Емкость фильтра – один конденсатор 4700мкФх25В (HDD в режиме чтение/запись). Максимальная помеха не более 100мВ.Блок питания АТХ фирмы PowerMan показал примерно тотже результат.
Сопротивление контура цепи 220В.-напряжение сети. (220В)
Нетрудно догадаться, что числитель всегда больше чем знаменатель.
На осциллограмме (Рис.9) участок 2 - присутствует “провал” сетевого напряжения длительностью 20..500мсек.(Характерно для включения в сеть потребителей с реактивным характером сопротивления)От коротких провалов напряжения спасает UPS.(минимальное время включения бесперебойника 4мсек) Это хорошо если он есть. Возможно понадобится увеличить емкость высоковольтного фильтра постоянного тока. (на Рис.10 – электролиты 680х250V).Обычно установлены 220х200VПри потребляемой мощности 100Ватт запаса емкости (220х200V) хватает на 70..100мсек. Если увеличивать емкость до 680..1000мкФх200В, то не забудьте заменить диодную сборку RS205 (2A 500V) на RS507 (5A 700V). Обязательно наличие терморезистора. 4,7 ... 10 Ом на 10А. На терморезисторах обычно экономят. Ставят обычное сопротивление 1 Ом 1Ватт
Рис.10. Сетевой фильтр + выпрямитель. Какими они должны быть.
Из всех элементов в схеме фильтра обычного БП присутствует только терморезистор PS405L и предохранитель. (самое необходимое)Иногда ставят симметричный трансформатор (на схеме – 5mH). Само собой - выпрямитель RS205 и высоковольтный фильтр постоянного тока (2 электролита 220х200В)
Увеличение КПД
1 Замена мощных ключевых транзисторов .
Менять будем импортные биполярные KSE13007 (или NT405F, 2SC3306) на наш советский полевик КП948А.
Рис.11 Типовая схема включения полевого транзистора.
Такой вариант годится для АТХ блоков питания, т.к. запуск блока происходит от отдельного маломощного источника питания.Для АТ блоков такая схема не годится. Поэтому я оставил обвязку транзистора как есть, добавив 15В стабилитрон.(как показано на схеме Рис.11) Стабилитроны ставить не обязательно, т.к. прямое напряжение на затворе не превышает 1В (прямой диод),а напряжение его обратного пробоя не более 10В,Конденсаторы 1*50v(Рис12.) стоит ставить керамические (если ставится задача повышения надёжности), высыхание этих электролитов(особенно рядом с горячим радиатором) является основной причиной выхода блока питания из строя, так как недостаточно резко запираются силовые транзисторы.
Не знаю почему –но у меня работает.Падение мощности на транзисторах уменьшается на 3..5Ватт. Хотя стабилитроны я всё таки оставил.Как следствие – перестает греться.
<
2 Выпрямительные диоды.
Мощные выпрямительные диоды ставим на нормальные радиаторы.Подойдёт радиатор от CPU - пилим пополам. Одна половинка на +5В выпрямитель. Вторая - для +12В выпрямителя.Рекомендуют также силовые диодные сборки заменить на наши советские диоды КД2998А. Радиаторы - увеличить. Всё! Теперь вентилятор из БП можно выкинуть.При этом нарушается нормальный теплообмен внутри корпуса.Но если это БП для маршрутизатора – то греться внутри корпуса особо нечему. Если это файл сервер – тогда на свой страх и риск. Хотя Manowar Manowar"ыч утверждает, что у него переделанный АТХ блок питания нагружен на 2HDD 7200RPM + УНЧ и всё это хозяйство работает без вентилятора.
