Прошивка для блока питания
Обновлено: 04.07.2024
Часто при модернизации компьютера вполне исправный блок питания остается не у дел. Его мощности недостаточно для запитки новых комплектующих. У тех, кто занимается апгрейдом железа, таких устройств может накопиться много. Встает дилемма: утилизировать БП или найти для них практическое применение. Одним из способов дать источнику питания компьютера вторую жизнь – сделать из него лабораторный блок питания с регулируемым выходным напряжением и настраиваемым ограничением по току. Выполнить такую переделку можно своими руками.
Маркировка проводов блока питания компьютера
С потребителями внутри корпуса компьютера БП соединяется с помощью жгутов с разъемами. Принят стандарт, по которому маркировка каждого питающего напряжения производится проводником с соответствующим цветом изоляции.
| Цвет провода | Напряжение, В |
|---|---|
| Черный | 0 В (земля, общий провод) |
| Красный | +5 |
| Оранжевый | +3,3 |
| Желтый | +12 |
| Белый | -5 |
| Синий | -12 |
Кроме силовых цепей, в жгутах присутствуют проводники с сигналами управления (их можно найти на разъеме, идущем к материнской плате).
| Цвет провода | Название | Функция | Уровень напряжения |
|---|---|---|---|
| Зеленый | Power_ON | Сигнал от материнской платы – разрешение на включение | +5 вольт в отсутствие разрешения, 0 вольт при получении сигнала на подачу напряжения |
| Серый | Power_good, Power_OK | Сигнал на материнскую плату - все напряжения в норме | +5 вольт |
| Фиолетовый | Stand by | Дежурное напряжение, присутствует всегда, если на БП подано 220 вольт | +5 вольт, служит для питания цепей включения ПК и питания схемы ШИМ внутри БП |
| Коричневый | Sense | Регулировка напряжения 3,3 вольта | 3,3 вольта |
Большинство цепей для переделки в ЛБП не понадобятся, в процессе работы их надо будет обрезать.
Что понадобится для изготовления
Более 90% комплектующих для лабораторника в компьютерном блоке питания уже есть. Оставшиеся придется подбирать под конкретную схему (элементы недорогие и их будет немного), но обязательно понадобятся:
- два потенциометра для регулировки напряжения и тока;
- несколько оксидных конденсаторов на напряжение не ниже 35 вольт (лучше 50+) емкостью, соответствующей штатной емкости элементов канала +12 вольт (или больше, если уместятся по габаритам);
- клеммы для подключения нагрузки (удобно использовать красную для плюсового вывода и черную для минусового);
- вольтметр и амперметр для измерения выходных параметров (можно использовать аналоговые приборы, можно цифровые, а удобнее применять сдвоенный блок вольтметр-амперметр).
Из приборов обязательно понадобится мультиметр. Не будет лишним и осциллограф – проверить наличие выходных импульсов на микросхеме ШИМ и ее реакцию на управляющее воздействие, если что-то пойдет не так. Также нужен будет паяльник с комплектом расходников и мелкий слесарный инструмент (набор отверток, кусачки и т.п.).
Схема для лабораторного БП
Для переделки ненужного блока питания компьютера в лабораторный источник с регулируемым выходным напряжением хорошо подходят БП стандарта ATX (но можно и AT), выполненные по схеме с ШИМ на микросхеме TL494 или ее аналогах.
Хотя они все построены по одной структурной схеме и работают по схожему принципу, физически реализованы источники питания могут быть по-разному. Потому первое, с чего надо начать – попытаться найти принципиальную схему от фактически имеющегося блока.
Процедуру переделки можно рассмотреть на примере модели LC-250ATX. Поняв принцип, можно будет работать и с другими подобными блоками.
В основу работы LC-250ATX положен принцип ШИМ, реализованный на стандартной для таких схем микросхеме TL494. Она формирует импульсы, которые усиливаются ключами на транзисторах Q6,Q7, далее через трансформатор T2 ключами на транзисторах Q1, Q2 создаются импульсы на первичной обмотке трансформатора T1. Эти импульсы трансформируются через вторичные обмотки и подаются на выпрямители различных напряжений, из которых для переделки интересен лишь канал +12 вольт.
Схема дежурного напряжения собрана на транзисторе Q3, трансформаторе T3 и интегральном стабилизаторе 7805. Этот участок также понадобится для будущей конструкции. На операционном усилителе LM339 собрана схема формирования сигнала PWR_OK и запуска БП сигналом от материнской платы.
Процесс переделки
Перед изготовлением лабораторного блока питания из компьютерного надо открыть его корпус и очистить плату и внутреннее пространство от пыли. Лучше делать это пылесосом, при этом счищая загрязнения мягкой кистью.
Далее следует отрезать (или выпаять) от блока питания все провода, кроме одного черного и одного желтого. Если они разной толщины, то надо оставить самые толстые. Или можно оставить по два провода, соединив их параллельно.
После выпайки проводника в зеленой изоляции, освободившуюся контактную площадку надо соединить перемычкой с полигоном общего провода. Сделать это удобнее на плате по кратчайшему пути. После этой операции БП будет запускаться после подачи сетевого напряжения.
Следующий этап – удаление лишних элементов на плате.
Надо удалить все элементы выпрямителей ненужных в дальнейшем напряжений. Схему формирования сигнала PWR_OK и запуска БП, обведенную синим, можно оставить, а можно удалить. В последнем случае соединять зеленый провод с нулем не надо.
В цепи вывода питания (12) TL494 может быть цепочка из диода и резистора D73R25 (есть не во всех БП). Ее надо выпаять и обойти перемычкой. В цепи вывода 1 надо удалить все лишние резисторы, оставить один – идущий к шине +12 вольт. От четвертого вывода TL494 надо отключить все, кроме резистора. Между 4 и 13-14 ногами надо установить конденсатор (если его по факту нет) емкостью 1..10 мкФ, он обеспечит мягкий пуск. Все остальные соединения от выводов 13-14 надо отключить. Также надо полностью освободить выводы 15 и 16. От 2 и 3 выводов микросхемы надо отключить все, кроме частотозадающей RC-цепочки. Сглаживающий конденсатор в цепи 12 вольт (выделен зеленым кругом) надо заменить на другой, емкостью не ниже 1000 мкФ и напряжением не менее 35 В (можно выше по емкости и по напряжению, насколько позволит место). Также желательно увеличить сопротивление нагрузочного резистора в выходных цепях +12 вольт примерно в два раза. В итоге схема должна прийти к такому виду.
Важно! Обязательно надо оставить схему дежурного напряжения – от нее питается микросхема ШИМ. От нее впоследствии надо будет запитать вентилятор охлаждения, так как штатная схема его питания будет переделана.
Следующим шагом надо создать схему ограничения тока. Для этого ток надо сначала измерить. Для этого потребуется шунт от амперметра – измеряя падение напряжения на нем, можно судить о токе. Шунтовые сопротивления бывают в виде пластины или в виде проволочной спирали. Вторые удобнее – их проще монтировать в условиях ограниченного места.
Включается шунт в разрыв соединения средней точки выходного трансформатора и земляной шины. Параллельно ему включается амперметр, заодно показана схема подключения вольтметра для измерения выходного напряжения.
Далее цепь измерения тока через резистор подключается к выводу 15 микросхемы, его величина подбирается для необходимого ограничения тока. Начинать подбор надо с минимума.
Для регулировки ограничения тока устанавливается потенциометр сопротивлением 1..15 кОм. Такой же потенциометр устанавливается для регулировки уровня выходного напряжения.
Необходимость установки элементов, выделенных сними цветом, определяется в процессе наладки. Перед ее проведением надо:
- временно выпаять резистор сопротивлением 24 кОм между выводом 1 микросхемы и шиной +12 вольт;
- включить в разрыв сетевого провода блока питания лампу накаливания на 220 вольт (подобно предохранителю).
При наличии проблем в силовых цепях БП, лампа будет гореть в полный накал и ограничит ток. Если все в порядке, лампа гореть не будет или будет слабо светиться. В процессе наладки также желательно использовать такое включение.
Если лампа не загорелась, можно продолжать процедуру настройки. В отсутствие резистора R24 контур регулирования разомкнут, поэтому блок питания выдаст максимально возможное напряжение. Если оно недостаточно для дальнейшей эксплуатации, надо собрать выпрямитель по мостовой схеме, используя сборки или отдельные диоды на соответствующий ток и напряжение. Если все ОК, то вместо резистора надо впаять потенциометр или подстроечник сопротивлением 30..50 кОм. Вращая движок, надо добиться на выходе уровня примерно 0,85..0,9 от максимально возможного. Запас необходим для реализации стабилизации по току и напряжению. Получившееся сопротивление надо замерить и впаять в плату постоянный резистор с наиболее близким номиналом.
Резистор от шунта (по схеме 270 Ом) надо подобрать для получения максимального тока. При увеличении его сопротивления, верхняя граница тока тоже увеличивается. Задать ток можно с помощью нагрузки из автомобильных ламп накаливания соответствующей мощности.
Если наблюдается нестабильная работа под нагрузкой или при регулировке (прослушиваются свист, потрескивание и т.п.), надо попытаться устранить эти неприятные явления установкой элементов, выделенных синим цветом. Иногда добиться успеха получается без резистора 33 кОм, а иногда он нужен обязательно. В некоторых случаях помогает такой же резистор, включенный последовательно с конденсатором между 3 и 15 ножками микросхемы.
Завершающий этап – расположение органов управления и измерительных приборов на корпусе блока питания. Их можно закрепить на передней панели, оформив ее в соответствии с фантазией и возможностями, но необязательно. Если удобно, можно, например, расположить настроечные органы на одной панели корпуса, а измерительные приборы – на другой.
Чтобы получить двухполярный лабораторник, лучше изготовить два ЛБП по приведенной методике и соединить их последовательно. Общая точка соединения будет служить нулевым проводом. Ток и напряжение каналов можно будет регулировать раздельно.
Процесс переделки блоков питания стандарта AT осуществляется по тому же принципу, но для их запуска не нужен сигнал с материнской платы, поэтому соединения зеленого провода с землей не потребуется в любом случае. В остальном надо лишь разобраться в схеме БП.
В завершении для наглядности рекомендуем серию тематических видеороликов.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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
Блок питания подключается к потребителям внутри корпуса компьютера через жгуты с разъемами. Принят стандарт, согласно которому маркировка каждого напряжения питания выполняется проводником с соответствующим цветом изоляции.
Цвет провода Напряжение, В
| Чернить | 0 В (земля, общий) |
| Красный | +5 |
| Апельсин | +3,3 |
| Желтый | +12 |
| Белый | -5 |
| Синий | -12 |
Помимо цепей питания, жгуты содержат проводники с управляющими сигналами (они находятся на разъеме, идущем на материнскую плату).
Цвет провода Название Функция Уровень напряжения
Большая часть цепочек изменений в LBP не понадобится; их нужно будет обрезать во время работы.
Делаем шунт
U = I * R = 10 * 0,05 = 0,5 (Вольт)
Про манганиновый шунт писать не буду, так как не покупал и нет, использовал две дорожки на самой плате, замыкаем дорожки на плате как на фото, чтобы получить шунт. Понятно, что лучше использовать манганин, но все же он работает более чем обычно.
Что понадобится для изготовления
Более 90% компонентов лабораторной лаборатории уже находятся в блоке питания компьютера. Остальное придется подбирать по конкретной схеме (элементы дешевые и их будет мало), но вам обязательно понадобятся:
Цифровой индикатор тока и напряжения.
Переделка БП ATX в регулируемый или лабораторный блок питания
А теперь самое время сделать своими руками импульсный лабораторный блок питания из компьютерного блока питания. Доработаем блок питания, ШИМ-контроллер которого собран на специализированной микросхеме TL494 (также известной как μA494, μPC494, M5T494P, KIA494, UTC51494, AZ494AP, KA7500, IR3M02, AZ7500BP, KR1114EU4, MV3759 и тому подобное).
Например, доработаем блок питания, схема которого представлена ниже. Поняв идею происходящих изменений, не составит труда выбрать алгоритм для изменения любого другого блока.
Разбираем блок питания, вытаскиваем плату. Сразу отпаиваем все ненужные провода силовых цепей, оставляя один желтый, один черный и один зеленый.
Также паяем сглаживающие электролитические конденсаторы на всех линиях электропередачи. На схеме они обозначены как C30, C27, C29, C28, C35. Значительно увеличим (до 25 В на шине +12 В) выходное напряжение, на которое эти конденсаторы не рассчитаны. На место того, что был на шине +12 В, устанавливаем конденсатор такой же или большей емкости на напряжение не менее 35 В. Остальные места оставляем пустыми. Припаиваем зеленый провод в том месте, где должен был быть черный провод, для подачи питания. Теперь вы можете приступить к модификации контроллера.
Мнение эксперта Алексей Бартош Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники. Задайте вопрос Мы впервые включаем питание нашей лаборатории через лампу накаливания 220В 60Вт. Это поможет избежать проблем, если мы допустили ошибку в установке. Если лампа не загорается или загорается наполовину и включается блок питания, значит, все в порядке. Если лампа горит на полную мощность, а блок питания молчит, придется искать ошибки.
Возвращаем мотор в нижнее положение по схеме, отключаем питание и параллельно подключаем лампы. Включите питание, установите регулятор тока в среднее положение, а регулятор напряжения на отметку 12 В. Поверните ручку регулятора тока. При этом показания амперметра должны постепенно изменяться от 0 до 8 А, а яркость ламп должна постепенно меняться. Градуируем регулятор тока, руководствуясь показаниями амперметра.
Отключите устройство и соберите его. Наш лабораторный блок питания готов. С его помощью мы можем получить любое напряжение от 3 до 24 вольт и установить ограничение тока через нагрузку в диапазоне 0-10 А.
Припаиваем к 16 выводу ШИМ провод
Конструкция и детали
Проверка работоспособности и соответствию вольтажу
Далее нужно проверить правильность выходного напряжения. Для этого берут заведомо точный вольтметр, подключают его параллельно основному, подключают нагрузку (например, паяльник или лампу на 12-36 вольт) и начинают постепенно повышать напряжение.
Если показания тестируемого устройства выше, то последовательно припаивается переменный резистор от 1-10 кОм до 22 кОм и поворотом его ручки напряжения идентичны. Затем измеряется его сопротивление и на его место кладется часть того же номинала.
При меньших показаниях вместо 22 кОм устанавливается резистор с меньшим сопротивлением. И тогда они действуют по тому же принципу.
Припаиваем диодную сборку
Подаём общий минус на ШИМ
можно не обслуживать, если он уже звонит на 7 ступени ШИМ. Просто на некоторых платах на седьмом пине не было общего минуса после пайки деталей (не знаю почему, могу ошибаться, что его не было:)
Ставим дроссель L2 (если есть) после шунта
В общем, их нужно посчитать, но если что, то где-то на форуме проскальзывала программа для расчета узких мест.
Как сделать зарядное устройство
А теперь перейдем к преобразованию блока питания компьютера в автомобильное зарядное устройство.
Прибор для зарядки постоянным напряжением
Это устройство заряжает аккумулятор постоянным и фиксированным напряжением 14 В. По мере зарядки аккумулятора зарядный ток уменьшается. Как только напряжение на клеммах аккумулятора достигнет 14 В, ток станет нулевым и зарядка прекратится.
Благодаря такому алгоритму аккумулятор невозможно перезарядить, даже если он оставлен на зарядке в течение недели. Это полезно при обслуживании автомобильных аккумуляторов AGM и GEL, которые не любят перезарядку.
Припаиваем зеленый провод вместо любого черного провода: даем команду питания на безоговорочное включение при подключении к сети (см. Раздел выше). Паяем электролитические сглаживающие конденсаторы от всех линий электропередачи. На место, где был конденсатор на шине +12 В, устанавливаем конденсатор такой же емкости, но на рабочее напряжение 35 В. Перейдем к доработке контроллера. Находим резистор, который соединяет первый вывод микросхемы с шиной +12 В. На схеме ниже он обозначен стрелкой.
Нам нужно изменить его название. Но какой? Свариваем, измеряем сопротивление. В нашем случае его номинальное значение составляет 27 кОм, но в зависимости от модели блока питания значение может меняться. Вместо припаянного устанавливаем переменный резистор номиналом примерно вдвое больше. Установите двигатель резистора в центральное положение.
Важно! Конечное напряжение заряда AGM и GEL аккумуляторов составляет 13,8 В, поэтому имеет смысл снизить выходное напряжение с 14 В до 13,8 В.
Пожалуй, единственным недостатком этой самодельной конструкции является то, что в ней нет защиты от короткого замыкания и обратной полярности (мы ее отключили). Поэтому пользоваться устройством нужно осторожно.
Схема для лабораторного БП
Для преобразования ненужного блока питания компьютера в лабораторный источник с регулируемым выходным напряжением подойдут блоки питания ATX (но возможно и AT), выполненные по схеме ШИМ на микросхеме TL494 или ее аналогах.
Блок-схема стандартного блока питания ATX.
Хотя все они построены по одной и той же структурной схеме и работают по схожему принципу, блоки питания могут быть физически реализованы по-разному. Поэтому первым делом нужно попытаться найти принципиальную схему реально существующего агрегата.
Процедуру конвертации можно увидеть на примере модели LC-250ATX. Разобравшись в принципе, можно будет работать с другими подобными блоками.
Исходная схема блока LC-250ATX.
В основе LC-250ATX лежит принцип ШИМ, реализованный на стандартной для таких схем микросхеме TL494. Он генерирует импульсы, которые усиливаются ключами на транзисторах Q6, Q7, затем через трансформатор T2 с ключей на транзисторах Q1 формируются импульсы Q2 на первичной обмотке трансформатора T1. Эти импульсы преобразуются через вторичные обмотки и поступают на выпрямители различного напряжения, из которых только канал +12 вольт представляет интерес для изменения.
Цепь дежурного напряжения собирается на транзисторе Q3, трансформаторе Т3 и интегральном стабилизаторе 7805. Этот участок также понадобится для будущего проектирования. На операционном усилителе LM339 установлена схема для генерации сигнала PWR_OK и запуска источника питания с помощью сигнала с материнской платы.
Использованы материалы из следующих публикаций
• Как превратить компьютерный блок питания ATX в лабораторный блок питания
• Супер простой амперметр и вольтметр на сверхдоступных частях II (автоматический выбор диапазона)
• 3-разрядный цифровой вольтметр
Схема доработки блока питания компьютера
это просто, так что не бойтесь. Первым делом нужно разобрать и подключить провода по цвету. Затем по схеме подключите светодиоды. Первый слева будет указывать на наличие выходной мощности после включения. А второй справа горит всегда, пока на блоке присутствует сетевое напряжение.
Включите выключатель. Он запустит главную цепь, замкнув зеленый провод на общий. И выключите агрегат, как только он откроется.
Также, в зависимости от марки блока, необходимо будет повесить нагрузочный резистор 5-20 Ом между общим выводом и напряжением более пяти вольт, иначе блок может не запуститься из-за встроенной защиты. Также, если это не сработает, будьте готовы повесить такие резисторы на все напряжения: «+3,3», «+12». Но обычно на выход 5 вольт хватает одного резистора.
Начнем
Припаиваем 2 провода от шунта для ОУ LM358
Паяем провода и резисторы. Эти провода будут идти к операционному усилителю LM357 через резисторы на 47 Ом.
Переделка началась
Ставим перемычку для питания ШИМ
Поскольку мы удалили часть схемы, которая отвечала за питание PSON PWM, нам нужно запитать PWM от обслуживаемого источника питания 18 В. Фактически, мы устанавливаем перемычку вместо транзистора Q6.
Где 12 вольт, а где 5? Разбираемся с цветовой маркировкой
Как узнать, на каких нитях образуется напряжение? Где, например, на блоке питания компьютера 12 вольт? Тестер для этого не понадобится, так как все провода, выходящие из блока питания компьютера, имеют строго определенный общепринятый цвет. Поэтому вместо тестера вооружаемся табличкой внизу.
Расцветка и назначение проводов блока питания ATX
| Цвет | Деловое свидание, встреча | Примечание |
| чернить | GND | менее распространенная нить |
| красный | +5 В | главный силовой автобус |
| желтый | +12 В | главный силовой автобус |
| синий | -12 В | основная силовая шина (может быть недоступна) |
| апельсин | +3,3 В | главный силовой автобус |
| белый | -5 В | главный силовой автобус |
| альт | +5 VSB | ожидание еды |
| серый | Хорошая сила | еда нормальная |
| зеленый | Включить | команда для запуска блока питания |
Инструкция по сборке БП
Сетевые кабели преобразованного модуля припаяны к удлинителю, расположенному на корпусе ПК. Замените вентилятор и затяните карту.
На одной из боковых граней крышки просверливаются отверстия:
Если с утюгом сложно обращаться, лучше снять одну из боковых стенок, вырезать ее из пластика и закрепить любым способом. Кроме того, запрещено устанавливать множество устройств на металлическую поверхность.
Припаиваем провод от косы трансформатора на общий минус
Припаиваем провода, общий минус и +18 вольт к вентилятору
Мы будем использовать этот провод через резистор 58 Ом для питания вентилятора. Также вентилятор нужно повернуть так, чтобы он дул на радиатор.
Припаиваем провода, общий минус и +5 Вольт, выход дежурки БП
Мы будем использовать это напряжение для питания вольт-амперметра.
Устанавливаем на выход БП конденсаторы и нагрузочный резистор
На подтягивающий резистор может подаваться от 470 до 600 Ом 2 Вт. Конденсаторы 500 мкФ на напряжение 35 вольт. Конденсаторов с нужным напряжением у меня не было, поставил 2 последовательно по 16 вольт 1000 мкФ. Паяем конденсаторы между 15-3 и 2-3 ножками ШИМ.
Замеченные особенности недостатки
В качестве базового используется AT-блок мощностью 200 Вт, но, к сожалению, он имеет довольно небольшой радиатор для силовых транзисторов. В этом случае вентилятор подключается к напряжению 8 Вольт (для уменьшения генерируемого шума), поэтому токи выше 6-7 Ампер, их можно отключить только на короткое время, чтобы избежать перегрева транзистора.
Между 1 ножкой ШИМ и выходом плюс, припаиваем резистор
Этот резистор ограничивает напряжение, подаваемое источником питания. Этот резистор и R60 образуют делитель напряжения, который делит выходное напряжение и подает его на 1 ногу.
Задача по выходному напряжению блока питания приходит на 2-ю ногу, так как на вторую ногу может идти 5 вольт (vref), обратное напряжение тоже должно идти на 1-ю ногу не более 5 вольт. Для этого нам понадобится делитель напряжения на 2 резистора, R60 и тот, который мы устанавливаем с выхода одноножкового блока питания.
Как это работает: скажем, переменный резистор вставлен во вторую ногу 2,5-вольтового ШИМ, затем ШИМ будет излучать эти импульсы (увеличивать выходное напряжение с выхода блока питания), пока 2,5 (вольта) не придет на 1-ю ногу рабочего усилитель звука. Предположим, что если этого резистора нет, источник питания достигнет своего максимального напряжения, потому что нет обратной связи с выхода источника питания. Номинал резистора 18,5 кОм.
Подготовка к переделке
Перед тем, как приступить к работе над созданием лабораторного агрегата, необходимо определиться, какое напряжение и ток вам нужно от него получить, и выбрать подходящий блок питания от компьютера с контроллером TL494 или аналогом.
Подготовка агрегата к модификации заключается в отключении вентилятора, выходных электролитических конденсаторов на линиях +12, +5, + 3,3 В и ненужных жил общей разводки. Карта должна иметь желтый, черный, зеленый и сетевой провода.
Какие детали нужно докупить
Чтобы модифицировать силовой модуль вашего компьютера, вам необходимо приобрести некоторые детали и устройства. Радиолюбители могут оказаться в домашней лаборатории.
- 22 мкФ / 16 В;
- количество остальных элементов и их мощность такие же, как у деталей, свариваемых в процессе подготовки, но они должны выдерживать напряжение не менее 35-40 В.
необходимо приобрести конденсаторы электролитические.
Схема доработки компьютерного БП
Для начала нужно удалить все ненужные предметы из обвязки TL494. Чтобы не резать рельсы и не искать детали, которые нужно снимать, можно сделать проще: выпарить и приподнять ножки 1-4 и 13-16 микросхемы.
Капитальный ремонт осуществляется навесным монтажом по схеме:
Схема переделки вычислительного блока.
Напряжение
После этих изменений на линиях +12 и +5 В напряжение будет установлено на + 25-30 и +10 В. Это можно проверить с помощью тестера.
Далее устанавливается вентилятор. Поскольку он подключен к линии 10 В, это приведет к небольшому снижению скорости вращения.
Здравствуйте, сейчас я расскажу о переделке ATX блока питания модели codegen 300w 200xa в лабораторный блок питания с регулировкой напряжения от 0 до 24 Вольт, и ограничением тока от 0,1 А до 5 Ампер. Выложу схему, которая у меня получилась, может кто чего улучшит или добавит. Выглядит сама коробка вот так, хотя наклейка, может быть синей или другого цвета.
Причем платы моделей 200xa и 300x почти одинаковы. Под самой платой есть надпись CG-13C, может быть CG-13A. Возможно, есть другие модели похожие на эту, но с другими надписями.
Выпаивание ненужных деталей
Изначально схема выглядела вот так:
Нужно убрать всё лишнее, провода atx разъёма, отпаять и смотать ненужные обмотки на групповом дросселе стабилизации. Под дросселем на плате, где написано +12 вольт ту обмотку и оставляем, остальные сматываем. Отпаять косу от платы (основного силового трансформатора), не в коем случае не откусывайте её. Снять радиатор вместе с диодами Шоттки, а после того как уберём все лишнее, будет выглядеть вот так:
Конечная схема после переделки, будет выглядеть вот так:
В общем выпаиваем все провода, детали.
Делаем шунт
Делаем шунт, с которого будем снимать напряжение. Смысл шунта в том, что падение напряжения на нём, говорит ШИМ-у о том, как нагружен по току - выход БП. Например сопротивление шунта у нас получилось 0,05 (Ом), если измерить напряжение на шунте в момент прохождения 10 А то напряжение на нём будет:
U=I*R = 10*0,05 = 0,5 (Вольт)
Про манганиновый шунт писать не буду, поскольку его не покупал и у меня его нет, использовал две дорожки на самой плате, замыкаем дорожки на плате как на фото, для получения шунта. Понятное дело, что лучше использовать манганиновый, но и так работает более чем нормально.
Ставим дроссель L2 (если есть) после шунта
Вообще их рассчитывать надо, но если что - на форуме где-то проскакивала программа по расчету дросселей.
Подаём общий минус на ШИМ
Можно не подавать, если он уже звонится на 7 ноге ШИМ. Просто на некоторых платах на 7 выводе не было общего минуса после выпайки деталей (почему - не знаю, мог ошибаться, что не было:)
Припаиваем к 16 выводу ШИМ провод
Припаиваем к 16 выводу ШИМ - провод, и данный провод подаём на 1 и 5 ножку LM358
Между 1 ножкой ШИМ и выходом плюс, припаиваем резистор
Данный резистор будет ограничивать напряжение выдаваемое БП. Этот резистор и R60 образует делитель напряжения, который будет делить выходное напряжение и подавать его на 1 ножку.
На 2-ю ножку приходит задача по выходному напряжению БП, поскольку на вторую ножку максимально может прийти 5 вольт (vref) то обратное напряжение должно приходить на 1-ю ножку тоже не больше 5 вольт. Для этого нам и нужен делитель напряжения из 2х резисторов, R60 и тот что мы установим с выхода БП на 1 ногу.
Как это работает: допустим переменным резистором выставили на вторую ногу ШИМ 2,5 Вольта, тогда ШИМ будет выдавать такие импульсы (повышать выходное напряжение с выхода БП) пока на 1 ногу ОУ не придёт 2,5 (вольта). Допустим если этого резистора не будет, блок питания выйдет на максимальное напряжение, потому как нет обратной связи с выхода БП. Номинал резистора 18,5 кОм.
Устанавливаем на выход БП конденсаторы и нагрузочный резистор
Нагрузочный резистор можно поставить от 470 до 600 Ом 2 Ватта. Конденсаторы по 500 мкф на напряжение 35 вольт. Конденсаторов с требуемым напряжением у меня не было, поставил по 2 последовательно по 16 вольт 1000 мкф. Припаиваем конденсаторы между 15-3 и 2-3 ногами ШИМ.
Припаиваем диодную сборку
Ставим диодную сборку ту, что и стояла 16С20C или 12C20C, данная диодная сборка рассчитана на 16 ампер (12 ампер соответственно), и 200 вольт обратного пикового напряжения. Диодная сборка 20C40 нам не подойдет - не думайте её ставить - она сгорит (проверено :) ).
Если у вас есть какие либо другие диодные сборки смотрите чтоб обратное пиковое напряжение было минимум 100 В ну и на ток, какой по больше. Обычные диоды не подойдут - они сгорят, это ультро-быстрые диоды, как раз для импульсного блока питания.
Ставим перемычку для питания ШИМ
Поскольку мы убрали кусок схемы который отвечал за подачу питания на ШИМ PSON, нам надо запитать ШИМ от дежурного блока питания 18 В. Собственно, устанавливаем перемычку вместо транзистора Q6.
Припаиваем выход блока питания +
Затем разрезаем общий минус который идёт на корпус. Делаем так, чтоб общий минус не касался корпуса, иначе закоротив плюс, с корпусом БП, всё сгорит.
Припаиваем провода, общий минус и +5 Вольт, выход дежурки БП
Данное напряжение будем использовать для питания вольт-амперметра.
Припаиваем провода, общий минус и +18 вольт к вентилятору
Данный провод через резистор 58 Ом будем использовать для питания вентилятора. Причём вентилятор нужно развернуть так, чтоб он дул на радиатор.
Припаиваем провод от косы трансформатора на общий минус
Припаиваем 2 провода от шунта для ОУ LM358
Припаиваем провода, а также резисторы к ним. Данные провода пойдут на ОУ LM357 через резисторы 47 Ом.
Припаиваем провод к 4 ножке ШИМ
При положительном +5 Вольт напряжении на данном входе ШИМ, идёт ограничение предела регулирования на выходах С1 и С2, в данном случае с увеличением на входе DT идёт увеличение коэффициента заполнения на С1 и С2 (нужно смотреть как транзисторы на выходе подключены). Одним словом - останов выхода БП. Данный 4-й вход ШИМ (подадим туда +5 В) будем использовать для остановки выхода БП в случае КЗ (выше 4,5 А) на выходе.
Собираем схему усиления тока и защиты от КЗ
Внимание: это не полная версия - подробности, в том числе фотографии процесса переделки, смотрите на форуме.
Автор материала: xz
Форум по обсуждению материала ЛАБОРАТОРНЫЙ БП С ЗАЩИТОЙ ИЗ ОБЫЧНОГО КОМПЬЮТЕРНОГО
Электромагнитное реле - теория и практика применения. Обозначение, виды, основные параметры и правила эксплуатации.
Модуль простого транзисторного металлоискателя из Китая - схема принципиальная и испытание этого МД.
Подключение и испытание усилительного модуля на транзисторах КТ835 от электрофона "Россия 321 Стерео".
Лазерные светодиоды, люминисцентные и диоды для накачки твердотельных лазеров DPSSL.
Читайте также: