Мощный блок питания путем модернизации блоков меньшей мощности
Прогресс не стоит на месте. Производительность компьютеров стремительно растет. А с увеличением производительности растет и энергопотребление. Если раньше на блок питания почти не обращалось внимания, то теперь, после заявления nVidia о рекомендованной мощности питания для своих топовых решений в 480 Вт, все немного изменилось. Да и процессоры потребляют все больше и больше, а если еще все это как следует разогнать.
C ежегодным апгрейдом процессора, материнки, памяти, видео, я давно смирился, как с неизбежным. Но апгрейд блока питания меня почему-то здорово нервирует. Если железо прогрессирует кардинально, то в схемотехнике блока питания таких принципиальных изменений практически нет. Ну, транс побольше, провода на дросселях потолще, диодные сборки помощнее, конденсаторы. Неужели нельзя купить блок питания помощнее, так сказать на вырост, и жить хотя бы пару лет спокойно. Не задумываясь о такой относительно простой вещи, как качественное электропитание.
Казалось чего бы проще, купи блок питания самой большой мощности, какую найдешь, и наслаждайся спокойной жизнью. Но не тут то было. Почему-то все работники компьютерных фирм уверены, что 250-ти ваттного блока питания хватит вам с избытком. И, что бесит больше всего, начинают безапелляционно поучать и безосновательно доказывать свою правоту. Тогда на это резонно замечаешь, что знаешь, чего хочешь и готов за это платить и надо побыстрее достать то, чего спрашивают и заработать законную прибыль, а не злить незнакомого человека своими бессмысленными, ничем не подкрепленными уговорами. Но это только первое препятствие. Идем дальше.
Допустим, вы все же нашли мощный блок питания, и тут вы видите, например, такую запись в прайсе
- Power Man PRO HPC 420W – 59 уе
- Power Man PRO HPC 520W – 123 уе
При разнице в 100 ватт цена выросла вдвое. А уж если брать с запасом, то нужно 650 или больше. Сколько это будет стоить? И это еще не все!
Разновидности и типы блоков питания
Перед тем как приступить к сборке устройства, необходимо ознакомиться с видами и типами блоков питания. Каждая модель имеет свои характерные особенности.
- стабилизированные типы. Они отвечают за бесперебойную работу электрического устройства;
- бесперебойные виды. Они позволяют работать прибору даже при отключении от электрической цепи.
Подключаем резисторы
В качестве эквивалента нагрузки, используются «советские» мощные резисторы марки ПЭВ. Они бывают на разную мощность:
Линейка значений по мощности: 7,5 Ватт, 10 Ватт, дальше – 25 Ватт и 50.
Для нашего же БП (то есть, для его запуска) – надо два по 5 ом, соединенных в параллель (на линию +5 Вольт)! Многовато (но иначе – «не правильные» напряжения на выходе). В общем, эквивалент нагрузки – берем и крепим внутрь корпуса.
Можно и к верхней крышке (при этом – следя, чтобы резисторы в результате ничего не касались).
Припаиваем к «эквиваленту» провода от 12 – вольтовой линии (+12 и «общий»), аналогично – и для 5 – вольтовой. Места пайки, лепестки – должны быть закрыты «термоусадкой».
Примечание: рассчитывая эквивалент нагрузки в виде резисторов, помните – рассеиваемая мощность не должна превышать допустимую. Желательно – в 1,5 раза меньше. Рассеиваемая мощность равна «напряжению в квадрате» (25 или 144), деленному на сопротивление в Омах. Пример: 25/5 = 5 Ватт (мы установили 10 Ваттные, «с запасом»).
Пробуем закрыть корпус (выведя наружу оставшиеся проводники, в том числе – «салатовый», «черный»). Включаем БП в розетку, замыкаем «стартовый» проводок с «черным». Вентилятор должен начать крутиться.
Блок питания запустился – уже хорошо! Померив напряжения на одном из molex, обязательно после этого убеждаемся, что все напряжения (5 и 12 Вольт) – в норме.
Самодельный блок питания, который получится в результате, может отдавать в нагрузку ток, указанный на «этикетке», но – за вычетом тока эквивалентной нагрузки.
Схема блока питания
Схема блока питания в классическом исполнении включает: сетевой трансформатор, диодный мост, конденсаторный фильтр, стабилизатор и светодиод. Последний выполняет роль индикатора и подключается через токоограничивающий резистор.
Поскольку в данной схеме лимитирующим по тока элементов является стабилизатор LM7805 (допустимое значение 1 А), то все остальные компоненты должны быть рассчитаны на ток не менее 1 А. Поэтому и вторичная обмотка трансформатора выбирается на ток от одного ампера. Напряжение ее должно быть не ниже стабилизированного значения. А по хорошему его следует выбирать из таких соображений, что после выпрямления и сглаживания U должно быть на 2 – 3 В выше, чем стабилизированное, т.е. на вход стабилизатора следует подавать на пару вольт больше его выходного значения. Иначе он будет работать некорректно. Например, для LM7805 входное U = 7 – 8 В; для LM7805 → 15 В. Однако следует учитывать, что при слишком завышенном значении U, микросхема будет сильно нагреваться, поскольку «лишнее» напряжение гасится на ее внутреннем сопротивлении.
Диодный мост можно сделать из диодов типа 1N4007, или взять готовый на ток не менее 1 А.
Сглаживающий конденсатор C1 должен иметь большую емкость 100 – 1000 мкФ и U = 16 В.
Конденсаторы C2 и C3 предназначены для сглаживания высокочастотных пульсаций, которые возникают при работе LM7805. Они устанавливаются для большей надежности и носят рекомендательный характер от производителей стабилизаторов подобных типов. Без таких конденсаторов схема также нормально работает, но поскольку они практически ничего не стоят, то лучше их поставить.
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, и данный провод подаём на 1 и 5 ножку LM358
Защита блока питания
Токовая стабилизация (защита) микросхемы LM324 срабатывает при превышении установленного токового порога. В этом случае на микросхему приходит сигнал о понижении напряжения. Красный светодиод служит индикатором повышения напряжения или возникновения короткого замыкания. В рабочем режиме светится зеленый светодиод.
Корпус Kradex Z4A позволяет выводить элементы управления и индикации, как на лицевую, так и на боковые панели. Ручки регулировки, индикатор лучше всего устанавливать на лицевую панель. Разъем для выходного напряжения можно крепить где угодно.
Собранный своими руками лабораторный блок питания с использованием мощных полевых транзисторов и импульсных трансформаторов незаменим для работы. В качестве индикаторов желательно использовать цифровые электронные ампервольтметры.
Области применения
Эти устройства имеют очень широкую сферу применения. Давайте рассмотрим основные способы использования. Для экономии ресурса аккумуляторных батарей к самодельным блокам питания подключают низковольтный электроинструмент. Такие приборы используются для подключения светодиодных осветительных приборов, установке освещения в помещениях с высокой влажностью и опасностью поражения электрическим током и для многих других целей, не имеющих прямого отношения к радиоэлектронике.
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.
А теперь перейдем к делу, тем более, что схема обзора проста. Доработаем блок питания ATX на контроллере TL494 или его аналогах (см. Раздел выше). Наша задача — увеличить выходное напряжение на шине +12 В до 14 вольт. Сделать это несложно. Открываем блок питания, вынимаем плату и распаиваем все силовые кабели, оставляя только желтый, черный и зеленый.
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.
Включите питание и, измеряя напряжение на шине +12 В (желтый провод против черного), поверните курсор. Напряжение легко снижается, а вот повышать нельзя — мешает сетевой фильтр. Чтобы поднять напряжение до нужных нам 14 В, его нужно выключить. Находим на схеме резистор и диод, обозначенные стрелками на рисунке ниже, и припаиваем их.
Снова включите питание, установите напряжение между черным и желтым проводами на 14 В. Выключите, припаяйте резистор, не касаясь его мотора, измерьте сопротивление. Вместо переменной ставим константу того же номинала. Устанавливаем на корпус две клеммы, припаиваем к ним черный и желтый провода, отмечаем где плюс и минус (желтый — плюс, черный — минус).
Снова включаем блок питания, теперь устройство преобразовано в зарядное устройство. К клеммам подключаем нагрузку — лампу дальнего света автомобиля. Замеряем напряжение на выводах — если не снизилось более чем на 0,2В, капитальный ремонт окончен. Собираем устройство и пользуемся.
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.
Самостоятельный ремонт
Если работа БП нарушена, не стоит спешить отдавать его в сервис, некоторые сбои в работе блока можно устранить самостоятельно. В этом разделе рассматривается, как отремонтировать блок питания своими руками. Могут понадобиться паяльник и отвёртка.
Проверка предохранителя на входе – это первое, что нужно сделать. Конечно, он может быть впаян, но иногда он размещён в специальных посадочных гнёздах.
- Предохранители чаще всего горят от повышенной нагрузки при работе устройства или, как результат, короткого замыкания. Замена сгоревшего элемента производится аналогичным, либо на элемент, имеющий больший ток срабатывания, однако разница не должна превышать 1А.
- Следующий этап проверки – сетевой фильтр, который построен на конденсаторах, импульсном трансформаторе (высокочастотном) и диодном мосте.
- Визуальный осмотр может выявить вздувшийся электролитический конденсатор, который заменяется аналогичным по ёмкости с подобным или более высоким значением работающего напряжения.
- Соответствие габаритов;
- Соблюдение полярности.
Используя омметр, можно проверить диодный мост на исправность. Сопротивление в районе 500 Ом покажет прибор на рабочем диоде, инверсное подключение заставит сопротивление стремиться к бесконечности. Если это не так, элемент необходимо заменить.
В случаях вздутия всех или большей части конденсаторов, самостоятельный ремонт не имеет смысла, потому что это значит, что проблема глубже и необходима проверка других узлов схемы квалифицированным мастером.
С подгоревшими транзистором и резистором аналогичная ситуация. Следует доверить ремонт сервисному центру.
Как видно, сборка блоков питания и устранение простых неисправностей самостоятельными усилиями доступны. Нужно лишь изучить приведённые схемы и описания.
