Переделка компьютерного блока питания в лабораторный с регулировкой напряжения
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.
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.
Интересно знать
В начале развития сферы электрических устройств, электрокомпоненты были большими, а схемы устройств – достаточно простыми. Детали размещались на контактных колодках или прикручивались к корпусу, между собой их соединяли при помощи обычных проводов. Такой способ называется – навесным монтажом.
Сборка и ремонт таких устройств проводились исключительно вручную, что вызывало немало трудностей и повышало стоимость производства. Это были времена электромагнитных реле и вакуумных ламп, по современным меркам громадных. Но прогресс не стоял на месте и ученые научились использовать полупроводники.
На замену ламп пришли миниатюрные транзисторы и микросхемы. Они совершили революцию в мире электроники. С каждым годом, устройства становились сложнее и компактнее. Вместо громоздкого навесного монтажа, появились печатные платы. Они заняли доминирующую позицию в производстве электронных приборов еще в 50-х годах прошлого столетия.
Идея размещать компоненты на пластинке из диэлектрика была не новой, но использовавшиеся ранее методы приклеивания, напыления, химического осаждения токопроводящих дорожек имели недостатки, и инженеры позаимствовали сутрактивную технологию из типографии. Поэтому платы, изготовленные таким способом, стали называть печатными.
Схема блок питания на tl494 с регулировкой напряжения и тока
Расчет для нашего блока питания 30 вольт 10 ампер. Трансформатор-донор из компьютерного блока питания оказался 39/20/12:
Распиновка выходов блока питания компьютера
Цветовой стандарт, в принципе, един. И эта схема цветовых подключений на 99 процентов подойдет и вам. Может что-то добавиться или удалиться, но конечно все не критично.
Лабораторный БП из компьютерного ATX
В наше время наверное только ленивый, не переделывал компьютерный AT или ATX блок питания в лабораторный или зарядное устройство для автомобильной АКБ. И я решил не оставаться в стороне. Для переделки взял старый ATX 350 Вт блок питания с ШИМ контроллером TL494 или его аналогом KA7500B, блоки с таким контроллером легче всего переделывать. Первым делом необходимо убрать лишние компоненты с платы, дроссель групповой стабилизации, конденсаторы, некоторые резисторы, не нужные перемычки, цепь power ON с ней же и компаратор LM393. Стоит заметить что все схемы на TL494 похожи, иметь могут только не большие различия, поэтому для понимания как переделывать БП можно взять типовую схему.
Вообщем вот типовая схема ATX блока питания на TL494.
Вот схема с удаленными лишними элементами.
На первой схеме я выделил участок, этот участок отвечает за защиту от перегрузок по мощности у себя я его счел нужным удалить о чем немного сожалею. Советую этот участок не удалять. В выходной цепи вместо диодной сборки +12 В необходимо поставить диодную сборку Шоттки с максимальным импульсным обратным напряжением 100 В и током 15 А примерно такую: VS-16CTQ100PBF. Электролитический конденсатор после дросселя должен иметь емкость 1000-2200 мкФ и напряжение минимум 25 В. Нагрузочный резистор должен иметь сопротивление 100 Ом и мощность около 2 Вт. Дроссель
После того как все лишние удалено, можно приступить к сборке схемы управления.
Схему управления взял из этой статьи: Лабораторный БП из AT. В этой статье очень подробно описывается переделка.
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.
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.
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).
Моя схема
В своей схеме для измерения тока я использую датчик тока ACS712 на эффекте холла, валялся длительное время без дела вот и решил внедрить. Надо отметить, что измеряет он по точнее чем кусок проволоки, ибо имеет маленькую зависимость от температуры так как измерительная часть имеет очень маленькое сопротивление. Кусок же проволоки меняет свое сопротивление с ростом тока.
Сборка
Шунт сделал из текстолита и куска проволоки из черного метала, сопротивление получилось примерно 0,001 Ом, чего вполне достаточно. Крепится к корпусу на стойки для печатных плат.
Разместил все в готовом корпусе:
Готовый корпус заводского изготовления (G768 140x190x80мм).
Чертеж передней панели:
Плата от компьютерного блока питания, легко устанавливается в этот корпус.
Сзади установлен вентилятор охлаждения, он продувает воздух через весь корпус, в верхней крышке насверлил отверстий по бокам для выхода воздуха. Обороты заданы DC-DC преобразователем, питание взято с дежурки 20V.
Плата индикации:
Плата создана в программе Dip Trace Скачать
Плата управления:
Плата создана в программе Dip Trace Скачать
Код программы для Atmega8
Код создан в среде CodeVisionAVR. Особо ничего не придумывал, использовал математику с float. Архив с проектом, в нем же можно найти прошивку Скачать
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.
Входы ОУ(ШИМ) на 1-й и 2-й ножках у нас служат для задачи выходного напряжения.
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.
Подключение модуля к блоку
Используя нижеприведенную схему, подключаем все точки модуля управления к основной плате блока.
Назначения точек подключения:
Доработка БП
В заключение дадим несколько советов по доработке БП, что позволит сделать его работу более стабильной:
- во многих недорогих блоках производители устанавливают выпрямительные диоды на два ампера, их следует заменить более мощными (4-8 ампер);
- диоды шоттки на каналах +5 и +3,3 вольт также можно поставить помощнее, но при этом у них должно быть допустимое напряжение, такое же или большее;
- выходные электролитические конденсаторы желательно поменять на новые с емкостью 2200-3300 мкФ и номинальным напряжением не менее 25 вольт;
- бывает, что на канал +12 вольт вместо диодной сборки устанавливаются спаянные между собой диоды, их желательно заменить на диод шоттки MBR20100 или аналогичный;
- если в обвязке ключевых транзисторов установлены емкости 1 мкФ, замените их на 4,7-10 мкФ, рассчитанные под напряжение 50 вольт.
Такая незначительная доработка позволит существенно продлить срок службы компьютерного блока питания.
