Самодельный блок питания на MOSFET транзисторе
В предыдущей статье мы рассматривали схемы ЗУ с использованием в качестве силового ключа мощные p-n-p или n-p-n транзисторы. Они позволяли получить достаточно большой ток при небольшом количестве радиодеталей, но у используемых биполярных транзисторов имеется существенный недостаток…
— это большое падение напряжения коллектор-эмиттер в режиме насыщения, достигающее 2 … 2,5 В у составных транзисторов, что приводит к их повышенному нагреву и необходимости установки транзисторов на большой радиатор.
Гораздо экономичней вместо биполярных транзисторов устанавливать силовые МОП (MOSFET) транзисторы, которые при тех же токах имеют гораздо меньшее (в 5 -10 раз) падение напряжения на открытом переходе сток-исток. Проще всего вместо силового p-n-p транзистора установить мощный p-канальный полевой транзистор, ограничив с помощью дополнительного стабилитрона напряжение между истоком и затвором на уровне 15В. Параллельно стабилитрону подключается резистор сопротивлением около 1 кОм для быстрой разрядки ёмкости затвор-исток.
Гораздо более распространены и доступней силовые n- канальные МОП транзисторы, но принципиальная схема устройства с такими транзисторами несколько усложняется, т.к. для полного открытия канала сток-исток на затвор необходимо подать напряжение на 15 В выше напряжения силовой части. Ниже рассмотрена схема такого устройства.
Мощный лабораторный блок питания 1,5 -30В, 0-5А на MOSFET транзисторе
Основа конструкции мало отличается от ранее рассмотренных устройств на биполярных силовых транзисторах. С помощью конденсаторов С1-С3 и диодов VD1-VD5 в схеме формируется повышенное на 15 В напряжение, которое с помощью транзисторов VT2, VT3 подаётся на затвор полевого транзистора VT1.
В схеме желательно использовать MOSFET с наиболее низким сопротивлением открытого канала, но максимальное допустимое напряжение этих транзисторов должно быть в 1,5 — 2 раза выше напряжения силовой цепи. В качестве диода VD8 желательно использовать диоды с барьером Шоттки с рабочим напряжением выше максимального в силовой цепи, в крайнем случае можно использовать КД213А или КД2997, КД2799, но их придётся установить на небольшой радиатор. Требования к изготовлению накопительного дросселя DR1 такие же как и в зарядных устройствах с биполярными ключевыми транзисторами.
При отсутствии подходящего проволочного резистора, используемого в качестве токового шунта R17 схему можно доработать, используя небольшой отрезок манганинового провода диаметром 2 мм или мощные проволочные резисторы сопротивлением 0,01 …0,05 Ом.
Следующая схема имеет нормализацию напряжения на токовом шунте и усилителя на ОУ.
Компьютер на транзисторах своими руками
Адаптер K‑Line это устройство передачи данных по однопроводной линии, т.е запросы диагностического оборудования и ответы ЭСУД передаются по одной линии. СОМ-порт компьютера имеет раздельные входы для получения и отправки данных, для согласования и предназначен адаптер сигналов СОМ K‑Line.
К‑линия автомобильной диагностики имеет «подтяжку» к 12 вольтам (питание ЭБУ) и размах сигналов от 0 до 12 V (теоретически, реально уровни немного отличаются).
В системах GM используется другой диагностический протокол – ALDL. В адаптере ALDL используется выход с открытым коллектором и 5‑вольтовые уровни сигналов. «Подтяжка» в этих системах находится внутри ЭБУ. В подавляющем большинстве случаев для этих систем не используется оригинальный адаптер, для диагностики применяют K‑Line, либо занизив до 5 вольт напряжение «подтяжки», либо подбором резистора для стабильной работы и на 5 и на 12 вольтовых уровнях.
СОМ – порт компьютера имеет (в нашем, простейшем, случае) две линии – по одной идет чтение сигналов, по другой – запись. Уровни сигналов СОМ – порта от ‑12V до +12V, то есть, высокий уровень ‑12V, низкий +12V. Подробнее здесь или (на русском) здесь.
Для согласования сигналов используются, как правило, специализированные микросхемы. Микросхема МС33199 служит для согласования с К‑линией и «разделения» и «смешивания» сигналов. МАХ232 – специализированная микросхема для согласования различных устройств с RS232 (стандарт СОМ-порта). МАХ232 содержит в себе интегральные преобразователи напряжения, позволяющие получить нужные для работы порта +/-12V и приводит поступающие сигналы к необходимому уровню. Более «продвинутые» специализированные микросхемы – DS275 выполняет те же функции, что и МАХ232, но имеет автоматическую настройку выходных сигналов по уровню входных и, что немаловажно, не требует громоздкой конденсаторной «обвязки».
Существует несметное количество вариантов схем адаптеров, от самых простых, на двух транзисторах, до полнофункциональных адаптеров на специализированных микросхемах. Естественно, желательно использовать хороший адаптер на специализированных микросхемах.
При диагностике иномарок 90‑x годов часто возникает необходимость в дополнительной линиии L (K‑L-Line адаптер), более поздние модели, как правило используют только K‑Line. Схемы адаптеров K‑L-Line можно посмотреть здесь.
Один из самых обстоятельных из известных мне «рукодельщиков» ch0zen поместил на своем отличном сайте наиподробнейшее, пошаговое описание изготовления адаптера на MC33199 по «утюжной» технологии. Очень рекомендую. Можно скачать всю информацию целиком здесь.
Простая схема на 2‑х транзисторах
Одну из самых простых, но при этом отлично работающую схемку на двух транзисторах Вы видите на рисунке. Диод, защищающий схему адаптера от переполюсовки должен быть с минимальным падением напряжения, например, диод Шоттки. В некоторых случаях полезно подобрать номинал резистора R4 в пределах 510 Ом – 1 КОм, замеряя ток между K‑Line и общим проводом в пределах 15 – 20 mA. Основная проблема адаптеров такого типа – транзистор передающий сигнал от К‑линии на компьютер (Q1 на приведенной схеме) медленно закрывается, что вызывает необходимость подбора резисторов для предотвращения перенасыщения транзистора. В противном случае фронт сигнала сильно запаздывает, что приводит к отсутствию связи.
Несколько таких адаптеров успешно работают, диагностируя все системы – от Микаса до Bosch MP7 и со всеми программами – загрузчиками блоков Январь 5.1.X. Иногда, при неустойчивой работе с протоколом ALDL, в котором пятивольтные уровни сигнала достаточно убрать резистор питания K‑Line (в данном случае R4). Транзисторы, использующиеся в схеме – любые маломощные кремниевые, структуры n‑p-n, например, КТ3102. Желательно подобрать транзисторы с максимальным значением коэффициента усиления по току.
Как проверить адаптер не подключая к автомобилю? Очень просто. Дело в том, что поскольку линия после адаптера однопроводная, можно послать в порт сигнал и тут же его прочитать (режим «эхо»). Для этого необходимо подключить адаптер к компьютеру и воспользоваться древней программой диагностики компьютеров – Check It 3.0. Включаем режим диагностики COM и наблюдаем в окнах прием – передачу символов. Если все проходит нормально, это косвенно говорит о том, что схема работает, для полной уверенности необходимо осциллографом проконтролировать сигналы RxD, TxD и K‑Line. Размах сигналов на разъеме СОМ – порта должен быть от +12V до 0V (в идеале, реально чуть поменьше. По стандарту необходим размах от +12 до ‑12V), а на линии K‑Line от +12V до нуля. Проверку адаптера осуществляет так же программа диагностики ICD.
Адаптер K‑LINE © VSM
Более «правильную» схему адаптера для тех, кому проблематично достать дефицитную микросхему MC33199D прислал VSM. Здесь для согласования с портом применена всё та же, довольно распространенная микросхема MAX232 (ICL232CPE, HIN232), а согласование с линией диагностики – микросхема 74ALS04 (74LS04, К555ЛН1, К1533ЛН1).
Схема эксплуатируется в течении полутора лет, опробована на всех типах контроллеров. Защитный диод желателен с малым падением напряжения, второй – любой импульсный, например КД521, 522. VSM поделился также опытом подстройки нагрузочного резистора. На схеме его номинал 2 Ком, это оптимально для тестирования и программирования блоков «Январь», для «Бошей» его номинал около 1 Ком, для GM – больше 2 Ком. От себя замечу, что номинал резистора применяю 510 ‑560 Om, как на «больших» схемах, это обеспечивает ток линии около 20 mA, что повышает помехозащищенность. В GM, повторюсь, нагрузочный резистор установлен в блоке и линия диагностики использует пятивольтовые уровни, внешний нагрузочный резистор в адаптерах ALDL не используется. Нумерация выводов по входу соответствует 9‑пиновому разъему СОМ, выхода – 9‑пиновому разъему адаптера KR‑2 от НПП НТС. С этим адаптером стабильнее всего работает спортивная система впрыска J5-Sport (Соколов-Спорт). Остальные, даже именитые адаптеры соединялись не с первого раза, рвали связь и пр.
ПРОВЕРКА И НАСТРОЙКА
1. Ищем какой-нибудь измеритель, хотя бы простейший электрический тестер.
2. Убеждается в правильности установки элементов схемы и наличии нужных и отсутствии ненужных соединений между ними.
3. Подаем +12В, адаптер к компьютеру не подключен.
4. Проверяем наличие +5В на выводе 16 MAX232 и выводе 14 логики, если нет – проверяем правильность установки и работоспособность 142ЕН5
5. Проверяем работу конверторов MAX232, т.е. наличие +10В на выводе 2 и ‑10В на выводе 6, если нет – проверяем правильность установки и исправность конденсаторов.
6. Подаем на вход приемника RS232 ‑10В, т.е. соединяем выводы 13 и 6 МАХ232 и проверяем прохождение сигнала: (логическая «1» на выходе 12 MAX232) -> (логическая «1» на входе 5 ЛН1) -> (логический «0» на выходе 6 ЛН1) -> (+12В в k‑line) -> ( логическая «1» на входе 1 ЛН1) -> (логический «0» на выходе 2 ЛН1) -> ( логический «0» на входе 3 ЛН1) -> ( логическая «1» на выходе 4 ЛН1) -> (логическая «1» на входе 11 MAX232) -> (низкий уровень RS232, т.е. менее ‑5В на выходе 14 MAX232). При непрохождении сигнала через любой элемент, проверяем правильность установки и работоспособность этого элемента. Удаляем соединение между выводами 13 и 6 МАХ232.
7. Подаем на вход приемника RS232 +10В, т.е. соединяем выводы 13 и 2 МАХ232 и проверяем прохождение сигнала: (логический «0» на выходе 12 MAX232) -> (логический «0» на входе 5 ЛН1) -> (логическая «1» на выходе 6 ЛН1)-(~0В в k‑line) -> ( логический «0» на входе 1 ЛН1) -> (логическая «1» на выходе 2 ЛН1)- ( логическая «1» на входе 3 ЛН1)-( логический «0» на выходе 4 ЛН1)-(логический «0» на входе 11 MAX232) -> (высокий уровень RS232, т.е. более +5В на выходе 14 MAX232). При непрохождении сигнала через любой элемент, проверяем правильность установки и работоспособность этого элемента. Удаляем соединение между выводами 13 и 2 МАХ232.
8. Подключаем адаптер к порту RS-232 компьютера, соединяем с k‑line и пытаемся установить связь с контроллером. В случае проблем, при отсутствии осциллографа, проверяем: правильность использования программы; параметры COM-порта (может ли он работать на выбранной скорости обмена); величину резистора в нагрузке k‑line; качество линии связи и т.д.
Адаптер K‑LINE © SHURIKEN
Второй вариант «правильной» схемы адаптера для тех, кому проблематично достать дефицитную микросхему MC33199D прислал SHURIKEN (CTTeam). Адаптер по этой схеме эксплуатируется более полутора лет, прошел проверку на всех системах впрыска и характеризуется как «железобетонный». Для согласования с СОМ – портом применена всё та же, довольно распространенная и дешевая (в разных регионах цена колеблется от 30 до 50 руб) микросхема MAX232 (ICL232CPE, HIN232), а согласование с линией диагностики – микросхема LM339. Каких либо дополнительных особенностей схема не имеет, катушка L1 служит для фильтрации импульсных помех.
Описание настройки и осциллограммы Вы можете посмотреть здесь. Так же, как и в предыдущей схеме, нумерация выводов по входу соответствует 9‑пиновому разъему СОМ, выхода – 9‑пиновому разъему адаптера KR‑2 от НПП НТС.
K‑LINE: Новый взгляд на привычные вещи.
Прогресс движется вперед семимильными шагами и заглядывает даже за ворота автомастерских, в которых все чаще и чаще можно встретить ноутбуки в качестве диагностического компьютера. Нет слов, ноутбук более мобилен, функционален и в какой-то мере престижен, прибавляя «вес» автосервису. Но… В последнее время участились жалобы либо на неправильную работу адаптеров К‑Line, либо, что еще хуже, выход из строя COM – портов ноутбука. Дело, мне кажется в том, что у некоторых ноутбуков СОМ-порты работают с уровнями сигналов +/- 3V, в то время как большинство адаптеров, рассчитанные на РС и собранные на микросхемах МАХ232 выдают полноценные +/- 12V. То есть, для работы с ноутбуком желательно иметь адаптер, предназначенный именно для этого. Самый простой путь – заменить привычную нам всем МАХ232 на МАХ3232, имеющую пониженные напряжения сигналов. Цена вопроса – 90 рублей, именно столько составляет разница в стоимости этих микросхем в Волгограде.
Другой, и, как мне кажется (IMHO), более прогрессивный способ предложил HASS_78 – использование для согласования с портом ноутбука микросхему DS275. Данная микросхема работает с теми уровнями сигналов, которые получает, адаптируясь хоть к СОМ-порту РС, хоть к ноутбуку, представляя собой оптимальное решение для реализации K‑Line. Кроме всего прочего, данный способ практически не требует «обвязки» микросхем.
Итак, схема от Hass‑а на DS275 и MC33199.
Схемы не имеют никаких особенностей, и при правильной сборке не требуют никакой настройки. DА1 – любой стабилизатор, например LM2931AZ‑5, 7805. Вместо 33199 (33290) при соответствующем изменении схемы можно использовать L9243 (из иммобилизатора АПС‑4).
Получится что-то типа этого.…
Все три варианта адаптеров прекрасно умещаются в корпусе переходника 9 – 9 pin
В заключение хочу сказать, что несмотря на то, что этот K‑Line адаптер очень негативно встречен сборщиками-продавцами «адаптеров» на более простой и дешевой элементной базе, это самое лучшее и правильное решение на сегодняшний день.
Как собрать компьютер самому из комплектующих дешевый и мощный ?
Сразу оговорюсь — если нужен компьютер мощный — он не получится дешевым. Одно исключает другое. Придется где-то ужиматься. В сегодняшнем выпуске речь пойдет о сборке домашнего компьютера средней мощности для игр и не только. В котором будут использоваться детали от компьютера-предшественника. Тут и сэкономим.
Раз компьютер для дома — традиционно выбираем платформу AMD. Так сложилось, апгрейд на AMD выходит чуть дешевле, чем Intel такого же класса. Ничего не имею против Intel, просто дешевле.
Системный блок компьютера состоит собственно из следующих компонентов:
- Корпус системного блока (+ передняя панель для USB и пр., опционально) ;
- блок питания компьютера;
- жесткий диск;
- Материнская плата;
- Процессор + охладитель процессора;
- Планки оперативной памяти;
- платы расширения (видеокарта, сетевая карта, и др при необходимости);
- корпусные вентиляторы (опционально).
Мой друг захотел собрать себе компьютер современный, под свои потребности (он танкист WoT). Установка оборудования будет произведена в старый корпус, со старым жестким диском и блоком питания.
Критически важно, чтобы старый блок питания «тянул» новые мощности, а его разъемы питания подходили под новую материнку и видеокарту (если на ней есть отдельный разъем питания). Проверяем это на этапе проектирования.
Переходим непосредственно к выбору комплектующих на конкретном примере.
Методика проверки (инструкция)
После того, как блок питания снят с системного блока и разобран, в первую очередь, необходимо произвести осмотр на предмет обнаружения поврежденный элементов (потемнение, изменившийся цвет, нарушение целостности). Заметим, что в большинстве случаев замена сгоревшей детали не решит проблему, потребуется проверка обвязки.
Визуальный осмотр позволяет обнаружить «сгоревшие» радиоэлементы
Если таковы не обнаружены, переходим к следующему алгоритму действий:
- проверяем предохранитель. Не стоит доверять визуальному осмотру, а лучше использовать мультиметр в режиме прозвонки. Причиной, по которой выгорел предохранитель, может быть пробой диодного моста, ключевого транзистора или неисправность блока, отвечающего за дежурный режим;
- проверка дискового термистора. Его сопротивление не должно превышать 10Ом, если он неисправен, ставить вместо него перемычку крайне не советуем. Импульсный ток, возникающий в процессе заряда конденсаторов, установленных на входе, может стать причиной пробоя диодного моста;
- тестируем диоды или диодный мост на выходном выпрямителе, в них не должно быть обрыва и КЗ. При обнаружении неисправности следует подвергнуть проверке установленные на входе конденсаторы и ключевые транзисторы. Поступившее на них в результате пробоя моста переменное напряжение , с большой вероятностью, вывело эти радиодетали из строя;
- проверка входных конденсаторов электролитического типа начинается с осмотра. Геометрия корпуса этих деталей не должна быть нарушена. После этого измеряется емкость. Нормальным считается, если она не меньше заявленной, а расхождение между двумя конденсаторами в пределах 5%. Также проверке должны быть подвергнуты запаянные параллельно входным электролитам варисторы и выравнивающие сопротивления;
- тестирование ключевых (силовых) транзисторов. При помощи мультиметра проверяем переходы база-эмиттер и база-коллектор (методика такая же, как при проверке диодов).
Если найден неисправный транзистор, то прежде, чем впаивать новый, необходимо протестировать всю его обвязку, состоящую из диодов, низкоомных сопротивлений и электролитических конденсаторов. Последние рекомендуем поменять на новые, у которых большая емкость. Хороший результат дает шунтирование электролитов при помощи керамических конденсаторов 0,1 мкФ;
- Проверка выходных диодных сборок (диоды шоттки) при помощи мультиметра, как показывает практика, наиболее характерная для них неисправность – КЗ;
- проверка выходных конденсаторов электролитического типа. Как правило, их неисправность может быть обнаружена путем визуального осмотра. Она проявляется в виде изменения геометрии корпуса радиодетали, а также следов от протекания электролита.
Не редки случаи, когда внешне нормальный конденсатор при проверке оказывается негодным. Поэтому лучше их протестировать мультиметром, у которого есть функция измерения емкости, или использовать для этого специальный прибор.
Видео: правильный ремонт блока питания ATX.
https://www.youtube.com/watch?v=AAMU8R36qyE
Заметим, что нерабочие выходные конденсаторы – самая распространенная неисправность в компьютерных блоках питания. В 80% случаев после их замены работоспособность БП восстанавливается;
- проводится измерение сопротивления между выходами и нулем, для +5, +12, -5 и -12 вольт этот показатель должен быть в пределах, от 100 до 250 Ом, а для +3,3 В в диапазоне 5-15 Ом.
Недостатки компьютеров второго поколения
Некоторые недостатки компьютеров второго поколения перечислены ниже:
- Даже после того, как компьютеры второго поколения выделяли сравнительно меньше тепла, чем компьютеры первого поколения, система охлаждения все еще требовалась.
- Компьютеры второго поколения требовали постоянного обслуживания для правильного функционирования.
- Перфокарты по-прежнему использовались в качестве устройств ввода в компьютерах второго поколения, замедляя процесс ввода, как в компьютерах первого поколения.
- Хотя компьютеры второго поколения были несколько дешевле компьютеров первого поколения, они все же были дорогими.
- Компьютеры второго поколения использовались для особых требований, и их коммерческое производство также было затруднено.
Период второго поколения начался в 1959 году и закончился в 1965 году. В компьютерах второго поколения в качестве основного компонента использовались транзисторы. Хотя идея заключалась в том, чтобы добавить больше преимуществ компьютерам второго поколения, чем компьютерам первого поколения, компьютеры второго поколения все же имели некоторые недостатки. В конечном итоге это привело к разработке компьютеров следующего поколения, названных компьютерами третьего поколения.
Некоторые электронные компоненты
Перед тем как перейти к самим транзисторам, давай поговорим о таких важных компонентах любой цифровой схемы, как резистор и диод.
Резистор
Чаще всего в электрических схемах используется такой элемент, как резистор. Резистор можно представить как сопротивление в чистом виде. Для чего же он может использоваться? К примеру, если в нашей цепи при конкретном напряжении необходимо обеспечить определенную силу тока, достаточно вычислить по закону Ома нужное сопротивление и установить в нужном месте постоянный резистор. Схему и внешний вид постоянного резистора ты можешь увидеть на фото снизу.
Схема и внешний вид резистора
Закон Ома — один из основных законов электричества. В схемотехнике и электронике обычно он используется для того, чтобы рассчитать подходящее сопротивление элементов электрических цепей. Формула, выражающая этот закон, выглядит так: R = U/I, где R — сопротивление, U — напряжение, I — сила тока.
Существуют разные виды резисторов, которые могут изменять свое сопротивление в зависимости от разных условий. Реостат изменяет сопротивление от нуля до установленного максимального значения, фоторезистор изменяет сопротивление в зависимости от уровня освещения, а термистор, как ты догадываешься, от температуры. Но нас интересует самый распространенный вид резисторов — постоянный.
У постоянного резистора нет полярности, а это значит, что его контакты абсолютно равнозначны и нет разницы, в какой последовательности и какой стороной резистор подключать в цепь. На фото ты мог заметить цветные полоски на его корпусе. С их помощью ты можешь определить номинал сопротивления резистора.
Если на резисторе всего четыре полосы, то первые две полоски (если всего полос пять, то первые три) обозначают основание числа количества омов, третья — множитель в степенях десяти. Сопротивление может быть просто в омах (множитель 10^0), в килоомах (множитель 10^3), мегаомах (множитель 10^6) и так далее. Последняя полоса обозначает точность в процентах. На фото — таблица с расшифровкой значений разных цветов.
Определение номинала резистора по цветным полоскам
Но тебе совершенно необязательно самому определять номинал, высматривая в таблице нужные цвета. Для таких расчетов существуют готовые калькуляторы. Достаточно просто выбрать количество полос и вписать цвета.
Диод — это фактически аналог ниппеля, но для электричества. У диода, в отличие от резистора, полярность есть и играет немаловажную роль. Его контакты, электроды, называются анод (+) и катод (-). Ток в диоде проходит только от анода к катоду. Если подключить диод неправильно, то ток через него течь просто не будет. Определить катод поможет полоска на корпусе диода.
Схема и внешний вид диода
Говоря о диоде, нельзя не упомянуть светодиод. Эта надежная и долговечная «лампочка» работает так же, как и обычный диод, пропуская ток только от анода к катоду, но при этом она еще и излучает свет. Одна из «ног» светодиода длиннее, она и есть положительный электрод. Также над катодом располагается засечка на линзе.
Схема и внешний вид светодиода
warning
Не торопись подключать диод или светодиод напрямую к батарейке, ведь если через эти элементы пройдет слишком большой ток, на который они не рассчитаны, то произойдет короткое замыкание и случится возгорание. Чтобы этого избежать, в цепь надо последовательно подключить уже изученный нами резистор. Максимальный допустимый ток для самого распространенного светодиода, продающегося в качестве электронного компонента, равен 30 мА, а минимальный, которого достаточно для свечения, нескольким миллиамперам. На практике, если будешь использовать светодиод на 20 мА и питать его от 5 В, используй резистор с сопротивлением от 150 до 360 Ом.