Не только радиолюбителям, но и просто в быту, может понадобиться мощный блок питания. Чтоб было до 10А выходного тока при максимальном напряжении до 20 и более вольт. Конечно-же, мысль сразу направляется на ненужные компьютерные блоки питания ATX. Прежде чем приступать к переделке, найдите схему на именно ваш БП.
Последовательность действий по переделке БП ATX в регулируемый лабораторный.
1. Удаляем перемычку J13 (можно кусачками)
2. Удаляем диод D29 (можно просто одну ногу поднять)
3. Перемычка PS-ON на землю уже стоит.
4. Включаем ПБ только на короткое время, так как напряжение на входа будет максимальное (примерно 20-24В). Собственно это и хотим увидеть. Не забываем про выходные электролиты, расчитанные на 16В. Возможно они немного нагреются. Учитывая Ваши "вздутости", их все равно придется отправить в болото, не жалко. Повторюсь: все провода уберите, они мешают, а использоваться будут только земляные и +12В их потом назад припаяете.
5. Удаляем 3.3-х вольтовую часть: R32, Q5, R35, R34, IC2, C22, C21.
6. Удаляем 5В: сборку шоттки HS2, C17, C18, R28, можно и "типа дроссель" L5.
7. Удаляем -12В -5В: D13-D16, D17, C20, R30, C19, R29.
8. Меняем плохие: заменить С11, С12 (желательно на бОльшую ёмкость С11 - 1000uF, C12 - 470uF).
9. Меняем несоответствующие компоненты: С16 (желательно на 3300uF х 35V как у меня, ну хотя бы 2200uF x 35V обязательно!) и резистор R27 - у Вас его уже нет вот и замечательно. Советую его заменить на более мощный, например 2Вт и сопротивление взять 360-560 Ом. Смотрим на мою плату и повторяем:
10. Убираем всё с ног TL494 1,2,3 для этого удаляем резисторы: R49-51 (освобождаем 1-ю ногу), R52-54 (...2-ю ногу), С26, J11 (...3-ю ногу)
11. Не знаю почему, но R38 у меня был перерублен кем-то:) рекомендую Вам его тоже перерубить. Он участвует в обратной связи по напряжению и стоит параллельно R37-му.
12. Отделяем 15-ю и 16-ю ноги микросхемы от "всех остальных", для этого делаем 3 прореза существуюших дорожек а к 14-й ноге восстанавливаем связь перемычкой, как показано на фото.
13. Теперь подпаиваем шлейф от платы регулятора в точки согласно схемы, я использовал отверстия от выпаянных резисторов, но к 14-й и 15-й пришлось содрать лак и просверлить отверстия, на фото.
14. Жила шлейфа №7 (питание регулятора) можно взять от питания +17В ТЛ-ки, в районе перемычки, точнее от неё J10/ Просверлить отверстие в дорожку, расчистить лак и туда. Сверлить лучше со стороны печати.
Ещё посоветовал бы поменять конденсаторы высоковольтные на входе (С1, С2). У Вас они очень маленькой ёмкости и наверняка уже изрядно подсохли. Туда нормально станут 680uF x 200V. Теперь, собираем небольшую платку, на которой будут элементы регулировки. Вспомогательные файлы смотрите
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.
Как самому изготовить полноценный блок питания с диапазоном регулируемого напряжения 2,5-24 вольта, да очень просто, повторить может каждый не имея за плечами радиолюбительского опыта.
Делать будем из старого компьютерного блока питания, ТХ или АТХ без разницы, благо, за годы PC Эры у каждого дома уже накопилось достаточно количество старого компьютерного железа и БП наверняка тоже там есть, поэтому себестоимость самоделки будет незначительной, а для некоторых мастеров равно нулю рублей.
Мне достался для переделки вот какой АТ блок.
Чем мощнее будете использовать БП тем лучше результат, мой донор всего 250W с 10 амперами на шине +12v, а на деле при нагрузке всего 4 А он уже не справляется, происходит полная просадка выходного напряжения.
Смотрите что написано на корпусе.
Поэтому смотрите сами, какой ток вы планируете получать с вашего регулируемого БП, такой потенциал донора и закладывайте сразу.
Вариантов доработки стандартного компьютерного БП множество, но все они основаны на изменении в обвязке микросхемы IC - TL494CN (её аналоги DBL494, КА7500, IR3М02, А494, МВ3759, М1114ЕУ, МPC494C и т.д.).
Рис №0 Распиновка микросхемы TL494CN и аналогов.
Посмотрим несколько вариантов
исполнения схем компьютерных БП, возможно одна из них окажется ваша и разбираться с обвязкой станет намного проще.
Схема №1.
Приступим к работе.
Для начала необходимо разобрать корпус БП, выкручиваем четыре болта, снимаем крышку и смотрим внутрь.
Ищем на плате микросхему из списка выше, если таковой не окажется, тогда можно поискать вариант доработки в интернете под вашу IС.
В моем случае на плате была обнаружена микросхема KA7500, значит можно приступать к изучению обвязки и расположению ненужных нам деталей, которые необходимо удалить.
Для удобства работы, сначала полностью открутим всю плату и вынем из корпуса.
На фото разъём питания 220v.
Отсоединим питание и вентилятор, выпаиваем или выкусываем выходные провода, чтобы не мешали нам разбираться в схеме, оставим только необходимые, один желтый (+12v), черный (общий) и зеленый* (пуск ON) если есть такой.
В моём АТ блоке зеленого провода нет, поэтому он запускается сразу при включении в розетку. Если блок АТХ, то в нем должен быть зеленый провод, его необходимо припаять на "общий", а если пожелаете сделать отдельную кнопку включения на корпусе, то тогда просто поставьте выключатель в разрыв этого провода.
Теперь надо посмотреть на сколько вольт стоят выходные большие конденсаторы, если на них написано меньше 30v , то надо заменить их на аналогичные, только с рабочим напряжение не меньше 30 вольт.
На фото - черные конденсаторы как вариант замены для синего.
Делается это потому, что наш доработанный блок будет выдавать не +12 вольт, а до +24 вольт, и без замены конденсаторы просто взорвутся при первом испытании на 24v, через несколько минут работы. При подборе нового электролита емкость уменьшать не желательно, увеличивать всегда рекомендуется.
Самая ответственная часть работы.
Будем удалять все лишнее в обвязке IC494, и припаивать другие номиналы деталей, чтобы в результате получилась вот такая обвязка (Рис. №1).
Рис. №1 Изменение в обвязке микросхемы IC 494 (схема доработки).
Нам будут нужны только эти ножки микросхемы №1, 2, 3, 4, 15 и 16, на остальные внимание не обращать.
Рис. №2 Вариант доработки на примере схемы №1
Расшифровка обозначений.
Делать надо примерно так , находим ножку №1 (где стоит точка на корпусе) микросхемы и изучаем, что к ней присоединено, все цепи необходимо удалить, отсоединить. В зависимости от того как у вас в конкретной модификации платы будут расположены дорожки и впаяны детали, выбирается оптимальный вариант доработки, это может быть выпаивание и приподнятие одной ножки детали (разрывая цепь) или проще будет перерезать дорожку ножом. Определившись с планом действий, начинаем процесс переделки по схеме доработки.
На фото - замена резисторов на нужный номинал.
На фото - приподнятием ножек ненужных деталей, разрываем цепи.
Некоторые резисторы, которые уже впаяны в схему обвязки могут подойти без их замены, например, нам необходимо поставить резистор на R=2.7k с подключением к "общему", но там уже стоит R=3k подключенный к "общему", это нас вполне устраивает и мы его оставляем там без изменений (пример на Рис. №2, зеленые резисторы не меняются).
На фото - перерезанные дорожки и добавленные новые перемычки, старые номиналы записываем маркером, может понадобится восстановить все обратно.
Таким образом просматриваем и переделываем все цепи на шести ножках микросхемы.
Это был самой сложный пункт в переделке.
Делаем регуляторы напряжения и тока.
Берем переменные резисторы на 22к (регулятор напряжения) и 330Ом (регулятор тока), припаиваем к ним по два 15см провода, другие концы впаиваем на плату согласно схеме (Рис. №1). Устанавливаем на лицевую панель.
Контроль напряжения и тока.
Для контроля нам понадобятся вольтметр (0-30v) и амперметр (0-6А).
Эти приборы можно приобрести в Китайских интернет магазинах по самой выгодной цене, мой вольтметр мне обошелся с доставкой всего 60 рублей. (Вольтметр: )
Амперметр я использовал свой, из старых запасов СССР.
ВАЖНО - внутри прибора есть резистор Тока (датчик Тока), необходимый нам по схеме (Рис. №1), поэтому, если будете использовать амперметр, то резистор Тока ставить дополнительно не надо, без амперметра ставить надо. Обычно RТока делается самодельный, на 2-х ватное сопротивление МЛТ наматывается провод D=0,5-0,6 мм, виток к витку на всю длину, концы припаяем к выводам сопротивления, вот и все.
Корпус прибора каждый сделает под себя.
Можно оставить полностью металлический, прорезав отверстия под регуляторы и приборы контроля. Я использовал обрезки ламината, их легче сверлить и выпиливать.
Часто задают вопросы и сетуют на неудачи. Чтобы показать, что переделка действительно возможна и она вовсе несложна, мы подготовили ещё одну статью, с иллюстрациями и пояснениями.
Напомним, что переделывать можно любые блоки, как AT, так и ATX. Первые отличаются просто отсутствием дежурки. Как следствие, TL494 в них питается непосредственно с выхода силового трансформатора, и, опять же, как следствие, - при регулировке на малых нагрузках ей просто не будет хватать питания, т.к. скважность импульсов на первичке трансформатора будет слишком мала. Введение отдельного источника питания для микросхемы решает проблему, но требует дополнительное место в корпусе.
Блоки питания ATX здесь выгодно отличаются тем, что ничего не нужно добавлять, нужно лишь убрать лишнее и добавить, грубо говоря, два переменных резистора.
На переделке - компьютерный блок питания ATX MAV-300W-P4. Задача - переделать в лабораторный 0-24В, по току - тут уж как получится. Говорят, что удаётся получать 10А. Что ж, проверим.
Нажмите на схему для увеличения
Схема блока питания легко гуглится, но можно обойтись и без неё, ведь мы знаем, что от TL494 нам понадобятся входы обоих компараторов, а это - выводы 1, 2, 15, 16, и их общий выход 3, который принято использовать для коррекции. Освобождаем также вывод 4, так как обычно он задействован под различные защиты. Однако, висящие на нём конденсатор C22 и резистор R46 оставляем для плавного запуска. Отпаиваем только диод D17, отключая следилку за напряжениями от TL-ки.
Добавляем резисторы, регуляторы, шунт. В качестве последнего использованы два SMD резистора на 0,025 Ом параллельно, которые включены в разрыв минусовой дорожки от трансформатора.
Блок питания включаем в сеть через лампу накаливания мощностью 200Вт, которая предназначена для защиты от пробоя силовых транзисторов в случае внештатной ситуации. На холостом ходу напряжение прекрасно регулируется практически от 0 до 24 вольт. А что же будет под нагрузкой? Подключаем несколько мощных галогенок и видим, что напряжение регулируется уже до 20 вольт. Это ожидаемо, ведь мы используем 12-вольтовые обмотки и выпрямитель со средней точкой. На мощной нагрузке ШИМ уже на пределе и получить больше уже невозможно.
Что же делать? Можно просто использовать блок питания для питания не очень мощных нагрузок. Но что же делать, если очень хочется получить заветные 10 ампер, тем более, что на этикетке блока питания они как раз заявлены для линии 12 вольт? Всё очень просто: меняем выпрямитель на классический мостик из четырёх диодов, тем самым увеличивая амплитуду напряжения на его выходе. Для этого понадобится установить ещё два диода. На схеме видно, что такие диоды как раз были установлены, это D24 и D25, по линии -12 вольт. К сожалению, их расположение на плате для нашего случая неудачное, поэтому придётся использовать диоды в "транзисторных" корпусах и либо устанавливать на них отдельные радиаторы, либо крепить к общему радиатору и припаивать проводками. Требования к диодам те же: быстрые, мощные, на требуемое напряжение.
С переделанным выпрямителем напряжение даже с мощной нагрузкой регулируется от 0 до 24 вольт, регулировка тока также работает.
Осталось решить ещё одну проблему - питание вентилятора. Оставлять блок питания без активного охлаждения нельзя, потому что силовые транзисторы и выпрямительные диоды нагреваются соответственно нагрузке. Штатно вентилятор питался от линии +12 вольт, которую мы превратили в регулируемую с диапазоном напряжений несколько более широким, чем нужно вентилятору. Поэтому самое простое решение - питать его от дежурки. Для этого заменяем конденсатор C13 на более ёмкий, увеличив его ёмкость в 10 раз. Напряжение на катоде D10 - 16 вольт, его и берём для вентилятора, только через резистор, сопротивление которого нужно подобрать так, чтобы на вентиляторе было 12 вольт. Бонусом с этого БП можно вывести хорошую пятивольтовую линию питания +5VSB.
Требования к дросселю те же: с ДГС сматываем все обмотки и наматываем новую: от 20 витков, 10 проводов диаметром 0,5мм впараллель. Конечно, такая толстая жила может не влезть в кольцо, поэтому количество параллельных проводов можно уменьшать соответственно вашей нагрузке. Для максимального тока в 10 ампер индуктивность дросселя должна быть в районе 20uH.
В качестве шунта можно использовать шунт, встроенный в амперметр, и наоборот - шунт можно использовать для подключения амперметра без встроенного шунта. Сопротивление шунта - в районе 0,01 Ом. Уменьшая сопротивление резистора R, можно увеличить диапазон регулировки напряжения в большую сторону.
Сегодня стоимость лабораторного блока питания составляет примерно 10 тыс. рублей. Но, оказывается, есть вариант переделки компьютерного блока питания в лабораторный. Всего за тысячу рублей вы получаете защиту от короткого замыкания, охлаждение, защиту от перегрузки и несколько линий напряжения: 3В, 5В и 12В. Однако мы будем модифицировать его, чтобы получить диапазон от 1,5 до 24В, который идеально подойдет для большинства электроники.
Я считаю, что этот способ переделки компьютерного блока питания на 24 вольта лучший, учитывая, что я смог воплотить его в реальность своими руками всего в 14 лет.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Здесь ведется работа с током, будьте осторожны и соблюдайте меры безопасности!
Вам понадобится:
- рулетка
- отвертка
- Компьютерный блок питания (рекомендую 250 Вт +) и кабель для него
- Проволочные защелки
- Паяльник
- Резистор на 10Ом 10Вт или больше (некоторые новые блоки питания не работают должным образом без нагрузки, поэтому резистор должен её обеспечить)
Необязательно:
- переключатель
- 2 светодиода любого цвета (красный и зеленый подойдут лучше всего)
- Если вы используете светодиоды, понадобится 1 или 2 резистора на 330 Ом,
- Термоусадка
- Внешний корпус (можно поместить всё в оригинальный корпус, а можно взять другой).
В зависимости от того, какой метод для регулируемого блока питания из БП компьютера вы используете (подробнее об этом позже):
- Клеммные колодки
- Дрель
- Резистор 120 Ом
- Переменный резистор 5 кОм
- Разъемы
- Зажимы «крокодил»
Шаг 1: Сбор и подготовка блока питания
Предупреждение: ПЕРЕД ТЕМ, КАК НАЧАТЬ, УБЕДИТЕСЬ, ЧТО БЛОК ПИТАНИЯ НЕ ПОДКЛЮЧЕН
Конденсаторы могут ударить током, что довольно больно. Дайте блоку питания полежать в течение нескольких дней, чтобы он разрядился, или подключите резистор на 10 Ом к красному и черному проводу.
Если вы слышите жужжание при включении питания, это означает, что где-то происходит короткое замыкание или другая серьезная проблема. Если вы слышите жужжание (не от паяльника) во время пайки, это означает, что блок питания подключен. Помните, что если блок, который подключен к питанию, отключить кнопкой, в нем все еще останется ток.
Хорошо, давайте вынем блок питания из компьютера. Обычно он крепится на 4 винтах к задней панели корпуса. Выньте провода из отверстия, затем сгруппируйте их по цветам и отрежьте концы.
Кстати, вы только что аннулировали свою гарантию.
Шаг 2: Делаем проводку
Теперь приступим к сложной части, где нужно добавить светодиоды, переключатели и другие подобные детали. Мы имеем много проводов каждого типа, поэтому я рекомендую использовать 2-4 провода. Некоторые люди перебирают все внутри коробки, а я сделал всё снаружи. Это зависит от того, какой метод вы используете на следующем шаге.
Если вы хотите добавить индикатор ожидания или индикатор включения питания, вам понадобится светодиод (рекомендую красный, но не обязательно) и резистор на 330 Ом. Припаяйте черный провод к одному концу резистора, а короткий конец светодиода — к другому. Резистор уменьшит напряжение, чтобы не повредить светодиод. Перед пайкой, наденьте небольшой кусок термоусадки, чтобы защитить контакты от короткого замыкания. Припаяйте фиолетовый провод к более длинной ноге, и когда вы подадите питание (не включая блок), светодиод должен загореться.
Для включенного блока питания вы также можете установить другой светодиод (рекомендую зеленый). Некоторые говорят, что нужно использовать серый провод для питания светодиода, но тогда нужен еще один резистор на 330 Ом. Я просто подключил его к оранжевому проводу 3,3 В.
Если вы используете метод с серым проводом:
Прежде чем припаять его, наденьте еще один кусочек термоусадки, чтобы предотвратить КЗ. Припаяйте серый провод к одному концу резистора, а другой конец резистора — к более длинной ножке светодиода. Черный провод припаяйте к короткой ножке.
При использовании оранжевого провода 3.3В:
Прежде чем припаять его, наденьте еще один кусочек термоусадки, чтобы предотвратить КЗ. Припаяйте оранжевый провод к более длинной ножке светодиода, а черный провод — к более короткой ножке.
Теперь к переключателю: если на задней стенке вашего блока питания уже есть переключатель, этот пункт вам не сильно пригодится. Подключите зеленый провод к одному контакту на переключателе, а черный — к другому. Если вы не хотите использовать переключатель, просто соедините зеленый и черный провода.
Вы также можете использовать предохранитель на 1А. Всё, что нужно сделать, это обрезать черные провода примерно в середине, и соединить их с предохранителем в держателе.
Некоторым блокам питания нужна нагрузка для правильной работы. Для обеспечения этой нагрузки припаяйте красный провод к одному концу резистора 10 Ом\10 Вт и черный провод к другому. Таким образом блок будет думать, что он что-то делает.
Если вы ничего не поняли, загляните в схему, которую я приложил. В ней показан способ подключения проводов. Об этом я расскажу в следующем шаге. Там изображен способ с серым проводом на светодиод (но вы можете использовать оранжевый, как написано выше), а также показывает проводку для высокоомного резистора.
Шаг 3: Пускаем ток!
В учебных пособиях, которые я прочитал, существует множество различных способов подключения разъемов для подключения ваших устройств к питанию. Мы начнем с самого лучшего и дойдем до худшего.
Некоторые учебные пособия расскажут вам, как собрать все детали внутри корпуса, но это опасно и приведет к чрезмерному нагреву и поломкам. Я рекомендую использовать внешний монтаж.
Добавление переменного резистора
Я лично считаю, что это лучший метод, так как он может обеспечить любое напряжение от 1,5 до 24 В. Причина того, что он на 22В, а не 12В, потому что он использует синий провод, который имеет напряжение -12 В, а не обычную землю (черный провод).
Нам понадобится:
- Регулятор напряжения LM317 или LM338K
- Конденсаторы 100nF (керамика или тантал)
- Конденсаторы 1uF Электролитические
- Силовой диод 1N4001 или 1N4002
- Резистор 120 Ом
- Переменный резистор 5 кОм
Сначала постройте схему с основного изображения и соедините ваши линии +12 и -12 В. Затем просверлите отверстия в блоке питания или в внешнем корпусе, чтобы установить переменный резистор. Все остальные детали должны находиться внутри. Теперь я предлагаю добавить две клеммных колодки, чтобы вы могли подключать устройства напрямую. Также можно подключить к ним «крокодилы». Когда вы поворачиваете переменный резистор, напряжение должно находиться в диапазоне от 1,5 до 24 В.
ПРИМЕЧАНИЕ. На главном изображении есть опечатка, которую следует учесть: + 24В вместо 22В. Если у вас есть старый вольтметр, вы можете подключить его в цепь, чтобы отслеживать выходящее напряжение.
Разъемы
Теперь нужно установить разъемы для подключения оборудования. Просверлите для них отверстия (обязательно оберните печатную плату в пластик, так как металлические осколки могут закоротить ее), а затем проверьте, подходят ли они по размеру, вставив разъемы и затянув болт. Выберите, какое напряжение должно идти на каждый разъем и сколько разъемов нужно вставить. Обозначения проводов по цветам:
- Красный: + 5В
- Желтый: + 12В
- Оранжевый: + 3,3В
- Черный: Земля
- Белый: -5В
Выше приведено изображение с использованием метода с разъемами.
Крокодиловые зажимы
Если у вас не так много опыта или у вас нет вышеуказанных деталей, и по какой-то причине вы не можете их купить, вы можете просто подключить любые линии напряжения, которые вы хотите к крокодиловым зажимам. Если вы выбрали этот вариант, я рекомендую использовать изоляцию, чтобы предотвратить КЗ.
- Не бойтесь добавлять ингредиенты в коробку: светодиоды, наклейки и т.д.
- Убедитесь, что вы используете блок питания ATX. Если это AT или более старый источник питания, у него, скорее всего, будет другая цветовая схема для проводов. Если у вас нет данных о проводке, даже не начинайте никаких работ, иначе вы просто сломаете свой блок.
- Если светодиод на передней панели не горит, значит ножки подключены неправильно. Просто поменяйте провода местами и он должен загореться.
- Некоторые современные блоки питания имеют провод «Сигнал обратной связи стабилизатора», который должен быть подключен к источнику питания для работы блока. Если провод серый, подключите его к оранжевому проводу, если он розовый, подключите его к красному проводу.
- Силовой резистор с высокой мощностью может довольно сильно нагреваться; вы можете использовать радиатор, чтобы охладить его, но убедитесь, что он не создает КЗ.
- Если вы решили монтировать детали внутрь корпуса, вентилятор можно установить снаружи, чтобы освободить немного места.
- Вентилятор может шумно работать, ведь он питается от 12В. Так как это не компьютер, который сильно нагревается, можно обрезать красный провод вентилятора и подключить оранжевый 3,3 В. Следите за температурой после этого. Если она слишком большая, подключите обратно красный провод.
Поздравляю! Вы успешно сделали ваш блок питания.