ПРОЕКТ №20: блок питания с регулируемым Uвых из АТХ-блока
Я неоднократно обращал внимание на рекомендации в Сети по переделке компьютерных БП в лабораторные с регулируемым выходным напряжением. И вот решил попробовать модернизировать АТХ-блок с минимальным вмешательством в схему. Поскольку у меня накопилось достаточно всякого РАДИОхабара , то и финансовые затраты должны быть минимальными.
1.Извлёк из запасников АТХ- блок:
2. На нём написано:
Я несколько скептически отношусь к указанным параметрам. Но, Бог с ними, с параметрами. Меня вполне устроит, если они верны хотя бы наполовину.
3. Не забыв включить блок с тыловой стороны:
соответственно цветовой кодировке разъёма питания
замкнул зелёный проводок «PsON» и чёрный «Gnd» - блок включился:
4. Проконтролировал напряжения на выходах +12В и +5В:
5. Приступаю к вскрытию. Сметаю кисточкой пыль и прочий мусор:
6.Отсоединяю вход ~
220В
, отвинчиваю винты крепления платы, вентилятора и извлекаю их из корпуса:
7. Отпаиваю лишние провода и вентилятор (пока, чтоб не мешал):
8. Пытаюсь определить, какой именно ШИМ-контроллер стоит в этом блоке. Надпись читается с трудом: КА7500В
9. Вид снизу на распайку обвязки контроллера:
10.Переделка БП довольно проста – нужно найти резистор R
34
(показан стрелкой), связывающий 1-ю ножку микросхемы и шину +12В, и выпаять его:
На схеме он также выделен жёлтым цветом:
Правда, номинал на схеме 3,9 кОм, а измерения показывают, что не всё то истина, что пишут на... Реально сопротивление этого резистора составило около 39 кОм.
11. На место R
34
надо впаять переменный резистор. Не утруждая себя долгими поисками, я взял переменный на 47 кОм + 4,3 кОм последовательно с ним (полагаю, можно использовать и несколько иные номиналы):
12. Включил БП – никаких лишних звуков, запахов, искрений, возгораний и т.п. – он заработал сразу:
13. Померил диапазоны изменений напряжений:
+12В: 4,96…12,05В
+5В: 2,62…5,62В
+3,3В: 1,33…3,14В
Это меня устраивает, поскольку я не ставил никаких ГЛОБАЛЬНЫХ целей по модернизации данного БП.
14. Для индикации выходного напряжения я применю обычный аналоговый вольтметр:
Его показания довольно хорошо согласуются с цифровым:
15. Блоку надо придать вид законченной конструкции. Считаю, что корпус БП и так достаточно хорош. Оформить придётся только переднюю панель. Для этого я выведу на неё клеммы, выключатель (так и хочется сказать «типа ТУМБЛЕР» по аналогии с расположенным строго на север туалЭтом «типа СОРТИР», обозначенным на плане буквами «МЭ» и «ЖО» - см. фото из моей любимой комедии),
вольтметр, амперметр и, конечно же, светодиодик.
Примерно так:
Однако, как показала прикидка, я слишком размахнулся. У меня нет достаточно миниатюрных приборов, и поэтому амперметр ставить некуда! А если его ставить, то негде будет размещать все остальные элементы, если делать переднюю панель не более реального размера фронтальной стороны блока.
Вот так это смотрится в программе FrontDesigner 3.0. Её можно скачать ОТСЮДА , а можно и поискать в Сети.
16. Немного подумав, решил заменить предыдущий вольтметр на другой, который не жалко переделать. Этот вольтметр также предназначен для работы в горизонтальном положении, а если расположить его вертикально, то угол наклона шкалы будет отрицательным – это не очень удобно для наблюдений. Вот этот прибор я и буду немножко модернизировать.
Прибор открыт:
Измеряю сопротивление добавочного резистора:
Новый предел измерения будет 15В. Исходя из того, что напряжение Uпропорционально сопротивлению R (и наоборот), т.е. по закону Ома для участка цепи U=IRи R=U/I, следует простая пропорция Rд/x=6В/15В, откуда х=Rд×15/6,где Rд=5,52 кОм – прежний добавочный резистор, х – новый добавочный резистор, 6В – прежний предел, 15В – новый предел вольтметра.
Итак, х=5,52х15/6= 13,8 кОм. Это элементарная физика и математика.
Новый резистор я составил из двух:
Корпус прибора пришлось несколько «укоротить», чтобы он соответствовал высоте БП:
Сделал новую шкалу в той же программе FrontDesigner 3.0. Вольтметру придётся работать в экстремальных условиях: вверх ногами и вертикально, и отсчёт будет «обратный» – справа-налево!
17. Вот так, примерно, всё будет расположено на передней панели:
Размечаю панель:
И делаю в ней отверстия:
Устанавливаю элементы:
К корпусу БП панель будет крепиться на П-образных скобках:
Глянув в окно, обнаружил, что, как всегда, неожиданно выпал первый снег – 26 окт 2016:
18. Приступаю к окончательной сборке. Ещё раз прикидываю размещение:
Предварительно устанавливаю вольтметр и переднюю панель на корпус БП:
Вентилятор я вставил наоборот, чтобы он гнал воздух внутрь корпуса, вставил плату, подсоединил «GND», выключатель («PsON»и «Gnd»), включил – БП запустился. Регулировка выходного напряжения также происходит в обратную сторону – против часовой стрелки. Проконтролировал изменение напряжения на шине +12В:
Все провода припаял, установил и присоединил вольтметр, установил переднюю панель, включил – светодиод моргнул, стрелка вольтметра прыгнула влево (он у меня установлен «наоборот») и всё! Выключил, включил – то же самое! Проверил, нет ли замыканий с обратной стороны передней панели – всё нормально. В чём дело? Повернул переменный резистор в сторону уменьшения (он стоял на максимуме), включил – БП заработал. Плавно вращаю регулятор – снова всё нормально: напряжение на выходах увеличивается и уменьшается, блок не вырубается. Выключил. Вывернул на максимум, включил – снова не включается! Выключил. Установил в промежуточное положение, включил – БП запустился. Т.о. ошибка не в монтаже, а где-то глубже. Но БП работает!
Окончательно собираю конструкцию и снова включаю для проверки:
Вот законченная конструкция:
Назову его "БП-АТХ в2.0".
Финансовые затраты равны НУЛЮ. Я использовал только имеющиеся у меня детали и материалы.
Схемотехника этих блоков питания примерно одинакова
практически у всех производителей. Небольшое отличие касается лишь БП AT и ATX.
Главное различие между ними заключается в том, что БП в AT не поддерживает
программно стандарт расширенного управления питанием. Отключить данный БП
можно, лишь прекратив подачу напряжение на его вход, а в блоках питания формата
ATX есть возможность программного отключения сигналом управления с материнской
платы. Как правило плата ATX имеет большие размеры чем AT и вытянута по
вертикали.
В любом компьютерном
БП, напряжение +12 В предназначено для
питания двигателей дисковых накопителей. Источник питания по этой цепи
должен
обеспечивать большой выходной ток, особенно в компьютерах с множеством
отсеков
для дисководов. Это напряжение также подается на вентиляторы. Они
потребляют
ток до 0.3А, но в новых компьютерах это значение ниже 0.1А. Питание +5
вольт подаётся на все узлы компьютера, поэтому имеет очень большую
мощность и ток, до 20А, а напряжение +3.3 вольта предназначено
исключительно для запитки процессора. Зная что современные многоядерные
процессоры имеют мощность до 150 ватт, нетрудно подсчитать ток этой
цепи: 100ватт/3.3вольт=30А! Отрицательные напряжения -5 и -12В раз в
десять слабее основных плюсовых, поэтому там стоят простые 2-х амперные
диоды без радиаторов.
В задачи БП входит и приостановка функционирования системы до тех пор, пока величина входного напряжения не достигнет значения, достаточного для нормальной работы. В каждом блоке питания перед получением разрешения на запуск системы выполняется внутренняя проверка и тестирование выходного напряжения. После этого на системную плату посылается специальный сигнал Power Good. Если этот сигнал не поступил, компьютер работать не будет
Сигнал Power Good можно использовать для сброса вручную если подать его на микросхему тактового генератора. При заземлении сигнальной цепи Power Good, генерация тактовых сигналов прекращается и процессор останавливается. После размыкания переключателя вырабатывается кратковременный сигнал начальной установки процессора и разрешается нормальное прохождение сигнала - выполняется аппаратная перезагрузка компьютера. В компьютерных БП типа ATX, предусмотрен сигнал, называемый PS ON, он может использоваться программой для отключения источника питания. Для проверки работоспособности блока питания, следует нагрузить БП лампами для автомобильных фар и померять все выходные напряжения тестером. Если напряжения в пределах нормы. Также стоит проверить изменение выдаваемое БП напряжение с изменением нагрузки.
Работа этих блоков питания очень стабильна и надёжна, но в случае сгорания, чаще всего выходят из строя мощные транзисторы, низкоомные резисторы, выпрямительные диоды на радиаторе, варисторы, трансформатор и предохранитель.
Для наших целей подойдёт абсолютно любой компьютерный БП. Хоть на 250 ватт, хоть на 500. Того тока, что он обеспечит, хватит для радиолюбительского БП с головой.
Переделка компьютерного БП ATX минимальна, и доступна для повторения даже начинающим радиолюбителям. Главное только помнить, что импульсный компьютерный БП ATX имеет на плате много элементов, которые находятся под напряжением сети 220В, поэтому будьте предельно аккуратны при испытаниях и настройке! Изменений каснулась в основном выходная часть БП ATX.
Дело в том, что блок питания от компьютера содержит в себе не только основной мощный преобразователь 300 ватт с шинами +5 и +-12В, но и небольшой вспомогательный источник питания дежурного режима материнской платы. Причём этот небольшой импульсный блок питания абсолютно независимый от основного.
Независимый настолько, что его можно смело выпилить из основной платы и подобрав подходящую коробку использовать для питания каких - нибудь электронных устройств. Доработка каснулась только обвязки микросхемы TL 431, сначала собрал делитель, но затем поступил проще – обычный подстроечник. С ним предел регулировки от 3,6 до 5,5 вольта.
Вот типовая схема компьютерного БП ATX, а ниже приведена схема участка вспомогательного преобразователя дежурного режима.
Естественно в каждом конкретном блоке питания ATX схема будет отличаться. Но принцип думаю понятен.
Аккуратно выпиливаем нужный участок печатной платы с ферритовым трансформатором, транзистором и другими необходимыми деталями и подключив к сети 220В проводим испытания на работоспособность этого блока.
В данном случае на выходе выставил напряжение ровно 4 вольта, ток срабатывания защиты 500ма, так как используется данный ИБП для проверки мобильных телефонов.
Мощность получившегося ИБП не велика, но однозначно выше стандартных импульсных зарядок от мобильных телефонов. Для этой переделки БП подойдёт абсолютно любой компьютерный блок питания ATX .
Для удобства эксплуатации, этот лабораторный блок питания можно снабдить цифровой индикацией тока и напряжения. Выполнить это можно или на микроконтроллере, или на специализированной микросхеме.
обеспечивает следующие параметры и функции:
1. Измерение и индикация выходного напряжения блока питания в диапазоне от 0 до 100В, с дискретностью 0,01В
2. Измерение и индикация выходного тока нагрузки блока питания в диапазоне от 0 до 10А с дискретностью 10 мА
3. Погрешность измерения - не хуже ±0,01В (напряжение) или ±10мА (ток)
4. Переключение между режимами измерения напряжение/ток осуществляется с помощью кнопки с фиксацией в нажатом положении.
5. Вывод результатов измерения на большой четырехразрядный индикатор. При этом три разряда используются для отображения значения измеряемой величины, а четвертый – для индикации текущего режима измерения.
6. Особенность моего вольтамперметра – автоматический выбор предела измерения. Смысл в том, что напряжения 0-10В отображаются с точностью 0,01В, а напряжения 10-100В с точностью 0,1В.
7. Реально делитель напряжения рассчитан с запасом, если измеряемое напряжение увеличивается больше 110В (ну может кому-то надо меньше, можно исправить это в прошивке), на индикаторе отображаются символы перегрузки – O.L (Over Load). Аналогично сделано и с амперметром, при превышении измеряемого тока больше 11А вольтамперметр переходит в режим индикации перегрузки.
Устройство осуществляет измерение и индикацию только положительных значений тока и напряжения, причем для измерения тока используется шунт в цепи «минуса».
Устройство выполнено на микроконтроллере DD1 (МК) ATMega8-16PU.
Технические параметры ATMEGA8-16PU:
Ядро AVR
Разрядность 8
Тактовая частота, МГц 16
Объем ROM-памяти 8K
Объем RAM-памяти 1K
Внутренний АЦП, кол-во каналов 23
Внутренний ЦАП, кол-во каналов 23
Таймер 3 канала
Напряжение питания, В 4.5…5.5
Температурный диапазон, C 40...+85
Тип корпуса DIP28
Количество дополнительных элементов схемы - минимально. (Более полные данные на МК можно узнать из даташита на него).
Резисторы
на схеме - типа МЛТ-0,125 или импортные аналоги, электролитический
конденсатор типа К50-35 или аналогичный, напряжением не менее 6,3В,
емкость его может отличаться в большую сторону. Конденсатор 0,1 мкФ -
керамический импортный. Вместо DA1 7805 можно применить любые аналоги.
Максимальное напряжение питания устройства определяется максимальным
допустимым входным напряжением этой микросхемы. О типе индикаторов
сказано далее. При переработке печатной платы возможно применение иных
типов компонентов, в том числе SMD.
Резистор R… импортный керамический, сопротивление 0,1Ом 5Вт,
возможно применение более мощных резисторов, если габариты печатки
позволяют установить.
Также нужно
изучить схему стабилизации тока БП, возможно там уже есть
токоизмерительный резистор на 0,1 Ом в минусовой шине. Можно будет
использовать по возможности этот резистор.
Для питания устройства может использоваться либо отдельный стабилизированный источник питания +5В (тогда микросхема стабилизатора питания
DA1 не нужна), либо нестабилизированный источник +7…30В (с обязательным
использованием DA1). Потребляемый устройством ток не превышает 80мА.
Следует обращать внимание на то, что стабильность питающего напряжения
косвенно влияет на точность измерения тока и напряжения.
Индикация
- обычная динамическая, в определенный момент времени светится только
один разряд, но из-за инерционности нашего зрения мы видим светящимися
все четыре индикатора и воспринимаем как нормальное число.
Использовал один токоограничительный резистор на один индикатор и
отказался от необходимости дополнительных транзисторных ключей, т. к.
максимальный ток порта МК в данной схеме не превышает допустимые 40 мА.
Путем изменения программы можно реализовать возможность использования
индикаторов как с общим анодом, так и с общим катодом.
Тип
индикаторов может быть любым - как отечественным, так и импортным. В
моем варианте применены двухразрядные индикаторы VQE-23 зеленого
свечения с высотой цифры 12 мм (это древние, мало-яркие индикаторы,
найденные в старых запасах). Здесь приведу его технические данные для
справки;
Индикатор VQE23, 20x25mm, ОК, зеленый
Двухразрядный 7-сегментный индикатор.
Тип Общий катод
Цвет зеленый (565nm)
Яркость 460-1560uCd
Десятичные точки 2
Номинальный ток сегмента 20mA
Ниже указано расположение выводов и габаритный чертеж индикатора:
1. Анод H1
2. Анод G1
3. Анод A1
4. Анод F1
5. Анод B1
6. Анод B2
7. Анод F2
8. Анод A2
9. Анод G2
10. Анод H2
11. Анод C2
12. Анод E2
13. Анод D2
14. Общ катод К2
15. Общ катод К1
16. Анод D1
17. Анод E1
18. Анод C1
Возможно использование вообще любых индикаторов как одно-, двух-, так и четырехразрядных с общим катодом, придется только разводку печатной платы под них делать. Плата изготовлена из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита, но возможно применение одностороннего, просто надо будет несколько перемычек запаять. Элементы на плате устанавливаются с обеих сторон, поэтому важен порядок сборки:
Сначала необходимо пропаять перемычки (переходные отверстия), которых много под индикаторами и возле микроконтроллера.
Затем микроконтроллер DD1. Для него можно использовать цанговую
панельку, при этом ее надо устанавливать не до упора в плату, чтобы
можно было пропаять выводы со стороны микросхемы. Т.к. не было под лапой
цанговой панельки, было решено впаять МК намертво в плату. Для
начинающих не рекомендую, в случае неудачной прошивки 28-ногий МК очень
неудобно заменять.
Затем все прочие элементы.
Эксплуатация данного модуля вольтамперметра не требует объяснения.
Достаточно правильно подключить питание и измерительные цепи.
Разомкнутый джемпер или кнопка – измерение напряжения, замкнутый джемпер или кнопка – измерение тока.
Прошивку можно залить в контроллер
любым доступным для вас способом. Из Fuse-битов, что необходимо
сделать, так это включить встроенный генератор 4 МГц. Ничего страшного
не случится, если их не прошить, просто МК будет работать на 1МГц и
цифры на индикаторе будут сильно мерцать.
Я не могу дать конкретных рекомендаций, кроме вышесказанных, о том, как подключить устройство к конкретной схеме блока питания - ведь их такое множество! Надеюсь, эта задача действительно окажется такой легкой, как это я себе представляю. P.S. В реальном БП данная схема не проверялась, собрана как макетный образец, в будущем планируется сделать простой регулируемый БП с применением данного вольтамперметра. Буду благодарен тем, кто испытает в работе данный вольтамперметр и укажет на существенные и не очень недостатки. За основу взята схема от ARV Моддинг блока питания с сайта радиокот. Прошивку для микроконтроллера ATmega8 c исходными кодами для CodeVision AVR C Compiler 2.04, и плату в формате ARES Proteus можно скачать на отсюда . Также прилагается рабочий проект в ISIS Proteus. Материал предоставил – i8086.
Все основные и дополнительные детали блока питания монтируются внутри корпуса БП ATX. Места там хватает и для них, и для цифрового вольтамперметра, и для всех необходимых гнёзд и регуляторов.
Последнее преимущество так-же очень актуально, ведь корпуса часто являются большой проблемой. Лично у меня в ящике стола лежит немало девайсов, которые так и не обзавелись собственной коробкой.
Корпус получившегося блока питания можно обклеить декоративной чёрной самоклеющейся плёнкой или просто покрасить. Переднюю панель со всеми надписями и обозначениями делаем в фотошопе, печатаем на фотобумаге и наклеиваем на корпус.
Долгие испытания лабораторного блока питания показали его высокую надёжность, стабильность и отличные технические характеристики. Рекомендую всем повторить эту конструкцию, тем более, что пределка довольно простота и в итоге получится красивый компактный БП.
В этой статье расскажу как из старого компьютерного блока питания сделать очень полезный для любого радиолюбителя лабораторный блок питания.
Компьютерный блок питания можно очень дешево купить на местной барахолке или выпросить у друга или знакомого, сделавшего апгрейд своего ПК. Прежде прежде чем начать работу над БП, следует помнить, что высокое напряжения опасно для жизни и нужно соблюдать правила техники безопасности и проявлять повышенную осторожность.
Сделанный нами источник питания будет иметь два выхода с фиксированным напряжением 5В и 12В и один выход с регулируемым напряжением 1,24 до 10,27В. Выходной ток зависит от мощности используемого компьютерного блока питания и в моем случае составляют около 20А для выхода 5В, 9А для выхода 12В и около 1.5А для регулируемого выхода.
Нам понадобятся:
1. Блок питания от старого Пк (любой ATX)
2. Модуль ЖК вольтметра
3. Радиатор для микросхемы(любой, подходящий по размеру)
4. Микросхема LM317 (регулятор напряжения)
5. электролитический конденсатор 1мкФ
6. Конденсатор 0.1 мкФ
7. Светодиоды 5мм - 2шт.
8. Вентилятор
9. Выключатель
10. Клеммы - 4шт.
11. Резисторы 220 Ом 0.5Вт - 2шт.
12. Паяльные принадлежности, 4 винта M3, шайбы, 2 самореза и 4 стойки из латуни длиной 30мм.
Я хочу уточнить, что список примерный, каждый может использовать то, что есть под рукой.
Общие характеристики блока питания ATX:
Блоки питания ATX, используемые в настольных компьютерах являются импульсными источниками питания с применением ШИМ-контроллера. Грубо говоря, это означает, что схема не является классической, состоящей из трансформатора, выпрямителя и стабилизатора напряжения. Ее работа включает следующие шаги:а) Входное высокое напряжение сначала выпрямляется и фильтруется.
б) На следующем этапе постоянное напряжение преобразуется последовательность импульсов с изменяемой длительностью или скважностью (ШИМ) с частотой около 40кГц.
в) В дальнейшем эти импульсы проходят через ферритовый трансформатор, при этом на выходе получаются относительно невысокие напряжения с достаточно большим током. Кроме этого трансформатор обеспечивает гальваническую развязку между
высоковольтной и низковольтными частями схемы.
г) Наконец, сигнал снова выпрямляется, фильтруется и поступает на выходные клеммы блока питания. Если ток во вторичных обмотках увеличивается и происходит падение выходного напряжения БП контроллер ШИМ корректирует ширину импульсов и таким образом осуществляется стабилизация выходного напряжения.
Основными достоинствами таких источников являются:
- Высокая мощность при небольших размерах
- Высокий КПД
Термин ATX означает, что включением блока питания управляет материнская плата. Для обеспечения работы управляющего блока и некоторых периферийных устройств даже в выключенном состоянии на плату подаётся дежурное напряжение 5В и 3.3В.
К недостаткам можно отнести наличие импульсных, а в некоторых случаях и радиочастотные помех. Кроме того при работе таких блоков питания слышен шум вентилятора.
Мощность блока питания
Электрические характеристики блока питания напечатаны на наклейке (см. рисунок) которая, обычно, находится на боковой стороне корпуса. Из нее можно получить следующую информацию:
Напряжение - Ток
3.3В - 15A
5В - 26A
12В - 9А
5 В - 0,5 А
5 Vsb - 1 A
Для данного проекта нам подходят напряжения 5В и 12В. Максимальный ток, соответственно будет 26А и 9А, что очень неплохо.
Питающие напряжения
Выход блока питания ПК состоит из жгута проводов различных цветов. Цвет провода соответствует напряжению:Нетрудно заметить, что кроме разъемов с питающими напряжениями +3.3В, +5В, -5В, +12В, -12В и земли, есть еще три дополнительных разъема: 5VSB, PS_ON и PWR_OK.
Разъем 5VSB используется для питания материнской платы, когда блок питания находится в дежурном режиме.
Разъем PS_ON (включение питание) используется для включения блока питания из дежурного режима. При подаче на этот разъем напряжения 0В блок питания включается, т.е. чтобы запустить блок питания без материнской платы его нужно соединить с общим проводом (землей).
Разъем POWER_OK в дежурном режиме имеет состояние близкое к нулю. После включения блока питания и формировании на всех выходах напряжений нужного уровня на разъеме POWER_OK появляется напряжение около 5В.
ВАЖНО: Чтобы блок питания работал без подключения к компьютеру необходимо соединить зеленый провод с общим проводом. Лучше всего это сделать через переключатель.
Модернизация блока питания
1. Разборка и чистка
Нужно разобрать и хорошо очистить блок питания. Лучше всего для этого подойдет пылесос включенный на выдув или компрессор. Нужно проявлять повышенную осторожность, т.к. даже после отключения блока питания от сети на плате остаются напряжения, опасные для жизни.
2. Подготавливаем провода
Отпаиваем или откусываем все провода, которые не будут использованы. В нашем случае, мы оставим два красных, два черных, два желтых, сиреневый и зеленый.
Если есть достаточно мощный паяльник - лишние провода отпаиваем, если нет - откусываем кусачками и изолируем термоусадкой.
3. Изготовление передней панели.
Сначала нужно выбрать место для размещения передней панели. Идеальным вариантом та будет сторона блока питания, с которой выходят провода. Затем делаем чертеж передней панели в Autocad или другой аналогичной программе. При помощи ножовки, дрели и резака из куска оргстекла изготавливаем переднюю панель.
4. Размещение стоек
Согласно отверстий для крепления в чертеже передней панели просверливаем аналогичные отверстия в корпусе блока питания и прикручиваем стойки, которые будут держать переднюю панель.
5. Регулировка и стабилизация напряжения
Для возможности регулировки выходного напряжения нужно добавить схему регулятора. Была выбрана знаменитая микросхема LM317 из-за ее простоты включения и невысокой стоимости.LM317 представляет собой трехвыводный регулируемый стабилизатор напряжения, способный обеспечить регулировку напряжения в диапазоне от 1.2В до 37В при токе до 1.5А. Обвязка микросхемы очень простая и состоит из двух резисторов, которые необходимы для задания выходного напряжения. Дополнельно данная микросхема имеет защиту перегрева и перегрузки по току.
Схема включения и распиновка микросхемы приведены ниже:
Резисторами R1 и R2 можно регулировать выходное напряжение от 1.25В до 37В. Т.е в нашем случае, как только напряжение достигнет 12В, то дальнейшее вращение резистора R2 напряжение регулировать не будет. Чтобы регулировка происходила на всему диапазону вращения регулятора необходимо рассчитать новое значение резистора R2. Для расчета можно использовать формулу, рекомендуемую производителем микросхемы:
Либо упрощенная форма этого выражения:
Vout = 1.25(1+R2/R1)
Погрешность при этом получается очень низкой, так что вторую формулу вполне можно использовать.
Принимая во внимание полученную формулу можно сделать следующие выводы: когда переменный резистор установлен на минимальное значение (R2 = 0) выходное напряжение составляет 1.25В. При вращении ручки резистора выходное напряжение будет возрастать, пока не достигнет масимального напряжения, что в нашем случае составляет чуть меньше 12В. Другими словами максимум у нас не должен превышать 12В.
R2=(Vout-1,25)(R1/1.25)
R2=(12-1.25)(240/1.25)
R2=2064 Ома
Ближайшее к 2064 Ом стандарное значение сопротивления резистора равно 2 кОм. Значения резисторов будут следующие:
R1=240 Ом, R2=2 кОм
На этом расчет регулятора закончен.
6. Сборка регулятора
Сборку регулятора выполним по следующей схеме:
Ниже приведу принципиальную схему:
Сборку регулятора можно выполнить навесным монтажем, припаивая детали напрямую к выводам микросхемы и соединяя остальные детали при помощи проводов. Также можно специально для этого вытравить печатную плату или собрать схему на монтажной. В данном проекте схема была собрана на монтажной плате.
Еще обязательно нужно прикрепить микросхему стабилизатора к хорошему радиатору. Если радиатор не имеет отверстия для винта, тогда оно делается сверлом 2.9мм, а резьба нарезается тем же винтом М3, которым будет прикручена микросхема.
Если радиатор будет прикручен напрямую к корпусу блока питания, тогда необходимо изолировать заднюю часть микросхемы от радиатора кусочком слюды или силикона. В этом случае винт, которым прикручена LM317 должен быть изолирован с помощью пластиковой или гетинаксовой шайбы. Если же радиатор не будет контактировать с металлическим корпусом блока питания, микросхему стабилизатора обязательно нужно посадить на термопасту. На рисунке можно увидеть, как радиатор крепится эпоксидной смолой через пластину оргстекла:
7. Подключение
Перед пайкой необходимо установить светодиоды, выключатель, вольтметр, переменный резистор и разъемы на переднюю панель. Светодиоды отлично вставляются в отверстия, просверленные 5мм сверлом, хотя дополнительно их можно закрепить суперклеем. Переключатель и вольтметр держатся крепко на собственных защелках в точно выпиленных отверстиях Разъемы крепятся гайками. Закрепив все детали, можно приступать к пайке проводов в соответствии со следующей схемой:
Для ограничения тока последовательно с каждым светодиодом припаивается резистор сопротивлением 220 Ом. Места соединений изолируются при помощи термоусадки. Коннекторы припаиваются к кабелю напрямую или через переходные разъемы Провода должны быть достаточно длинными, чтобы можно было без проблем снять переднюю панель.
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.
Обычно для переделки компьютерных блоков питания используют блоки ATX, собранные на микросхемах TL494 (KA7500), но в последнее время такие блоки не попадаются. Их стали собирать на более специализированных микросхемах, на которых сложнее сделать регулировку тока и напряжения с нуля. По этой причине был взят для доработки старый блок типа AT на 200W, который был в наличии.
Этапы переделки
1. Вмонтирована плата зарядного устройства от мобильного телефона Nokia AC-12E с доработкой. В принципе можно использовать и другие зарядные устройства.
Доработка заключалась в перемотке III обмотки трансформатора и установке дополнительного диода и конденсатора. После переделки блок стал выдавать напряжения +8V для питания вентилятора и вольтметра-амперметра и +20V для питания микросхемы управления TL494N.
2. С платы блока AT выпаяны детали самозапуска первичной цепи и цепи регулировки выходного напряжения. Также были удалены все вторичные выпрямители.
Выходной выпрямитель переделан по мостовой схеме. Использованы три диодных сборки MBR20100CT. Дроссель перемотан - диаметр кольца 27 мм, 50 витков в 2 провода ПЭЛ 1 мм. В качестве нелинейной нагрузки применена лампа накаливания 26V 0,12A. С ней напряжение и ток хорошо регулируются от нуля.
Для обеспечения устойчивой работы микросхемы изменены цепи коррекции. Для грубой и точной регулировок напряжения и тока применено особое подключение потенциометров. Такое подключение позволяет плавно изменять напряжение и ток в любом месте при любом положении потенциометра грубой регулировки.
Особого внимания требует шунт, провода для регулировки и измерения должны подключатся непосредственно к его выводам, так как напряжение, снимаемое с него невелико. На схеме эти подключения показаны фиолетовыми стрелками. Измеряемое напряжение для цепи регулирования снимается с делителя с коррекцией для устранения самовозбуждения в цепях управления.
Верхний предел установки напряжения подбираются резисторами R38, R39 и R40. Верхний предел установки тока подбирается резистором R13.
3. Для измерения тока и напряжения применен вольтметр-амперметр
За основу взята схема «Суперпростой амперметр и вольтметр на супердоступных деталях (автовыбор диапазона)» от Eddy71 .
В схему введена регулировка баланса ОУ при измерении тока, что позволило резко улучшить линейность. На схеме это потенциометр «Баланс ОУ», напряжение с которого поступает на прямой или инверсный входы (подбирается, куда подключить, на схеме обозначено зелеными линиями).
Автоматический выбор диапазона измерения реализован программно. Первый диапазон до 9,99A с указанием сотых долей, второй до 12A с указанием десятых долей ампера.
4. Программа для микроконтроллера написана на СИ (mikroC PRO for PIC)и снабжена комментариями.
Конструкция и детали
Конструктивно все элементы размещены в корпусе блока AT. Плата зарядного устройства закреплена на радиаторе с силовыми транзисторами. Сетевые разъемы убраны и на их месте установлен выключатель и выходные зажимы. Сбоку на крышке блока находятся резисторы установки напряжения и тока и индикатор вольтметра-амперметра. Закреплены они на фальшпанели с внутренней стороны крышки.Чертежи выполнены в программе Frontplatten-Designer 1.0. Междукаскадный трансформатор блока AT не переделывается. Выходной трансформатор блока AT тоже не переделывается, просто средний отвод, выходящий из катушки, отпаивается от платы и изолируется. Выпрямительные диоды заменены на новые, указанные в схеме.
Шунт взят от неисправного тестера и закреплен на изоляционных стойках на радиаторе с диодами. Плата для вольтметра-амперметра использована от «Суперпростого амперметра и вольтметра на супердоступных деталях (автовыбор диапазона)» от Eddy71
с последующей доработкой (перерезаны дорожки, согласно схемы).
Замеченные особенности недостатки
В качестве базового блока использован блок AT 200 W. К сожалению, он имеет довольно маленький радиатор для силовых транзисторов. При этом вентилятор подключен к напряжению 8 Вольт (для уменьшения создаваемого шума), поэтому токи больше 6 – 7 Ампер, снимать можно только кратковременно, во избежание перегрева транзисторов.Файлы
Файлы схем, плат, чертежей и исходники и прошивка▼ 🕗 10/01/13 ⚖️ 70,3 Kb ⇣ 521
