Как сделать блок питания из компьютерного

Лабораторный блок питания из БП АТ

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. Это относится только к АТ блокам питания, в которых нет дежурного источника. В ATX напряжение регулируется от 0 В.

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

Внимание: это первая статья про переделку блока питания. Читайте также вторую часть!

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, KIA494, AZ494AP, M5T494P, UTC51494, KA7500, AZ7500BP, IR3M02, МВ3759, КР1114ЕУ4 и др. аналогах) 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:

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:

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.

При переделке БП ATX, источник дежурного напряжения нужно сохранить. Во-первых, он будет питать достаточным напряжением ШИМ-контроллер при установке на выходе основного выпрямителя очень низкого напряжения (вплоть до 0 В). Во-вторых, от него можно запитать вентилятор, через 12 В стабилизатор. Характерные особенности переделки именно ATX БП изложены во второй части статьи.

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!

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. Рекомендую искать здесь. Я не исключаю, что, как и мне, вам придётся некоторые узлы срисовывать с платы.

Далее нужно выполнить несколько общих модификаций по установке недостающих частей и умощнению цепей первичного напряжения и инвертора. Рассмотрим на примере электрической схемы моего блока питания.

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:

Для модификации нам потребуется удалить все вторичные выпрямители, кроме одного (правда, заменив в нём почти все компоненты), удалить схему PS_ON (что бы БП ключался автоматически), переделать схему защиты, добавить схему управления, шунт (R1, входит в состав амперметра) и измерительные приборы. Элементы схемы POWER_GOOG тоже можно удалить. Теперь подробнее.

Для снятия выходного напряжения используется 12-ти вольтовая обмотка понижающего трансформатора T1. В наиболее мощных и качественных БП, цепи выпрямителя и фильтра +12 В уже имеют второй дроссель и достаточно места для установки электролитических конденсаторов. Но если в цепи фильтра +12 В нет второго дросселя, то лучший вариант — монтировать всё на месте 5-ти вольтового, а затем, перекинуть на него выводы обмотки 12 В. Ниже я опишу именно второй вариант.

Выпрямитель вторичных напряжений и фильтр, после переделки должны выглядеть следующим образом:

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 в процессе работы будет греться, то увеличьте число витков до 50-ти.

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 (обычно это несколько витков на ферритовом стержне).

8. Для питания вентилятора в БП AT 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.

Это самый простой способ получить «стабильные» +12 В в регулируемом БП AT для вентилятора. Если же вы переделываете БП ATX то используйте для питания вентилятора напряжение (12-22 В) дежурного источника напряжения, включив вентилятор, если требуется, через стабилизатор 12 В, например 7812. Только увеличьте ёмкости конденсаторов в этом источнике раз в 10. Подробнее этот вопрос изложен во второй части статьи.

Если в вашем БП вентилятор получал питание от схемы управления по температуре, то лучше сохранить её. Это уменьшит шум от работы БП при малых нагрузках.

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.

Если вы переделываете БП ATX, в котором имеется источник дежурного напряжения (+5V_SB), – сохраните его! В штатной схеме он используется как второй (параллельный) источник питания для ШИМ-контроллера (развязанный через диод). Это позволит сохранять высокое напряжение питания ШИМ, даже при низком напряжении на выходе блока питания (основного выпрямителя). Подробнее этот вопрос изложен во второй части статьи.

Схема защиты по превышению суммарной мощности остаётся без изменений. Вообще, в блоках питания встречается великое множество вариантов реализации схем защиты по превышению мощности. Не пытайтесь её переделать по этой схеме! Я лишь показал на примере схемы защиты своего БП. Сохраните вашу родную, добавив неё цепочку защиты от перенапряжения.

Изменяется только схема защиты от перенапряжения на выходе. Вот, окончательная схема:

При увеличении нагрузки на инверторе свыше допустимой, увеличивается ширина импульсов на обмотке связи 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.

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 резисторы R8, R9.

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:

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 от встроенного амперметра 75ШИП1500.5 с довольно низким сопротивлением – 1,5 миллиОма. 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.

Порядок действий следующий: сначала находите подходящий амперметр с собственным шунтом (внешним или внутреним), и его же используете в качестве измерительного шунта R7 схемы управления. Сопротивление шунта не важно – пределы регулировки тока потом можно выставить практически под любой шунт, изменением сопротивления R5 (и, при необходимости, – R6) в схеме управления, таким образом, чтобы максимальный предел регулировки стабилизации тока соответствовал 10 А. (Не пугайтесь, с некоторыми шунтами номиналы R5 и R6 получались 1,8 кОм и 30 кОм, соответственно.)

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, LM2902, KIA324, AN6564, HA17324, KA2504, TLE2024, К1401УД2 (у отечественного выводы питания расположены зеркально!), или использовать два сдвоенных – LM358, LM2904, MC4558, AN6561, HA17904, TLE2022, К1040УД1. 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.

Несколько улучшенный вариант блока управления приведён во второй части статьи.

Элементы регулировки R8 – R11, а также конденсаторы C2 и C3 расположены на небольшой отдельной плате, привинченной к передней панели блока питания. Все остальные элементы схемы расположены на свободном месте печатной платы блока питания. Если места на плате нет, то схему управления можно собрать на отдельной плате. Скачать печатную плату можно здесь.

Для подключения усилителей к ШИМ-контроллеру (DA2), нужно предварительно отпаять от него все штатные компоненты, идущие к выводам 1, 2, 3, 15 и 16. Конденсаторы C4 и C5 расположены в непосредственной близости от TL494 (по сути, в штатных местах).

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. Это отображено на схеме.

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. Идея оформления зависит 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.

Второй вариант лабораторного блока питания из БП ATX

Речь пойдёт о технологии переделки компьютерного блока питания (БП) в лабораторный БП.

Три года назад я опубликовал статью «Лабораторный блок питания из БП АТ», к которой читатели проявили огромный интерес! Стоит только сказать, что повторивших этот БП уже более 20 человек! Да не у всех получилось всё сразу, но я отвечал на комментарии к статье, помогая разобраться в проблемах. В итоге радость от работающего БП получили все!

Хочу сказать огромное спасибо моим читателям, что задавали вопросы! Во-первых, мои ответы на комментарии превратились в кладезь знаний для всех! Именно поэтому, я просил писать вопросы в статье, а не в личной переписке. Во-вторых, вы помогли мне усовершенствовать данную конструкцию! Ещё раз всем спасибо, кто задавал вопросы и высказывал предложения по усовершенствованию.

Отдельная благодарность Юрию Вячеславовичу Evergreen747 , который наравне со мною помогает отвечать на ваши многочисленные вопросы!

Тот блок питания делался много лет назад (намного раньше, чем была написана первая статья!). К тому же я переделал всего один экземпляр БП AT, и не было возможности набрать статистики по проблемам, которые могут встретиться в других вариантах таких блоков. Вы же мне очень помогли это сделать.

Недостатки первой конструкции лабораторного БП, прежде всего, связаны с отсутствием дежурного источника питания. Это выражается в том, что БП не держит низкое напряжение на выходе при малых токах нагрузки. Типично на холостом ходу выставить напряжение ниже 5…8 В не удаётся. Второе – это неустойчивая работа в режиме стабилизации тока, особенно в момент перехода из режима стабилизации напряжения: появляется пульсация выходного напряжения, иногда сопровождающаяся треском или писком…

Тот блок питания прекрасно подходит для питания мощных потребителей и зарядки аккумуляторных батарей, но для работы с маломощной электроникой, требующей низкого напряжения питания – он немного грубоват. Поэтому я сделал новый блок питания, внеся доработки, а старый перевёл на «постоянную работу» в гараж.

Новый вариант БП

Всё дальнейшее повествование будет основано на том, что вы хорошо изучили первую статью о переделке БП AT – я повторяться не буду, а расскажу лишь о модификациях прежней конструкции с практической стороны на примере создания нового БП. Так что кто не читал – идите по ссылке и изучайте. Первая статья для вас так и должна остаться «библией»!

Итак, разгребая хлам на работе, заинтересовал меня один БП ATX 400W: он не из самых современных, а выполнен на обычной TL494 (то, что нам нужно!), схема защиты – на LM339 (не плохо), у него добротный фильтр по питанию, крупный трансформатор, большая ёмкость конденсаторов в фильтре (470 мкФ 200 В), а также солидные радиаторы – что обещало действительно хорошую выходную мощность. Его я и препарировал!

Начал, естественно, с пылесоса… Затем, внимательнее изучил внутренности: выполнен он очень добротно – все входные цепи, выпрямитель сетевого напряжения, конденсаторы фильтра, силовые транзисторы преобразователя (MJE13009) уже стоят «по максимуму», значит умощнять его не придётся.

После включил его, нагрузив цепи +5V и +12V лампочками 12 В 35 Вт (очень удобно использовать миниатюрные галогеновые лампочки для люстр – они без проблем втыкаются прямо в разъёмы Mini-Fit) – работает! За минуту работы с такой нагрузкой при отключенном вентиляторе ничего не нагрелось – отлично.

Далее начал искать его принципиальную схему. Посмотрел основные моменты слаботочной части: хоть в нём и стоят две самые распространённые для БП ATX микросхемы (TL494 и LM339), но схема включения LM339 сильно отличалась (их действительно много вариантов). Защита по мощности через диод от среднего отвода запускающего трансформатора вела как раз к ней, а нам нужно её сохранить! Ничего страшного – начал срисовывать этот кусок схемы с печатной платы. Хуже нет копаться в чужом монтаже…

Ага, защита по превышению мощности выполнена на первом компараторе LM339, второй компаратор является триггером (защёлкой) и на него же заведена защита от перенапряжения. Выход защиты заведён на выв. 4 TL494 (что нам и нужно!). На двух оставшихся компараторах сделана индикация Power_Good. Схема включения БП (PS_ON) выполнена на двух транзисторах и также заведена на выв. 4. Удачная схема! Теперь ясно что оставить, а что удалить:

В данном случае мне повезло: схема защиты по мощности работает через выв. 4 TL494. Но если вы внимательно посмотрите на схему входных цепей защиты, то увидите, что сигнал со среднего вывода запускающего трансформатора через R20 и D22 поступает на два делителя напряжения, и первый из них (на резисторах 47 и 6,2 кОм) заведён также и на выв. 16 TL494, который нам нужно высвободить. В данном случае это грубая «аварийная защита», дублирующая схему на компараторах LM339 и её можно спокойно убирать, выпаяв этот делитель.

Второй же делитель (R48–R50), перед входом компаратора (выв. 7 LM339) нужно превратить в регулируемый, для возможности настройки порога срабатывания защиты. Для этого можно заменить постоянный резистор в любом из его плеч на подстроечный с номиналом в 2 раза больше. Я заменил резистор верхнего плеча (47 кОм) на подстроечный 100 кОм.

В схеме защиты от перенапряжения достаточно заменить стабилитрон ZD3, подключенный к цепи +12V на КС522А. Кстати, для проверки работоспособности этой защиты достаточно закоротить стабилитрон пинцетом – БП должен выключиться.

Если в вашем БП схема защиты выполнена с использованием второго компаратора TL494 (выв. 15 и 16), который нам нужно высвободить для петли регулировки тока – то рекомендую собирать самую распространённую и многократно проверенную схему защиты на двух транзисторах. Вот полная схема БП в хорошем разрешении, в котором используется данная схема защиты. А вот, что должно остаться от защиты:

Сигнал берётся от среднего вывода трансформатора T2, через диод D22 и далее по цепочке поступает на базу Q10. А с коллектора Q8 через диод D29 поступает на выв. 4 TL494. Также на базу Q10 заведена защита от перенапряжения с выхода выпрямителя: стабилитрон КС522А и резистор 1-1,5 кОм включенные последовательно.

Что касается выпрямителя и фильтра выходного напряжения, то здесь меня также ждала удача: выпрямитель +12V имел разводку на плате для размещения двух выпрямительных диодных сборок параллельно (зеркально, с каждой стороны радиатора) в корпусе TO-220. В схеме фильтра уже присутствовал второй дроссель (на ферритовом стержне) и имелось достаточное место для установки электролитических конденсаторов взамен штатных. Значит, делаем фильтр на его же месте, в соответствии с рекомендациями в первой статье.

Диодные сборки для выпрямителя подобрал SBR20100CT (20 А, 100 В, корпус TO-220) из имеющихся дома от других компьютерных БП. Установил два корпуса в параллель, как это и позволяла печатная плата.

Дроссель групповой фильтрации я выпаял, и смотал с кольца родные обмотки (обмотка +12V содержала 12 витков). После намотал новую обмотку эмалированным проводом Ø1,0 мм на этом же кольце – 25 витков в два провода, сложенных вместе — всё, как рекомендовано в первой статье. Это, как раз 2 слоя намотки: на внешней стороне кольца витки второго слоя располагаются между витками первого слоя. Мотать рекомендую «от середины» к каждому концу обмотки – так короче концы проводов которые нужно пропускать через кольцо. Провод нужно хорошо натягивать, что бы он плотно прилегал к кольцу.

У меня имеется много конденсаторов с промышленных плат 1500 мкФ 35 В – их я и поставил в фильтр взамен штатных. В принципе, такой ёмкости уже достаточно. Также добавил керамические конденсаторы параллельно им, и установил резистор 100 Ом 2 Вт для устойчивой работы БП без внешней нагрузки. Этот резистор должен быть поднят над платой на всю длину его выводов – он может нагреваться при установке предельных значений напряжения.

Единственное, что нужно не забыть сделать в БП ATX – это убрать цепь вольтдобавки от выпрямителя +12V, которая питает микросхему ШИМ TL494 (выв. 12). Обычно это диод или диод последовательно с резистором в несколько Ом. В отличие от штатной схемы – выходное напряжение нашего БП будет регулируемым, и эта цепь только добавит нестабильности питания для ШИМ. Пульсации на выходе от этого увеличиваются. Пусть ШИМ питается только от дежурного источника.

Стал просматривать ещё раз схемы на сайте и наткнулся на схему аналогичного БП… Бывает! Ничего общего в названии, но отличие лишь в порядке нумерации элементов на плате и значениях ёмкости больших электролитических конденсаторов (не удивительно, схема от БП мощностью 300 Вт) – остальное один в один. Покажу и на примере всей схемы, что было удалено, а что оставлено.

И так, силовая (высоковольтная) часть у нас в порядке. Выходной выпрямитель и фильтр подготовлен. Защита от превышения мощности и перенапряжения имеется. Схема выключения БП выпаяна. Осталось сделать схему управления.

На этом этапе рекомендую испытать БП

Это выявит возможные ошибки в переделанной части, позволит определиться с максимальной нагрузочной способностью БП, проверить температурный режим его элементов, и работу схемы защиты. Вы будете полностью уверены в полной работоспособности БП до установки платы управления.

Для этого нужно подключить простейший делитель напряжения из двух резисторов (15 и 4,7 кОм) и потенциометр (10…50 кОм) к первому компаратору TL494 (выв. 1 и 2), как показано на схеме ниже. Чтобы исключить влияние второго компаратора, выв. 16 нужно заземлить, а на выв. 15 подать небольшое напряжение. В некоторых БП это уже сделано – так что не торопитесь резать эти цепи! В моём БП в штатной схеме на выв. 15 было уже подано +5 В, а выв. 16 остался заземлён через резистор 6,2 кОм от бывшего делителя.

Пробное включение в сеть производите через лампу накаливания 220 В 100 Вт, включенную вместо предохранителя. Это позволит избежать выхода из строя силовых транзисторов. В случае превышения тока, лампа просто зажжётся, сохранив дорогостоящие транзисторы. Естественно, БП запитанный через лампочку не позволит нагрузить его, так что испытание под нагрузкой нужно производить уже без лампочки.

Сделайте пробное включение. Если БП не запускается, то проверяйте сначала наличие напряжения 300…310 В на конденсаторах сетевого выпрямителя, затем наличие напряжения питания +12 В (или выше), которое поступает от источника дежурного напряжения на вывод 12 TL494, и затем отсутствие напряжения на выв. 4 – если оно там присутствует, то значит, защита запрещает работу ШИМ. Если ошибок нет – то выходное напряжение будет плавно регулироваться потенциометром в диапазоне от 0 до 20…21 В. Если это так, то можно отключать лампочку, ставить предохранитель обратно и переходить к испытаниям БП под нагрузкой.

Но сначала позаботьтесь об охлаждении силовых элементов! Вентилятор можно расположить сбоку от радиаторов, что бы он их хорошо продувал. Питание на вентилятор можно взять от дежурного источника (с выхода выпрямителя, питающего TL494), убедившись, что там, около 12 В.

В качестве нагрузки БП я использую толстую (около 1 мм) нихромовую проволоку, подсоединяясь к ней «крокодилами». Сопротивление меняю – изменяя расстояние между точками подключения – получается классический реохорд. Достаточно 2 м длины. Проволока будет накаляться (иногда докрасна) – так что позаботьтесь, чтобы она свободно висела не соприкасалась с окружающими предметами. При нагрузках более 10 А, я использую две сложенные вместе проволоки.

Нагружайте БП постепенно, контролируя напряжение и ток! Следите за нагревом силовых элементов. Лучший вариант – когда при предельных мощностях радиатор с силовыми транзисторами, радиатор с выпрямительными диодами и дроссель на кольце нагреваются примерно в равной степени. Не забывайте, что радиатор силовых транзисторов находится под потенциалом сети питания!

Подавляющее большинство компьютерных БП тянет ток 10 А при напряжении 20 В, т.е. 200 Вт мощности по бывшей 12V обмотке. Лучший вариант – контролировать осциллографом скважность импульсов на вторичной обмотке. Пределом следует считать примерно 90% заполнение (не бойтесь, 100% не даст выставить логика работы TL494). У моего БП предельная мощность по этой обмотке составила 250 Вт. Порог срабатывания защиты я настроил на 220…230 Вт.

Нагрев элементов был не столь существенный и я пошёл дальше. Попробовал нагрузить БП током 20 А при напряжении 10 В (те же 200 Вт) – диоды выпрямителя и дроссель стали греться больше, но терпимо. И тогда я решил сделать предел регулировки тока 20 А. Это позволит в диапазоне выходных напряжений от 0 до 10 В нагружать БП током 20 А. Выше этого напряжения предельный ток будет спадать (это ограничит нам схема защиты по перегрузке) до уровня 10 А при 20 В. Например, при напряжении 14 В блок может отдать в нагрузку ток 16 А, что очень заманчиво!

Многие жалуются на треск и писк, при определённых напряжениях и токах нагрузки. Испытывая БП на различных нагрузках я тоже с этим столкнулся и решил глубже изучить этот вопрос.

Писк – это самовозбуждение в петле регулировки выходного напряжения: от выходной «+» клеммы, до выв. 1 TL494 (включая внутренний компаратор в ней, т.е. как бы до выв. 3 TL494). Самовозбуждение проявляется появлением пульсаций напряжения на выходных клеммах БП, что прекрасно видно осциллографом. Прежде всего, это связано с цепочками отрицательной обратной связи (ООС) между выв. 2 и 3 и выв. 15 и 3, которые определяют коэффициент усиления в петле регулировки. В своей первой конструкции я оттуда выбросил резисторы, а зря!

Нужно сохранить штатную цепочку между выв. 2 и 3 TL494. У меня в старой схеме (конденсатор 0,1 мкФ) не лучший вариант, нужно поставить туда конденсатор в районе 0,022…0,047 мкФ и резистор 33…68 кОм, включенные последовательно. Резистор нужно подобрать по минимуму самовозбуждения (писка). Вместо резистора я ставил подстроечный 100 кОм, и загоняя БП в режим максимального «писка» (подбирая сочетание выходного напряжения и тока нагрузки БП), меняя сопротивление этого резистора находил минимум (проще смотреть осциллографом амплитуду пульсаций на выходе БП). У меня, например, идеальная цепочка получилась при сочетании 0,033 мкФ и 43 кОм.

Позднее, аналогично я подобрал и номиналы в петле ООС регулировки тока – RC цепочку между выв. 15 и 3 TL494. У меня идеальная цепочка получилась при сочетании 0,15 мкФ и 4,7 кОм. Конденсаторы этих цепочек должны отличаться по ёмкости, иначе, при одинаковых цепочках, появляется самовозбуждение на границе перехода из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока – компараторы внутри TL494 начинают как бы «бороться» между собой, кому из них регулировать напряжение на выходе.

Также причиной самовозбуждения являются просадки напряжения по проводнику массы на плате между выпрямителем выходного напряжения и минусом питания TL494. Пробуйте соединить короткой толстой перемычкой (провод сечением не менее 1,5 мм²) средний вывод вторичной обмотки трансформатора (косичку), сидящий на земле, с землёй вблизи выв. 7 микросхемы TL494. Также точка, куда припаивается провод земли от переменных резисторов регулировки напряжения и тока должна быть выбрана вблизи выв. 7. Проверку лучше делать прямо на ходу: берёте кусок провода сечением 2,5 мм² длиной сантиметров 10-12, изгибаете дугой и пробуете соединять эти точки между собой.

Ну и третье – это наводки на провода цепи регулировки выходного напряжения от трансформатора – попробуйте повесить конденсатор 0,01 мкФ между выв. 2 и 7 (земля). Делайте именно в этом порядке! Т.к. иногда, установка перемычки, например, полностью убирает самовозбуждение, и после этого RC цепочку ООС уже не подобрать по минимуму.

В итоге я снизил размах пульсаций при токе нагрузки 10 А и напряжении 20 В в режиме стабилизации напряжения ниже 5 мВ, и в режиме стабилизации тока ниже 15 мВ. Это очень высокие показатели!

Плата управления

После испытания БП можно переходить к сборке платы управления. В первом варианте я отказался от использования дифференциального усилителя в петле регулировки тока, дабы уменьшить количество проводов. А зря! Коэффициент стабилизации тока оказался невысоким, плюс падение напряжения на проводах земли дополнительно вносило погрешность. Поэтому в новой схеме я включил оба операционных усилителя (ОУ) по дифференциальной схеме. Требования к типу ОУ остаются прежними, как написано в первой статье.

Усилитель в цепи регулировки напряжения (DA1.1) остался неизменным. При указанных номиналах резисторов (R1=R3 и R2=R4) предел регулировки напряжения соответствует 20,0 В. Для точной работы дифференциального усилителя нужно сохранять равенство этих сопротивлений в парах. Резисторы с номиналом 4,9 кОм составлены из двух, включенных последовательно (например, 3,9 и 1 кОм, или 4,7 кОм и 200 Ом и т.п.).

Усилитель в цепи регулировки тока собран по аналогичной дифференциальной схеме включения ОУ (DA1.2), что требует подключения его входов отдельными тонкими проводами непосредственно к клеммам шунта. Амперметр я использовал прежний SAH0012R-50, поэтому шунт остался точно таким же 75ШИП1-50-0.5 с сопротивлением 1,5 миллиОма. При этом шунте и указанных в схеме номиналах резисторов (R5=R7 и R6=R8) предел регулировки тока составляет 20 А. Чтобы уменьшить предел регулировки тока до 10 А нужно уменьшить сопротивление резисторов R5, R7 до 110 Ом. В случае использования амперметра с другим шунтом, отличающимся по сопротивлению, чтобы задать верхний предел регулировки тока, потребуется изменить сопротивление резисторов R5 и R7 (или R6 и R8), сохраняя равенство их сопротивлений между собой.

Индикацию перехода в режим стабилизации тока я перенёс в цепь регулировки напряжения, поменяв входы компаратора (DA1.4) между собой. В принципе – это не принципиально…

Как и в прошлой конструкции, переменные резисторы регулировки напряжения и тока (R10 и R11), а также R12–R14, C2 и C3 расположены на отдельной плате, расположенной на передней панели корпуса. Файл платы в формате Sprint-Layout можно скачать от сюда. Цепочки C4, R15 (штатная) и C5, R16 расположены на плате БП вблизи микросхемы TL494. Остальное расположено на отдельной плате, которую можно скачать от сюда. Монтаж выполнен на SMD элементах.

Хочу ещё раз подчеркнуть, что питание и землю на схему управления нужно брать от точек на плате БП в непосредственной близости от выв. 12 и 7 TL494. Земля к переменным резисторам регулировки тока и напряжения на передней панели также должна браться вблизи выв. 7 TL494. Корпус переменных резисторов должен быть заземлён.

Дежурный источник питания

Теперь поговорим о внутреннем питании ШИМ, платы управления, вольтметра, амперметра и вентилятора. В принципе, суммарный потребляемый ток этих элементов не высокий – его прекрасно потянет дежурный источник питания. Но нужно учитывать импульсный характер нагрузки, который имеет, прежде всего, вентилятор, и измерительные приборы (за счёт динамического режима работы светодиодных цифровых индикаторов). Пульсации в цепи питания ШИМ и платы управления нам ни к чему, поэтому их нужно развязать между собой.

Я пошёл ещё дальше: дежурный источник питания имеет два выхода: стабилизированный +5V_SB и второй, напряжением около 12 В, который стабилизирован параметрически (косвенно). Первый нам не нужен, а используется, как раз второй! Поэтому я перенёс цепи стабилизации напряжения с выхода +5V_SB на второй выход и настроил их на напряжение 12 В. (Если вам нужно для каких-либо целей +5 В, то можно установить интегральный стабилизатор LM7805 от этой цепи.)

Как видите, я использовал схему разводки фильтра питания цепи +5V_SB, которая содержит дроссель и второй электролитический конденсатор. Выпрямительный диод я использовал также от этой же цепи, просто припаял его анод к другому выводу обмотки!

С первого конденсатора фильтра берёт питание вентилятор. После дросселя, со второго конденсатора фильтра берут питание амперметр и вольтметр, а питание на TL494 и схему управления поступает через резистор R6 (сопротивлением 15…33 Ома) с третьего конденсатора (C1, штатный). Получилась отличная развязка по питанию!

Выключатель питания

Вы уже, наверное, заметили, что после подачи напряжения сети, дежурный источник запускается с задержкой. Выключается БП тоже «долго». Связано это и со временем заряда-разряда электролитических конденсаторов в выпрямителе сетевого напряжения. Поэтому я решил, что лучше выключать питание блока не по сети 220 В, а по внутреннему напряжению +12 В. Это будет принудительно останавливать работу ШИМ (TL494). Теперь блок питания моментально запускается, и практически мгновенно выключается. Обратите внимание на схеме, что внутренний нагрузочный резистор (R5) должен остаться включен до выключателя. Сетевой выключатель я всё же сохранил, но теперь он расположен на задней панели.

Управление оборотами вентилятора

Ну и последнее, что мне не нравилось в прежнем БП – это шум от работы вентилятора. В некоторых БП ATX имеется схема снижения шума, которая управляет напряжением питания вентилятора в зависимости от температуры. В моём новом БП на плате имелась разводка под эту схему, однако вентилятор был подключен напрямую от 12V. Срисовав разводку платы, покопавшись в схемах других БП, я нашёл требуемые номиналы элементов для этой схемы. В одном из современных БП я выпаял необходимый терморезистор (10 кОм), место под который было предусмотрено вблизи радиатора охлаждения выпрямительных диодов. Впаял всё это на свою плату в штатные места. Терморезистор дополнительно приклеил клеем к радиатору.

Я использовал вентилятор EC5015M12S (50х50 мм). Теперь на него подаётся начальное напряжение около 4,5 В – его практически не слышно. И только при разогреве элементов напряжение начинает подниматься соразмерно температуре. Вот теперь всё!

Новый БП я смонтировал в таком же корпусе с ручкой, и сохранил прежнюю компоновку внутренних частей. Дизайн передней панели остался практически неизменным – он хорошо себя зарекомендовал с точки зрения эргономики.

Если интересно, могу рассказать технологию изготовления передней панели в отдельной статье.

Блок питания получился настолько мощным и надёжным, что позволяет:

Блок питания в гараж своими руками из компьютерного БП

Всем привет.
Понадобился мне отдельный блок питания в гараж, чтобы не юзать аккумулятор автомобильный. Постоянно, что-то ковыряю, проверяю, изучаю. И торчать раком возле машины не удобно. Поэтому решил заиметь блок питания на 12В от розетки.
Решил взять для этих целей компьютерный блок питания потому, что он уже можно сказать готовый. Осталось сделать так, чтобы было удобно его использовать. Ну не я первый не я последний)) сказано сделано)

Взял блок на 350Вт благо по современным меркам он уже устаревший и достался мне бесплатно. По 12В линии он выдает аж целых 23А, что равно почти 280Вт. Аж целый насос автомобильный завести хватит и не вспотеет или зажечь 5 галогеновых лампочек на 55Вт каждая. То, что нужно подумал я.

Для того, чтобы запустить блок питания без компьютера достаточно соединить 2 провода, это зеленый и черный. И все. Блок сразу заработает.

На желтом проводе появится +12В, на красном +5В, оранжевый +3,3В. Пожалуй все, что мне надо. Ах да. на фиолетовом проводе будет всегда +5В, пока блок будет воткнут в ризетку, это дежурка.

Определившись с нужными проводами все лишнее иссекаю.

Оставил так:
зеленый и черный, через выключатель буду так влючать и выключать блок (можно и на прямую их соединить без выключателя)
несколько желтых проводов, для увеличения сечения.
парочку красных, для организации линии 5В и запитки USB. Сразу скажу, кто хочет подключить USB как положено к линии 5В и заряжать свой телефон, то больше 500-800мА вы не снимите с такого юсб. Потому, что современные устройства и зарядки на столько стали умные, что нужно их подключать через специальные модули зарядки и тогда телефон будет заряжаться как положено. Мне же нужен этот порт не совсем для зарядки поэтому мне пойдет и так.
к фиолетовому проводу я подцеплю светодиод для индикации, что блок работает. А на желтый провод повешу другой светодиод для индикации наличия питания на линиях. Не спрашивайте нафига так много, ну вот есть их у меня целая куча и решил приспособить)))

В общем берем паяльник и все паяйца хорошо, как по маслу)

Самое сложное для меня было проковырять в нужных местах отверстия.

A few moments later… Спустя какое-то время блок стал приобретать законченный вид. Вывел +12В, +5В и GND на отдельные бананы.

Ну вот собственно и все. Блок готов и протестирован. Напряжения все в пределах нормы меня все устраивает.

Все ссылки на инструменты, запчасти использованные в видео будут в описании под видео. И кстати, это мой первый видос на юбубе. Старался пипец как, оцените по братски)) конструктивная критика приветствуется. Вдруг мне понравится и буду дальше снимать)) Кароче тоже опыт интересный)

Кстати скоро я буду делать блок питания, типа лабораторного, с блэк джеком и крутилками. Тоже так по простому и без сложной теории.

Как сделать блок питания из компьютерного

СмартПульс — держите руку на пульсе высоких технологий! Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций

Главная — DIY (Сделай сам!) — Питание электронных устройств — Переделка старого компьютерного блока питания на напряжение 12 В

Статья-руководство

Переделка старого компьютерного блока питания на напряжение 12 В и в регулируемый блок питания

Казалось бы, зачем переделывать компьютерный блок питания на напряжение 12 В, если оно и так присутствует на его выходе «по определению»?!

Всё дело в том, что использовать одно только это напряжение практически невозможно: оно сильно «садится» под нагрузкой.

Собственно, именно из этого печального факта и родилась задача переделки старого компьютерного блока питания типа AT в блок питания на 12 Вольт. В порядке эксперимента я пытался завести от 200-ваттного блока питания AT автомобильный компрессор с целью накачки шин велосипеда в домашних условиях, но ничего из этого не вышло. Напряжение на 12-вольтовом выходе блока питания просело до 7 В; и компрессор вместо бодрого «др-р-р-р» выдал грустное «хлюп-хлюп-хлюп».

В статье разберём истоки проблемы, а затем эту проблему решим и разберём технические последствия этого решения.

Статья описывает только простые доработки блока питания, не требующие высоких знаний электроники или большого объёма механических работ. Но знание закона Ома и наличие «прямых рук» точно потребуется. 🙂

Кроме того, надо отметить, что далее описана доработка блока питания по одной из распространённых схем, но большинство других блоков питания имеют схожие схемы; и их также можно доработать по описанной методике (изменяется, в основном, расположение элементов на плате).

Всего будет описано несколько последовательных доработок. На какой из них остановиться — зависит от потребностей пользователя.

Так выглядит герой статьи, извлечённый из компьютера:

(кликнуть для увеличения, откроется в новом окне)

Основные идеи по переделке компьютерного блока питания будут действительны и для более современных блоков питания типа ATX , поскольку их главная силовая часть работает точно так же; но к ней добавлены канал +3.3 В и дополнительный постоянно включенный канал дежурного питания +5 В (необходим для расширения функциональности).

Существуют и более продвинутые блоки питания ATX с более совершенными схемами, но стоят они дорого; и их надо использовать по прямому назначению, а не переделывать во что-то иное.

Почему компьютерный блок питания плохо работает, если нагрузить только канал +12 В?

Истоки этой проблемы в том, что все напряжения в компьютерном блоке питания формируются от одного импульсного трансформатора, и потому связаны между собой.

Схемотехнически внутри блока питания в качестве опорного напряжения для стабилизации выбирается либо сумма нескольких выходных напряжений в определённых пропорциях, либо вообще только одно из них. В последнем случае именно оно и стабилизируется, а остальные формируются по принципу «что вышло, то вышло».

Следствием этого становятся разные эффекты ухода напряжений от своих номиналов в зависимости от того, в каких пропорциях нагружены каналы выходных напряжений.

Если, например, блок питания стабилизирован по каналу +5 В в качестве опорного, то при нагрузке только на этот канал напряжение на нём почти не меняется, а на остальных — немного повышается. Это происходит из-за того, что блок питания начинает подавать через импульсный трансформатор повышенную мощность для питания канала +5 В, в котором это повышение уходит в нагрузку; а в остальных каналах без нагрузки повышенная мощность никак не используется, что и приводит к повышению напряжения на холостом ходу в этих каналах.

Если этот же блок питания нагрузить не на канал +5 В, а на +12 В; то блок питания тоже начинает подавать повышенную мощность, но повышена она лишь в малой степени. Это повышение обусловлено тем, что нагрузка на канал +12 В приводит к снижению напряжения на канале и +5 В (у них общий трансформатор), которое блок питания стремится компенсировать. Но повышение мощности для компенсации потери напряжения в ненагруженном канале требуется лишь небольшое; а просадка напряжения в нагруженном канале +12 В происходит большая (ибо он не входит в контур стабилизации, и блок питания особо «не интересуется», что с этим каналом происходит).

В реальных компьютерах нагрузка по каналам +5 В и +12 В всегда существует одновременно, поэтому просадки и повышения напряжения значительно меньше выражены.

В том компьютерном блоке питания, который мы будем потрошить дорабатывать, изначально был использован вариант стабилизации по напряжению +5 В в качестве опорного.

Рассмотрим фрагмент схемы близкого по структуре блока питания:

Схема стабилизации напряжения построена на основе контроллера ШИМ TL494 (datasheet TL494) .

Полностью работу микросхемы TL494 рассматривать не будем, обратим внимание лишь на цепи, подключенные к выводам 1 и 2. Эти выводы — входы усилителя сигнала ошибки, который далее и управляет ШИМ-ом. Вывод 1 — прямой (неинвертирующий); вывод 2 — инвертирующий.

Цепи, окружающие вывод 2, формируют с помощью делителей из внутреннего опорного напряжения микросхемы (+5 В, вывод 14) величину напряжения, с которой далее сравнивается напряжение на выводе 1.

А напряжение на выводе 1, в свою очередь, формируется делением пополам из выходного напряжения в канале +5 V . В подавляющем большинстве блоков питания напряжение на выводах 1 и 2 устанавливается на уровне 1/2 от опорного Vref , т.е. на уровне 2.5 В.

Таким образом, происходит сравнение выходного напряжения блока питания с опорным, по результатам которого микросхема выдаёт более широкие или узкие импульсы ШИМ.

Итак, наша задача: поменять в этой схеме управление от канала +5 В на управление от канала +12 В. Тогда именно оно и будет стабилизироваться, и не будет просаживаться при подключении нагрузки. Правда, тогда при подключении нагрузки начнут «разъезжаться» остальные выходные напряжения, но масштаб этого бедствия определим экспериментально.

Для выполнения этой операции придётся пересчитать номиналы делителя в цепи вывода 1.

Пользуясь знаниями закона Ома, можно вывести такую формулу для замены резистора RX при его переключении на выход с другим напряжением:

RX=(U1/U0 — 1)*R0 = (12/2.5 — 1)*4.7K = 17.86K

Остаётся только найти нужный резистор на плате и поменять его; а также оторвать его от напряжения +5 В и подключить к напряжению +12 В.

Кстати, точно так же можно блок переделать и на другие напряжения, кроме 12 В. Но нужно помнить об ограничениях: напряжение в канале +12 В должно быть не ниже +7 В (так как от него питается микросхема TL494 ) и не выше 15 В (так как по цепям +12 В и -12 В установлены электролитические конденсаторы с номинальным напряжением 16 В, из них 1 В оставляем в запасе).

Дополнительный материал: несколько типовых схем компьютерных блоков питания типа AT : схема 1, схема 2, схема 3, схема 4, схема 5.

И пара типовых схем простых (недорогих) блоков питания типа ATX : схема 1, схема 2.

Практической реализацией этой переделки компьютерного блока питания займёмся в следующей главе.

Изучение конструкции компьютерного блока питания и его переделка на напряжение 12 В

Вскрываем крышку блока питания и коротко разберёмся с его основными элементами, сочетая описание назначения элементов с их критической оценкой:

1, 2 — Электролитические конденсаторы выпрямителя сетевого напряжения. Номинал каждого — 200 мкФ * 200 В. Они соединены последовательно, так что суммарная ёмкость получается всего 100 мкФ. Маловато будет!

3 — Диодный мост выпрямителя сетевого напряжения.

4 — Силовой импульсный трансформатор.

5 — Импульсный трансформатор, управляющий силовыми транзисторами в сетевой части. Сами транзисторы закреплены на «гребёнчатом» радиаторе.

6 — Сдвоенный диод Шоттки в выпрямителе канала +5 В.

7 — Два диода в выпрямителе канала +12 В. Диоды — обычные, а не Шоттки. Теплоотвод осуществляется конвекцией воздуха и теплопроводностью через ножки, припаянные к пластине, используемой в качестве радиатора. Всё очень плохо — и диоды, и отведение тепла от них.

8 — Микросхема DBL494 — полный аналог TL494 .

Также осмотр показал, что электролитические конденсаторы по цепям +5 В и -5 В имеют номинальное напряжение 10 В; а по цепям +12 В и -12 В — номинальное напряжение 16 В. То есть, они имеют хороший запас по напряжению, что должно исключить «бабахи» при повышении напряжения из-за подключения нагрузки только на канал +12 В.

Далее ищем на плате резистор, который берёт напряжение +5 В с выхода для подачи через делитель на TL494 . На следующем фото он обведён красной рамкой (представлено полное фото и фрагмент):

Вот этот резистор R213 и надо заменить на рассчитанный в предыдущей главе 17.86 кОм. По идее, можно поставить 18 кОм; но по какому-то странному стечению обстоятельств резистора такого номинала в моих закромах не нашлось. Пришлось впаять резистор 13 кОм последовательно с резистором 4.7 кОм, который уже имеется на плате (приподняв один из выводов которого).

Вот что получилось:

Но теперь ещё надо разрезать дорожку металлизации на плате, которая шла от резистора к выходу +5 В и пробросить проводник к выходу +12 В.

Эти операции — не сложные, вот что получилось:

Тонкой красной чёрточкой справа вверху показано место разрезки металлизации; а оранжевый провод протянут от места разрезки к выходу +12 В.

Из-за отклонения номиналов резисторов от расчетных напряжение на выходе оказалось не ровно 12 В, а 11.84 В (отклонение -1.3%). Такой результат можно считать хорошим.

Теперь осталось провести испытания того, что получилось.

Тест компьютерного блока питания, переделанного на напряжение 12 В

Программа тестирования будет включать работу блока питания под различными нагрузками с целью выяснения возможности отдачи максимального тока без перегрева компонентов блока в двух вариантах: с выключенной принудительной вентиляцией и с включенной.

Вариант с выключенной вентиляцией необходим для таких применений блока питания, в которых важно соблюдение тишины, например, для питания аудиотехники.

Вариант с включенной вентиляцией подойдёт для всех остальных общегражданских применений.

В качестве температурной границы за основу возьмём температуру в 100 градусов; температура будет контролироваться в помощью тепловизора.

В режиме без принудительной вентиляции предельный ток выхода без перегрева элементов составил 2.7 Ампера (мощность 32 Вт). Термоснимок в этом режиме:

Наиболее разогретыми оказались выпрямительные диоды канала +12 В (до 96 градусов); что вполне объяснимо и тем, что они — обычные (а не Шоттки), и тем, что у них — плохой тепловой контакт с радиатором (только припаянные к нему ножки).

Теперь — замеры напряжения в ненагруженных каналах, чтобы убедиться, что электролитические конденсаторы там не взорвутся:

Выход +5 В = +6.13 В;

Выход -5 В = -5.15 В;

Выход -12 В = -12.44 В.

Напряжения на ненагруженных каналах, как и ожидалось, ушли от своих номиналов, но уход оказался не опасным.

В режиме с принудительной вентиляцией предельный ток выхода без перегрева элементов составил 5 Ампер (мощность 60 Вт). Термоснимок в этом режиме:

Если сравнивать с предыдущим тепловым снимком (без вентиляции), то можно заметить, что все детали стали прохладнее, кроме всё тех же выпрямительных диодов: они разогрелись до 95.8 градусов. Хотя, если бы не вентиляция, они бы разогрелись ещё больше, и, что весьма вероятно, сгорели бы.

Теперь — снова замеры напряжения в ненагруженных каналах:

Выход +5 В = +6.3 В;

Выход -5 В = -5.3 В;

Выход -12 В = -12.8 В.

Уход напряжений тоже оказался не опасным.

На этом можно перейти к промежуточным итогам по первой доработке.

Промежуточные итоги переделки компьютерного блока питания на напряжение 12 В

С одной стороны, переделка удалась: компьютерный блок питания стал выдавать на выходе стабильное напряжение +12 В.

С другой стороны, требуемая практическая цель (обеспечить питание автомобильного компрессора) достигнута не была. Реальное потребление компрессора при напряжении питания 12 В было измерено и составило 11 А (а в характеристиках указано даже значение 14 А); а ток, отдаваемый переделанным блоком питания, оказался в два с лишним раза меньше.

Вина в этом в наиболее значительной степени принадлежит второсортным выпрямительным диодам в канале +12 В; и в меньшей степени — слишком малой ёмкости электролитических конденсаторов в выпрямителе сетевого напряжения.

Но и в таком виде блок питания может обеспечить мощность до 60 Вт, достаточную для питания разнообразной (но не любой) техники.

Можно ли «довести до ума» и получить более высокую мощность — покажут дальнейшие эксперименты по переделке (следующая глава).

По приведённой методике доработки можно переделать блок питания и на другие напряжения в пределах от +7 В до +15 В.

Важно: если при вскрытии блока питания в нём обнаружатся вздутые электролитические конденсаторы, то они подлежат обязательной замене: такие блоки питания долго не живут!

Переделка номер 2 — заменяем обычные диоды в блоке питания на диоды Шоттки

Следующая переделка — пробуем повысить КПД компьютерного блока, а также повысить его выходной ток в канале +12 В; для достижения обеих целей заменив выпрямительные диоды в этом канале с обычных на диоды Шоттки. Диоды Шоттки отличаются тем, что имеют примерно в 2-3 раза меньшее падение напряжения в прямом направлении, чем обычные диоды с тем же предельно-допустимым током.

Задача номер один при этом — добыть диоды. Простое решение — купить в магазине (отечественном или китайском). Но мы не ищем лёгких путей!

В поисках места, где бы можно было их добыть, взор упал на плату старого дохлого блока питания ATX мощностью 250 Вт (так было написано на корпусе, но вряд ли так было на самом деле).

В этом дохлом блоке плохо было всё: подозрительно маленький импульсный трансформатор; какие-то мелкие диоды, впаянные вместо приличного диодного моста в сетевом выпрямителе; потемневшие места на плате (перегрев или некачественный материал платы). В общем, сдох; туда ему и дорога!

На радиаторе закреплено четыре детали. Две из них оказались диодами, точнее, диодными сборками:

Левая диодная сборка состоит из обычных диодов на 6 Ампер; она нам не интересна. А правая диодная сборка состоит из двух диодов Шоттки с общим катодом; максимальный ток до 20 А (суммарно по двум диодам), обратное напряжение — до 40 В. Ура, подходит!

Кстати, в случае установки других диодов обратите внимание на величину обратного напряжения — оно тоже должно быть не менее 40 В.

Ножки у этой диодной сборки слегка погнуты враскоряку, именно так сборка и была впаяна в плату. Вероятно, на её месте должна быть впаяна более крупная сборка (рассчитанная на больший ток), но впаяли, что подешевле. Экономика должна быть экономной! (C) Л.И. Брежнев.

Ножки было решено не выпрямлять, чтобы лишними изгибами их не сломать.

Затем в металлической пластине, к которой в блоке питания были припаяны штатные цилиндрические диоды, было просверлено отверстие для крепления диодной сборки на диодах Шоттки. Процесс сверления оказался трудным: пластина оказалась не медной или алюминиевой (что дало бы хороший теплоотвод), а стальной (у которой теплопроводность значительно хуже).

Затем к пластине была прикручена диодная сборка с диодами Шоттки, и она была проводниками соединена параллельно штатным диодам (их выпаивать вовсе не обязательно, пусть остаются на правах небольшой помощи диодам Шоттки).

В итоге получилась такая конструкция, в которой ножки диодной сборки торчат вбок:

Если у пользователя не найдётся, откуда можно выломать диоды Шоттки, то есть два варианта действий.

Первый — переставить диоды Шоттки из канала +5 В в канал +12 В; а в канал +5 В поставить обычные диоды с допустимым током согласно ожидаемому потреблению (если этот канал вообще будет использоваться). Если канал не будет использоваться (что весьма вероятно), то просто установить любые диоды с допустимым током хотя бы в 1 А.

Второй вариант — купить в радиомагазине (при наличии) или на Алиэкспресс хорошие мощные сборки диодов Шоттки, например, STPS80150CW (он же 80CPQ150PBF, ток до 80 А, ссылка на Алиэкспресс). Цена — $3.5 за 5 шт. с учётом доставки. Эти диодные сборки — крупные (корпус TO-247 ), и не всегда может найтись достаточно места для их установки. Как вариант — менее мощные диоды STPS3045CT (30 А суммарно, 45 В) в корпусе TO-220 ( ссылка на Алиэкспресс). Цена — около $4 за десяток.

Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158

Теперь — испытания доработанного компьютерного блока питания.

Безопасная величина тока выхода по каналу +12 В повысилась до 9 А (при включении вентиляции). Может быть, можно было ток и ещё чуть выше поднять, но я не стал рисковать.

Тепловой снимок в этом режиме:

На этом снимке самой разогретой деталью оказалась даже не диодная сборка, а нагрузочный резистор канала минус 12 В, расположенный в правой части платы (в красном перекрестии).

Температура диодной сборки составила 71 градус (напоминаю, это с принудительной вентиляцией).

На этом тепловом снимке надо обратить внимание ещё на две детали.

Первая — это заметный нагрев фильтра выходных напряжений, намотанного на ферритовом кольце и расположенного на снимке справа вверху.

Вторая — существенный нагрев проводников, идущих к диодной сборке. Пожалуй, лучше было бы выбрать более толстые провода.

Была снята осциллограмма пульсаций на выходе:

Величина пульсаций — умеренная, 150 мВ (пик-пик). В принципе, желательно на выход припаять дополнительный электролитический конденсатор на 1000-3000 мкФ, это даст сразу два «плюса».

Во-первых, уменьшит величину пульсаций; а во-вторых, снизит реактивную нагрузку на тот конденсатор, который уже там есть. Высокая реактивная мощность вредна для электролитических конденсаторов и может привести к их ускоренной деградации.

Без принудительной вентиляции величина безопасного тока выхода блока питания составляет около 5 А; температура диодной сборки в этом случае составила 73 градуса.

И, наконец, последний вопрос: удалось ли с помощью такого дважды модернизированного блока питания запустить автомобильный компрессор?

Нет, не удалось. При включении блока питания ротор компрессора слегка дёргался, затем блок питания прекращал работу. Похоже, ему не понравился стартовый ток компрессора, который намного выше тока в режиме стабильного вращения. Ну что ж, будем «рыть» дальше!

Итоги 2-ой переделки компьютерного блока питания на напряжение 12 В

Переделка с заменой обычных диодов в канале +12 В на диоды Шоттки оказалась весьма полезной: увеличился до 9 А ток безопасной работы; при этом снизился нагрев в блоке питания, что полезно для повышения его надёжности.

Кроме того, повысился и ток в бесшумном режиме (с отключенной вентиляцией), что может быть полезно при использовании для питания аудиоаппаратуры.

Как первая, так и вторая доработки — очень простые и почти не требуют материальных затрат; да в отношения знания электроники высоких требований нет.

Идея для дальнейшей доработки — превращение в регулируемый блок питания.

Переделка номер 3 — превращаем блок питания в регулируемый

Сразу надо сказать, что превратить блок питания в регулируемый с широким диапазоном выходных напряжений предлагаемой простой переделкой не получится.

Диапазон возможных выходных напряжений будет ограничен как снизу, так и сверху, и довольно жестко.

Снизу диапазон ограничен напряжением 7 В — это напряжение питания микросхемы TL494 , которое берется путём выпрямления с той же обмотки трансформатора, что и выходное напряжение +12 В (которое теперь будет регулируемым).

А сверху оно ограничено напряжением массово установленных электролитических конденсаторов на напряжение 16 В (из которых 1 В вычитаем для создания необходимого резерва).

Кроме того, в блоке питания установлен вентилятор на номинальное напряжение 12 В (важно его не сжечь) и нагрузочные резисторы на выходах разных напряжений; установленные там для того, чтобы без нагрузки напряжение на выходах не подскакивало до опасных значений. Эти резисторы могут перегреваться (потребуется замена номиналов).

Итак, нам надо установить элемент регулировки. Один из возможных вариантов представлен на следующей схеме (он и будет далее реализован):

Переделка касается только части схемы, подключенной к выводу 1 микросхемы; всё остальное не трогаем. Все номиналы рассчитаны для регулировки в пределах 7 — 15 В.

Формально, исходя из «чистой теории», достаточно было бы только установить переменный резистор. Но реально добавлены ещё два элемента (резистор 100 кОм и конденсатор 62 пФ), предназначенные для борьбы с дребезгом контакта между ползунком переменного резистора и резистивным слоем.

Дало в том, что при вращении ручки резистора ползунок может на некоторое короткое время терять контакт с резистивной основой; и тогда на контакте 1 микросхемы возникнет ложное управляющее напряжение, что приведёт к неуправляемым всплескам выходного напряжения, которые могут повредить нагрузку (электронную аппаратуру).

Резистор 100 кОм не устраняет возможность всплесков, но делает их однонаправленными: при пропадании контакта напряжение на выходе блока питания может меняться только вниз! То есть, опасные повышения напряжения исключаются.

Конденсатор 62 пФ в случае потери контакта сглаживает возможные колебания напряжения из-за наводок в соединительных проводниках. При наличии нормального контакта наличием этого конденсатора можно пренебречь (постоянная времени RC- цепи при наличии контакта становится во много раз меньше периода колебаний в импульсном трансформаторе).

Все номиналы синхронно и пропорционально могут быть уменьшены в разумных пределах (так, чтобы не резисторы не грелись). Увеличивать номиналы не желательно, так как в этом случае повысится чувствительность схемы к наводкам.

Практическая реализация была выполнена древним, как мир, навесным монтажом:

Проводники, идущие к переменному резистору, скручены между собой (для уменьшения влияния наводок путём их взаимовычитания). Кроме того, к ним добавлен 4-ый проводник (синий), соединённый с землёй.

Вот как выглядела плата в целом после выполнения монтажа, но до окончательной сборки:

В таком виде плату уже можно включать для испытаний, но (внимание!) корпус переменного резистора должен быть на время испытаний заземлён, чтобы не «ловил» наводки, что может привести к несанкционированным скачкам напряжения на выходе.

Перед окончательной сборкой к плате был подключен миниатюрный цифровой вольтметр (цена — $1 на Алиэкспресс, обзор — здесь). Индикатор напряжения — вещь, необходимейшая регулируемым источникам питания!

Так выглядел доработанный компьютерный блок питания после сборки, но ещё без крышки:

А так он выглядит с передней стороны (если задней стороной считать ту, куда подключается шнур питания):

Цифровой вольтметр по-колхозному прикреплён на проволочках. Примитивно, но держится надёжно!

Во избежание замыканий между вольтметром и корпусом блока питания установлена прокладка из мягкого пористого материала.

И, наконец, пришла пора всё это сооружение включить:

Теперь — испытания получившегося регулируемого блока питания.

Минимальное напряжение на выходе составило 7.8 В, максимальное — 15.5 В.

Внутренний нагрузочный резистор на плате в канале -12 В при максимальном напряжении на выходе 15.5 В нагрелся до 116 градусов (с выключенной вентиляцией). Пожалуй, с выключенной вентиляцией лучше не поднимать напряжение выше 14 В (в этом случае температура составила 102 градуса).

С включенной вентиляцией этих проблем нет, разве только вентилятор при максимальном напряжении жужжит слишком сильно.

И, наконец, исполнилась мечта — запустить с помощью этого блока питания автомобильный компрессор. Но запускать его пришлось с хитростями: сначала надо его включить на минимальном выходном напряжении блока питания (7.8 В), а затем напряжение можно поднять до 10 В. В этом случае потребление тока достигает 9 А, при котором шина велосипеда накачивается уже достаточно бодро, но потребляемый ток до опасных значений ещё не доходит.

Теперь осталась последняя переделка этого блока питания — на двухполярное регулируемое напряжение!

Переделка номер 4 — превращаем блок питания в регулируемый двухполярный блок питания

Двухполярные блоки питания наиболее часто используются в усилителях низкой частоты, построенных по схеме с таким симметричным питанием. В этом есть свой позитив: во-первых, на выходе не требуются электролитические конденсаторы с большой ёмкостью; а во-вторых, при грамотной разводке платы и межплатных соединений это должно немного уменьшить искажения за счёт подавления чётных гармоник (в теории исчезающих в симметричном сигнале).

Второй вариант применения двухполярного источника питания — в качестве однополярного с двойным напряжением, где за «землю» принимается выход отрицательного напряжения. Но надо следить, чтобы оно нигде не замкнулось с реальной землёй, иначе — бабахи, фейерверки и прочие неприятности.

Собственно говоря, если от блока питания не требуется высокого выходного тока (т.е. до 0.5 А), то и дорабатывать ничего не надо: канал с напряжением минус 12 В там есть, и он будет работать нормально. Этот канал, по существу, работал в старых компьютерах только для обеспечения работы слаботочного интерфейса RS-232 , требующего двухполярного питания.

Но если от канала минус 12 В требуется высокий ток (более 0.5 А), то придётся блок питания доработать, и притом довольно существенно.

Напряжение минус 12 В в компьютерных блоках питания формируется от той же самой обмотки импульсного трансформатора, от которой формируется и напряжение +12 В. То есть, мощность в теории можно получить высокую.

Но на практике выходная мощность получается небольшой из-за слабости последующих после трансформатора компонентов в канале -12 В: слаботочных выпрямительных диодов, малой ёмкости электролитического конденсатора в выпрямителе и тонкого провода в фильтре. Все перечисленные элементы и будут объектами доработки; на следующем фото они показаны после доработки (обведены красной рамкой и пронумерованы):

Теперь — переделки конкретно по пунктам.

1. Замена выпрямительных диодов. Были выпаяны обычные диоды с максимально-допустимым током около 2 А, после чего установлены диоды Шоттки с максимально-допустимым током 8 А (обратное напряжение до 45 В). Тип диодов — 80SQ045NRLG. В российских радиомагазинах они стоят 100-150 рублей за штуку, а на Алиэкспресс — в десять раз дешевле (ссылка). Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158

Но есть нюанс: на Алиэкспресс они продаются не менее, чем по 50 шт.!

Впрочем, этот тип диодов — не догма.

На фото видно, что один из диодов удалось разместить горизонтально, а второй пришлось установить вертикально (из-за нехватки места, так как диоды оказались значительно крупнее их «предшественников»).

2. Сверху, где было более-менее удобное место доступа к площадкам +12 В, -12 В и «земли», были напаяны электролитические конденсаторы 1000 мкФ*25 В. Они соединены параллельно конденсаторам 1000 мкФ в канале +12 В и 470 мкФ в канале -12 В.

3. Доработка фильтра. На фотографии видна новая обмотка, намотанная толстым проводом в зелёной шелковой изоляции (такой нашелся в хозяйстве).

Через этот фильтр проходят все выходные напряжения блока питания, но толщина провода в обмотках для разных напряжений — разная. Для напряжения +5 В диаметр провода составил примерно 1.25 мм, для напряжения +12 В — 1 мм, а для напряжения минус 12 В — 0.6 мм.

Выводы обмотки для минус 12 В были выпаяны (и брошены в воздухе); а вместо этой обмотки поверх были намотаны 10 витков упомянутым зелёным проводом диаметром 0.9 мм. Число витков было посчитано по обмотке для +5 В. В принципе, эту обмотку можно было бы запараллелить со «старой» обмоткой для -12 В, но тогда было бы очень сложно выполнить монтаж (отпаять старую обмотку и бросить её в воздухе оказалось легче).

Итак, всё сделано; после чего для контроля функционирования блок питания был включен в двухполярном режиме под нагрузкой 3 А на каждую полярность.

Через несколько минут из блока питания пошел дым. 🙂

Как оказалось, дым пошел от цилиндрического дросселя, стоявшего в цепи -12 В. На следующем фото он обведён красной рамкой:

Его вскрытие показало, что этот дроссель намотан относительно тонким проводом (0.5 мм); количество витков — 52, намотанных в три слоя. Иными словами, создались все условия для выделения значительного тепла в малом объёме, что и привело к сильному перегреву вплоть до задымления.

Вместо него необходимо было установить дроссель, намотанный более толстым проводом и с более распределённой в пространстве обмоткой.

В качестве сердечника были выбраны ферритовые кольца, снятые с силовой части дохлой материнской платы:

Всего с материнки было снято два таких кольца; и на них был намотан «сдвоенный» дроссель:

Обмотка была выполнена проводом диаметром 0.9 мм (просто потому, что такой нашелся в хозяйстве), но можно было бы намотать и проводом 0.7-0.8 мм; тогда обмотка поместилась бы на одном кольце.

Индуктивность контролировалась универсальным тестером радиодеталей LCR-TC1, так, чтобы индуктивность нового дросселя равнялась индуктивности старого. Правда, точность прибора LCR-TC1 для таких небольших индуктивностей составляла всего один знак (0.06 миллиГенри).

Устанавливать же индуктивность «какая попала под руку» здесь нельзя, так как её величина влияет на напряжение в канале -12 В (чем индуктивность меньше, тем напряжение больше).

К этому надо добавить, что дроссели в каналах +12 В и -12 В устанавливаются не во всех компьютерных блоках питания, и, соответственно, не всегда эта возня с перемоткой дросселя может потребоваться.

После установки нового дросселя были проведены повторные испытания с нагрузкой 3 А на каждую полярность. Тепловой снимок показал, что перегрева не наблюдается:

Тепловой снимок был сделан при выключенной вентиляции (ибо основное назначение двухполярного режима — для питания аудиоаппаратуры, когда посторонний шум не желателен).

На снимке видно, что даже перемотанный дроссель остался самой разогретой деталью в блоке питания, но его температура (82.5 градусов) теперь уже не угрожает задымлением и прочими неприятностями.

На всякий случай была проверена симметричность выходных напряжений на холостом ходу после замены дросселя:

Напряжение в канале +12 В	Напряжение в канале -12 В
9 В	-9.9 В
12 В	-13.3 В
15 В	-16.6 В

При подключении симметричной нагрузки напряжения положительной и отрицательной полярности сближались по величине; разница не превышала 0.5 В.

Тем не менее, из таблицы следует, что изначально установленный на плате в канале -12 В электролитический конденсатор 470 мкФ*16 В желательно заменить на 25-вольтовый, что и было сделано (во избежание нештатных ситуаций).

При испытаниях двухполярного варианта был обнаружен парадокс: если нагрузить только один отрицательный канал даже небольшой нагрузкой в 1 А, то блок питания не включается! То есть, такой вариант применения блока — нерабочий (хотя и мало где может потребоваться).

Окончательный диагноз

Итак, путём относительно несложных переделок можно найти применение старому компьютерному блоку питания. В зависимости от потребностей пользователя, возможны 4 варианта переделок:

— Стабилизированный источник питания на 12 В с током выхода до 5 А;

— Стабилизированный источник питания на 12 В с повышенным КПД и током выхода до 9 А;

— Регулируемый стабилизированный источник питания на 7.8 . 15 В с индикацией выходного напряжения и током выхода до 9 А;

— Регулируемый двухполярный источник питания на ±7.8 . ±15 В с индикацией выходного напряжения и током выхода до 3 А по обеим полярностям одновременно (без включения вентиляции).

На какой из переделок остановиться — решает сам пользователь по своим желаниям и потребностям (излишние усилия ни к чему). В любом случае блок питания может обрести «вторую жизнь» и быть полезным в радиолюбительском и просто в домашнем хозяйстве.

Хотя переделки выполнены только на одном из вариантов компьютерного блока питания, они могут быть по аналогии выполнены и почти на любом другом блоке благодаря схожести схемно-технических решений на основе микросхемы TL494 .

Что осталось «за кадром» из того, что ещё можно было бы улучшить в этом блоке питания?

Пожалуй, ему явно не хватает системы автоматического включения вентилятора при прогреве. Причём организовать его можно очень просто — с помощью банального биметаллического термовыключателя (имеется на Алиэкспресс, ссылка и обзор).

Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158

Также надо отметить, что при любой из переделок канал +5 В блока питания становится нестабилизированным и выдаёт повышенное напряжение. Если же пользователю всё-таки, кроме напряжений 12-вольтовых каналов, требуется и напряжение +5 В, то его целесообразно получить из напряжения +12 В с помощью DC-DC преобразователя.

Спасибо за внимание!

Для создания тепловых снимков в обзоре использовался тепловизор UTi260M (обзор).

Осциллограмма была сфотографирована с экрана портативного осциллографа Hantek 2D72 (обзор).

Измерение индуктивности проводилось универсальным тестером радиодеталей LCR-TC1 (обзор).

Весь раздел «Сделай сам! ( DIY) » — здесь.

Ваш Доктор.
26 января 2023 г.

Вступайте в группу SmartPuls.Ru Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам

 Доктора! (Администрация сайта — контакты и информация)
Группа SmartPuls.Ru Контакте — анонсы обзоров, актуальные события и мысли о них