З комп'ютерного блоку живлення - лабораторний і зарядний пристрій

Наши партнеры ArtmMisto

У запропонованій статті автор ділиться досвідом переробки блоку живлення ATX LPQ2 номінальною потужністю 250 Вт в пристрій для зарядки свинцево-кислотних акумуляторних батарей і в лабораторний блок живлення з регульованим вихідним стабілізованою напругою 0 .., 30 В і регульованим обмеженням струму навантаження 0,1 .. . 10 А.

В даний час випускаються енергоємні комп'ютери, що вимагають блоки живлення підвищеної потужності. Старі блоки АТХ залишаються без діла, хоча свій ресурс ще не виробили. Вартість їх низька, знайти неважко. Оскільки конструкція блоків проста і однотипна, на їх основі можна виготовити ряд пристроїв харчування для різних електронних потреб. У цій статті описується виготовлення зарядного пристрою для свинцевих акумуляторних батарей та лабораторного джерела живлення з АТС блоків шляхом нескладних переробок і доробок. Особливу увагу приділено вузла обмеження струму і можливості регулювання його порога. Тут розглянуті варіанти блоків, основним компонентом яких є мікросхема TL494. Це найбільш часто зустрічається і просте для переробки виконання.

У багатьох статтях вже описувалися схожі конструкції, але не дивлячись на велику кількість переваг, вони мають досить істотними недоліками. Наприклад, в статті [1] описано непогане і дуже просте для повторення зарядний пристрій для автомобільних акумуляторних батарей. При повторенні конструкції з'ясувалося, що автор порадив відключити захист від перевищення максимальної потужності споживання від блоку живлення шляхом видалення ланцюгів і вузлів, пов'язаних з виведенням 4 мікросхеми TL494. На мій погляд, це не зовсім коректно, тому що при переробці можливі неприємні випадковості, результатом яких стане вихід з ладу комутуючих транзисторів. Крім того, при зменшенні опору навантаження струм не обмежується на певному значенні, а продовжує рости.

Пристрій, описане в [2], має інший недолік. Датчик струму включений в ланцюг загального проводу. Значить, цей провід повинен бути ізольований від корпусу. Багато автолюбителів використовують зарядний пристрій в гаражах, заряджають акумуляторну батарею, не виймаючи її з автомобіля. Випадкове торкання корпусів блоку і автомобіля призведе до замикання датчика струму і, як наслідок, відключення вузла його обмеження. Як датчики струму застосовані резистори завищеного опору, що підвищує рассеиваемую на них потужність і тим самим збільшує нагрівання елементів всередині корпусу.

Пропоноване пристрій вільно від цих недоліків. Воно забезпечує зарядку батареї струмом до 10 А, стабілізацію напруги на ній у міру зарядки на рівні 13,9 В, містить в основному деталі від переробляти блоку живлення, просто у виготовленні, в ньому збережені елементи захисту від перевантаження. Опір датчика струму - 10 мОм, що відповідає максимальній потужності, що розсіюється 1 Вт. Пристрій містить індикатор режиму обмеження струму. Під переробку годиться будь-який блок живлення AT ATX на основі мікросхеми TL494. В даному випадку використаний блок LPQ2 номінальною потужністю 250 Вт.

Мал. 1. Переробка комп'ютерного блоку живлення ( збільшити схему )

Схема переробки представлена на рис. 1. Нумерація деталей дана по порядку, так як в блоках харчування різних виробників вона відрізняється. Чи не показані запобіжник, токоог-ранічівающій терморезистор, дроселі мережевого фільтра, так як підключення цих деталей не змінено. Також не зображені вилучені компоненти. Додані деталі, а також змінені номінали виділені кольором.

Введена можливість обмеження струму навантаження шляхом включення другого підсилювача сигналу помилки мікросхеми TL494, який, як правило, виробниками блоків живлення не використовується. Підсилювач включений по инвертирующей схемою посилення негативного напруги [3]. Така схема включення застосована, по-перше, через можливість з'єднання загального проводу пристрою з корпусом, по-друге, практика показала більш стабільну роботу джерела живлення в усьому інтервалі напруги і струму, а по-третє, підсилювач має велику чутливість, що дозволяє застосувати датчик струму меншого опору і тим самим знизити падаючу на ньому потужність і, як наслідок, його нагрівання. Падіння напруги на датчику R24 прямо пропорційно протікає через нього струму. Воно через резистор R26 подається на вхід підсилювача. Розрахувати номінали резисторів можна за допомогою формули [3]
Iвих = (U0R26 / R17) / R24,

де Iвих - поріг обмеження вихідного струму; U0 - напруга джерела зразкового напруги мікросхеми TL494 (5 В); R17, R26 - опір елементів дільника сигналу помилки; R24 - опір датчика струму (0,01 Ом).

На компараторе DA2, який раніше використовувало для вироблення сигналу "Power Good", зроблений вузол індикації режиму обмеження струму навантаження. На неінвертуючий вхід компаратора подається напруга, пропорційне вихідного, а на інвертується - зразковому. Поки блок працює в режимі стабілізації напруги, напруга на неінвертуючий вході більше, ніж на інвертується, на виході компаратора - високий рівень, тому світлодіод HL1 погашений. Коли блок живлення виходить з режиму стабілізації напруги через обмеження струму навантаження, напруга на неінвертуючий вході зменшується, на виході компаратора встановлюється низький рівень, в результаті чого світлодіод HL1 включається, сигналізуючи про вихід з режиму стабілізації.

Перед початком роботи необхідно уважно вивчити конструкцію переробляти блоку. Виробники допускають різні "вільності", але, як правило, схема включення мікросхеми TL494 одна і та ж. Відмінності стосуються вузлів запуску, захисту та формування сигналу "Power Good".

Мікросхеми отримують напруга живлення від чергового джерела на транзисторі VT7, щоб зміни вихідної напруги не впливали на роботу мікросхем. Вузли формування сигналу "Power Good" видалені. Не підлягає видаленню вузол захисту від перевищення вихідної потужності на елементах VD1, С1, VT3, VT4, VD7, R1-R5, так як цей вузол запобігає виходу з ладу транзисторів VT1 і VT2 і тим самим підвищує надійність блоку живлення.

Після цього необхідно видалити випрямлячі, фільтри та інші елементи всіх вихідних ланцюгів, крім +12 В. Слід звернути увагу на діодні збірку, що стоїть в цьому ланцюзі. Вона повинна бути призначена для роботи зі середньовипрямлене струмом 10 А і зворотним напругою не менше 60 В. Це може бути MBR20100CT, BYV32 і аналогічні, в крайньому випадку можна використовувати діоди КД213Б, прикріпивши їх до теплоотводу через ізолюючі прокладки. Оксидний конденсатор С20 на виході необхідно замінити більш високовольтним на напругу 25 В.

Дросель L1 потрібно перемотати для виключення насичення його муздрамтеатру. З нього видаляють всі обмотки. Якщо на ньому є сліди обгорілої фарби, його не треба використовувати. Потім намотують нову обмотку джгутом з проводів діаметром 0,6 ... 1 мм до заповнення, при цьому індуктивність дроселя вийде достатньою для правильної роботи пристрою і знаходиться в межах 20 ... 70мкГн. Мотати дросель одним проводом великого діаметру або використовувати джгут з більш тонких проводів можна, але недоцільно. Для укладання більш товстого дроту будуть потрібні значні зусилля, а під час намотування джгутом з тонких проводів доведеться зачищати від лаку більше решт. Розрахувати число проводів в джгуті можна наступним чином. Допустима щільність струму в обмотці дроселя - близько 5 А / мм 2. Для струму 10 А необхідна площа перерізу проводу - 2 мм 2. Припустимо, під рукою є провід діаметром D = 0,8 мм. Значить, число проводів в джгуті складе
К = 2 / S = 8 / (πD2) = 4.
На кільцевому магнітопроводі дроселя уміщається 20 витків такого джгута. Для виключення роботи перетворювача в режимі переривчастого струму паралельно конденсатору С20 встановлена ​​мінімальна навантаження - резистор R36.

Як правило, перероблювані блоки були в експлуатації тривалий час. Висока температура всередині корпусу, можливо, несприятливо вплинула на параметри оксидних конденсаторів, збільшивши їх ЕРС. Тому рекомендується замінити їх новими. Елементи обмежувача струму R17, R24, R26 і вузол індикації на компараторе DA2 до першого включення краще не встановлювати. Це дозволить при наявності помилок звузити коло їх пошуку. Також перед початком експлуатації блоку движок підлаштування резистора R8 треба встановити у верхнє за схемою становище. Це необхідно для виключення появи підвищеної напруги на виході блоку живлення, що може привести до виходу з ладу оксидного конденсатора С20, резистора R36 або електродвигуна вентилятора М1.

Перше включення блоку краще зробити через лампу розжарювання потужністю 100 Вт, включену в розрив кабелю. Це запобіжить вибух конденсаторів, пробій мосту мережевого випрямляча, згоряння запобіжника, вихід з ладу комутуючих транзисторів VT5 і VT6, а також інші неприємні наслідки можливих помилок і несправностей. Якщо лампа яскраво мерехтить при включенні, несправний один або кілька діодів випрямного моста VD6. горить яскраво - замикання, пробій транзистора VT5 або VT6 (або обох). Лампа спалахнула і яскравість впала до ледве помітною - все в порядку, слід виміряти напругу на виході блоку живлення і встановити його рівним 13,0В, переміщаючи вниз (по схемі) движок підлаштування резистора R8.

Якщо перший запуск пройшов нормально, збирають вузол обмеження струму і вузол індикації. Для монтажу використані друковані провідники і звільнилися контактні площадки.

Резистор R24 виконаний з манганінового дроти, відрізаного від шунта несправного мультиметра. Вимірявши опір шунта і його довжину, можна обчислити довжину проводу необхідного опору по формулі
ℓ = ℓ іR / Rи,
де ℓ - необхідна довжина проводу шунта; ℓ і - його виміряна довжина; Rи - виміряний опір проводу; R - його необхідний опір.

Використання інших матеріалів небажано, так як при нагріванні опір датчика струму зміниться, в результаті зміниться поріг обмеження струму.

Для регулювання блоку в режимі стабілізації струму використовують вольтметр, амперметр на струм не менше 10 А і реостат. Замість реостата можна використовувати іншу еквівалентну навантаження, опір якої можна плавно регулювати, наприклад, описану в статті [4]. Включивши блок живлення і переміщаючи вгору за схемою движок підлаштований резистора R34 до гасіння світлодіода HL1, вимірюють напругу на виході і струм навантаження. Зменшують опір навантаження до переходу блоку в режим обмеження струму (за показниками приладів ток припинить збільшуватися, а напруга стане зменшуватися, почне випромінювати світлодіод HL1). Поріг обмеження струму можна коригувати підбіркою резистора R26. Далі, збільшуючи опір навантаження, домагаються включення режиму стабілізації напруги і знову переміщують движок резистора R34 до гасіння світлодіода HL1. Змінюючи опір навантаження, кілька разів проходять точку перемикання режимів і перевіряють роботу індикації, при необхідності коригуючи момент включення світлодіода підлаштування резистором R34.

Змінюючи навантаження від короткого замикання до холостого ходу, слід переконатися у відсутності паразитного самозбудження блоку (на частоті, що істотно відрізняється від частоти імпульсів, що генеруються мікросхемою DA1), а також у відсутності переривчастого режиму. Це можна визначити на слух (блок буде "верещати") або за допомогою осцилографа, контролюючи форму сигналу на висновках 8 або 11 мікросхеми DA1. Імпульси повинні бути чіткими, без перепадів, їх тривалість повинна змінюватися в залежності від віддається в навантаження потужності. Хоча ймовірність самозбудження мала, воно все-таки можливо. Якщо самозбудження виникає в режимі обмеження струму, слід підібрати конденсатор С12, якщо в режимі стабілізації напруги - елементи коректує ланцюга R18C9. Самозбудження може виникнути також через прихованих дефектів муздрамтеатру дроселя L1 або при недостатньому числі його витоків. У цьому випадку блок починає "верещати" поблизу точки перемикання режимів стабілізації.

При бажанні збільшити струм зарядки до 20 А рекомендується використовувати пятівольтную обмотку трансформатора, так як вона розрахована на більший струм. В цьому випадку потрібно випрямляч з середньою точкою замінити мостовим і використовувати випрямні діоди з бар'єром Шотки. Зворотна напруга на діодах не перевищить 30 В, тому можливе використання, наприклад, таких збірок, як MBR3045PT або 30CPQ045. Відповідно до вимог, необхідно намотати згладжує дросель, а опір датчика струму зменшити до 0,05 Ом, взявши більш товстий дріт.
На основі зарядного пристрою нескладно виготовити лабораторний джерело живлення з регулюванням вихідної напруги від 0 до 30 В і порогом обмеження струму від 0,1 до 10 А. Резистори R8-R10 видаляють, резистор R17 включають, як показано на рис. 2. Нумерація доданих елементів продовжена.

Для отримання вихідної напруги 30 В в якості випрямляча використовується міст з діодних зборок, підключених до 12-вольтової обмотці трансформатора Т2. Діодні збірки можна використовувати MBRB20100CT або аналогічні.

Оскільки в інтервалі напруги від 0 до 30 В підключення електродвигуна вентилятора до виходу пристрою викликає певні труднощі, він живиться від чергового джерела через обмежувальний резистор R40. Ємність згладжує конденсатора С21 збільшена до 100 мкФ. Опір резистора R36 - до 220 Ом. Оксидний конденсатор С20 застосований на номінальну напругу 63 В.

Для регулювання напруги доданий змінний резистор R39, порога обмеження струму - R38. Движок змінного резистора R39 з'єднаний з висновком 2 мікросхеми DA1. Чим більша напруга на цьому висновку, тим вище вихідна напруга. Поріг обмеження вихідного струму встановлюють движком змінного резистора R38. Змінні резистори R38 і R39 - будь-які з номінальним опором від 3,3 до 47 кОм. Перед їх установкою необхідно перевірити справність рухомого контактної системи. Також важливо не допустити перевищення максимально допустимого струму, споживаного від джерела зразкового напруги мікросхеми DA1 - 10 мА. Вузол індикації залишений без змін.

При налагодженні необхідно підібрати резистор R31 для установки максимального вихідного напруги і резистор R26 для установки максимального порога обмеження струму. Обов'язково перевірити відсутність паразитного самозбудження джерела живлення і, якщо воно виникне, вжити заходів щодо його усунення, як описано вище для зарядного пристрою.

Радіо, №3, 2012р В. АНДРЮШКЕВІЧ, г. Тула

ЛІТЕРАТУРА
1. Шумілов М. Комп'ютерний блок живлення - зарядний пристрій. - Радіо, 2009 №1, С. 38,39.
2. Мітюрев С. Імпульсний блок живлення на базі БП ПК. - Радіо, 2004, № 10, с. 32 34.
3. Головков А. В., Любицкий В. Б. Блоки живлення для системних модулів типу IBM PC-XT / AT-М .: "ЛАД і Н", 1995.
4. Нечаєв І. Універсальний еквівалент навантаження. - Радіо, 2005, № 1, с. 35.