Наши партнеры ArtmMisto
Хороший лабораторний блок живлення - це досить дороге задоволення і не всім радіоаматорам воно по кишені.
Проте в домашніх умовах можна зібрати непоганий по характеристикам блок живлення, який цілком впорається і з забезпеченням харчування різних радіоаматорських конструкцій, і так само може служити і зарядним пристроєм для різних акумуляторів.
Збирають такі блоки живлення радіоаматори, як правило з комп'ютерних БП АТХ , Які всюди доступні і дешеві.
У цій статті приділено мало уваги самої переробці АТС, так як переробити комп'ютерний БП для радіоаматора середньої кваліфікації в лабораторний, або для якихось інших цілей, як правило, не складає особливих труднощів, а ось у початківців радіоаматорів виникає з цього приводу багато питань. В основному які деталі в БП потрібно видалити, які залишити, що додати, щоб такий БП перетворити в регульований, ну і так далі.
Ось спеціально для таких радіоаматорів, я хочу в цій статті докладно розповісти про переробку комп'ютерних блоків живлення АТХ в регульовані БП, які можна буде використовувати і як лабораторний блок живлення, і як зарядний пристрій.
Для переробки нам знадобиться справний блок живлення АТХ, який виконаний на ШІМ контролері TL494 або його аналогах.
Схеми блоків живлення на таких контролерів в принципі відрізняються один від одного не сильно і все в основному схожі. Потужність блоку живлення не повинна бути меншою за ту, яку плануєте в майбутньому знімати з переробленого блоку.
Давайте розглянемо типову схему блоку живлення АТХ, потужністю 250 Вт. У блоків харчування "Codegen" схема майже не відрізняється від цієї.
Схеми всіх подібних БП складаються з високовольтної та низьковольтної частини. На малюнку друкованої плати блоку живлення (нижче) з боку доріжок, високовольтна частина відділена від низьковольтної широкої порожній смугою (без доріжок), і знаходиться праворуч (вона менше за розміром). Її ми чіпати не будемо, а будемо працювати тільки з низьковольтної частиною.
Це моя плата і на її прикладі я Вам покажу варіант переробки БП АТХ.
Низьковольтна частина розглянутої нами схеми, складається з ШІМ контролера TL494, схеми на операційних підсилювачах, яка контролює вихідні напруги блоку харчування, і в разі їх невідповідності - дає сигнал на 4-ю ніжку ШІМ контролера на вимикання блоку живлення.
Замість операційного підсилювача на платі БП можуть бути встановлені транзистори, які в принципі виконують ту ж саму функцію.
Далі йде випрямна частина, яка складається з різних вихідних напруг, 12 вольт, +5 вольт, -5 вольт, +3,3 вольта, з яких для наших цілей буде необхідний тільки випрямляч +12 вольт (жовті вихідні дроти).
Решта випрямлячі і супутні їм деталі необхідно буде видалити, крім випрямляча "вартівні", який нам знадобиться для харчування ШІМ контролера і куллера.
Випрямляч вартівні дає два напруги. Зазвичай це 5 вольт і друге напруга може бути в районі 10-20 вольт (зазвичай близько 12-ти).
Ми будемо використовувати для харчування Шиман другий випрямляч. До нього також підключається і вентилятор (кулер).
Якщо це вихідна напруга буде значно вище 12-ти вольт, то вентилятор підключати до цього джерела треба буде через додатковий резистор, як буде далі в розглянутих схемах.
На схемі нижче, я помітив високовольтну частину зеленої лінією, випрямлячі "вартівні" - синьою лінією, а все інше, що необхідно буде видалити - червоним кольором.
Отже все, що позначено червоним кольором - Випаюємо, а в нашому випрямлячі 12 вольт міняємо штатні електроліти (16 вольт) на більш високовольтні, які будуть відповідати майбутньому вихідній напрузі нашого БП. Також необхідно буде випаять в ланцюзі 12-ої ніжки ШІМ контролера і середньої частини обмотки трансформатора - резистор R25 і діод D73 (якщо вони є в схемі), і замість них в плату впаяти перемичку, яка на схемі намальована синьою лінією (можна просто замкнути діод і резистор НЕ випаюючи їх). У деяких схемах цьому ланцюзі може і не бути.
Далі в обв'язки Шиман на першій його нозі залишаємо тільки один резистор, який йде до випрямителю +12 вольт.
На другий і третій нозі Шиман - залишаємо тільки задати RC ланцюжок (на схемі R48 C28).
На четвертій нозі Шиман залишаємо тільки один резистор (на схемі позначений як R49. Так, ще в багатьох схемах між 4-ої ногою і 13-14 ніжками Шиман - зазвичай коштує електролітичний конденсатор, його (якщо він є) теж не чіпаємо, так як він призначений для м'якого старту БП. У моїй платі його просто не було, тому я його поставив.
Ємність його в стандартних схемах 1-10 мкФ.
Потім звільняємо 13-14 ніжки від всіх з'єднань, крім з'єднання з конденсатором, і також звільняємо 15-ю і 16-ю ніжки Шиман.
Після всіх виконаних операцій у нас повинно вийти наступне.
Ось як це виглядає у мене на платі (нижче на малюнку).
Дросель групової стабілізації я тут перемотав дротом 1,3-1,6 мм в один шар на рідному осерді. Помістилося десь близько 20-ти витків, але можна цього не робити і залишити той, що був. З ним теж все добре працює.
На плату я так само встановив інший навантажувальний резистор, який у мене складається з двох паралельно включених резисторів по 1,2 кОм 3W, загальний опір вийшло 560 Ом.
Рідний навантажувальний резистор розрахований на 12 вольт вихідної напруги і має опір 270 Ом. У мене вихідна напруга буде близько 40-ка вольт, тому я поставив такий резистор.
Його потрібно розраховувати (при максимальному вихідному напрузі БП на холостому ходу) на струм навантаження 50-60 мА. Так як робота БП зовсім без навантаження не бажана, тому він і ставиться в схему.
Вид плати з боку деталей.
Тепер що необхідно буде нам додати в підготовлену плату нашого БП, щоб перетворити його в регульований блок живлення;
В першу чергу, щоб не попалити силові транзистори, нам потрібно буде вирішити проблему стабілізації струму навантаження і захист від короткого замикання.
На форумах по переробці подібних блоків, зустрів таку цікаву річ - при експериментах з режимом стабілізації струму, на форумі pro-radio, учасник форуму DWD привів таку цитату, наведу її повністю:
"Я якось розповідав, що не зміг отримати нормальну роботу ДБЖ в режимі джерела струму при низькому опорному напрузі на одному з входів підсилювача помилки ШІМ контролера.
Більш 50мВ - нормально, а менше - немає. В принципі, 50мВ це гарантований результат, а в принципі, можна отримати і 25мВ, якщо постаратися. Менше - ніяк не виходило. Працює не стійке і збуджується або збивається від перешкод. Це при плюсовом напрузі сигналу з датчика струму.
Але в даташіте на TL494 є варіант, коли з датчика струму знімається негативна напруга.
Я переробив схему на цей варіант і отримав відмінний результат.
Ось фрагмент схеми.
Власне, все стандартно, крім двох моментів.
По-перше, краща стабільність при стабілізації струму навантаження при мінусових сигналі з датчика струму це випадковість чи закономірність?
Схема прекрасно працює при опорному напрузі в 5мВ!
При позитивному сигналі з датчика струму стабільна робота виходить тільки при більш високих опорних напружених (не менше 25мВ).
При номіналах резисторів 10Ом і 10КОм ток стабілізувався на рівні 1,5 А аж до КЗ виходу.
Мені ток потрібен більше, з цього поставив резистор на 30Ом. Стабілізація вийшла на рівні 12 ... 13А при опорному напрузі 15мВ.
По-друге (і найцікавіше), датчика струму, як такого у мене немає ...
Його роль виконує фрагмент доріжки на платі довжиною 3 см і шириною 1 см. Доріжка покрита тонким шаром припою.
Якщо в якості датчика використовувати цю доріжку на довжині 2 см, то струм стабілізується на рівні 12-13А, а якщо на довжині 2,5 см, то на рівні 10А. "
Так як цей результат виявився краще стандартного, то і ми підемо таким-же шляхом.
Для початку потрібно буде отпаять від мінусового проводу середній висновок вторинної обмотки трансформатора (гнучку косу), або краще не випаюючи її (якщо дозволяє печатка) - перерізати друковану доріжку на платі, яка з'єднує її з мінусовим дротом.
Далі потрібно буде впаяти між розрізом доріжки струмовий датчик (шунт), який буде з'єднувати середній висновок обмотки з мінусовим дротом.
Шунти найкраще брати з несправних (якщо знайдете) стрілочних ампервольтметри (цешек), або з китайських стрілочних або цифрових приладів. Виглядають вони приблизно так. Цілком достатньо буде шматка довгою 1,5-2,0 см.
Можна звичайно спробувати поступити і так, як написав вище DWD, тобто якщо доріжка від коси до загального проведення достатньої довжини, то спробувати її використовувати в якості токового датчика, але я цього робити не став, у мене плата попалася іншої конструкції, ось така, де позначені червоною стрілкою дві дротові перемички, які з'єднували висновок коси із загальним проводом, а між ними проходили друковані доріжки.
Тому після видалення зайвих деталей з плати, я випаяв ці перемички і на їх місце упаяв струмовий датчик від несправної китайської "цешки".
Потім на місце припаяв перемотаний дросель, встановив електроліт і навантажувальний резистор.
Ось ка виглядає шматок плати у мене, де я червоною стрілкою позначив встановлений струмовий датчик (шунт) на місці дротяної перемички.
Потім окремим проводом необхідно цей шунт з'єднати з ШІМом. З боку коси - з 15-ої ніжкою Шиман через резистор 10 Ом, а 16-ю ніжку Шиман з'єднати з загальним проводом.
За допомогою резистора 10 Ом можна буде підібрати максимальний вихідний струм нашого БП. На схемі DWD варто резистор 30 Ом, але почніть поки з 10-ти Ом. Збільшення номіналу цього резистора - збільшує максимальний вихідний струм БП.
Як я вже раніше говорив, вихідна напруга блоку живлення у мене близько 40-ка вольт. Для цього я перемотав собі трансформатор, але в принципі годі й перемотувати, а підвищити вихідну напругу іншим способом, але для мене цей спосіб виявився зручніше.
Про все це я розповім трохи пізніше, а поки продовжимо і почнемо встановлювати на плату необхідні додаткові деталі, щоб у нас вийшов працездатний блок живлення або зарядний пристрій.
Ще раз нагадаю, що якщо у Вас на платі між 4-ої і 13-14 ніжками Шиман не стояло конденсатор (як в моєму випадку), то його бажано додати в схему.
Так само потрібно буде встановити два змінних резистора (3,3-47 кОм) для регулювання вихідної напруги (V) і струму (I) і з'єднати їх з наведеної нижче схемою. Провід з'єднання бажано робити якомога коротше.
Нижче я навів тільки частина схеми, яка нам необхідна - в такій схемі простіше буде розібратися.
На схемі новоустановлені деталі позначені зеленим кольором.
Схема знову встановлених деталей.
Наведу трохи пояснень по схемі;
- Самий верхній випрямляч - це вартівня.
- Величини змінних резисторів показані, як 3,3 і 10 кОм - стоять такі, які знайшлися.
- Величина резистора R1 вказана 270 Ом - він підбирається по необхідному обмеження струму. Починайте з малого і у Вас він може виявитися зовсім інший величини, наприклад 27 Ом;
- Конденсатор С3 я не помітив, як знову встановлені деталі в розрахунку на те, що він може бути присутнім на платі;
- Помаранчевої лінією позначені елементи, які може доведеться підбирати або додавати в схему в процесі налагодження БП.
Далі розбираємося з рештою 12-ти вольта випрямлячем.
Перевіряємо, яку максимальну напругу здатний видати наш БП.
Для цього тимчасово отпаиваем від першої ноги Шиман - резистор, який йде на вихід випрямляча (за схемою вище на 24 кОм), потім потрібно включити блок в мережу, попередньо з'єднати в розрив будь-якого мережевого проводу, в якості запобіжника - звичайну лампу розжарювання 75-95 пн. Блок живлення в цьому випадку видасть нам максимальна напруга, на яке він здатний.
Перш, ніж включати блок живлення в мережу, переконайтеся, що електролітичні конденсатори в вихідному випрямлячі замінені на більш високовольтні!
Всі подальші включення БП робити тільки з лампою розжарювання, вона вбереже БП від аварійних ситуацій, в разі будь-яких допущених помилок. Лампа в цьому випадку просто загориться, а силові транзистори залишаться цілими.
Далі нам потрібно зафіксувати (обмежити) максимальна вихідна напруга нашого БП.
Для цього резистор на 24 кОм (за схемою вище) від першої ноги Шиман, міняємо тимчасово на підлаштування, наприклад 100 кОм, і виставляємо їм необхідне нам максимальну напругу. Бажано виставити так, що б воно було менше відсотків на 10-15 від максимальної напруги, яке здатний видати наш БП. Потім на місце підлаштування резистора впаяти постійний.
Якщо Ви плануєте цей БП використовувати в якості зарядного пристрою, то штатну діодні збірку використовувану в цьому випрямлячі, можна залишити, так як її зворотна напруга 40 вольт і для зарядного пристрою вона цілком підійде.
Тоді максимальна вихідна напруга майбутнього зарядного потрібно буде обмежити вище описаним способом, в районі 15-16 вольт. Для зарядного пристрою 12-ти вольтів АКБ це цілком достатньо і підвищувати цей поріг не потрібно.
Якщо плануєте використовувати Ваш перероблений БП в якості регульованого блоку харчування, де вихідна напруга буде більше 20-ти вольт, то ця збірка вже не підійде. Її потрібно буде замінити на більш високовольтну з відповідним струмом навантаження.
Собі на плату я поставив дві збірки в паралель з 16 ампер і 200 вольт.
При конструюванні випрямляча на таких збірках, максимальна вихідна напруга майбутнього блоку живлення може бути від 16-ти і до 30-32 вольт. Все залежить від моделі блоку живлення.
Якщо при перевірці БП на максимально-видавамое напруга, БП видає напругу менше планованого, і кому то потрібно буде більше напруги на виході (40-50 вольт наприклад), то потрібно буде замість діодним - збірки зібрати діодний міст, косу отпаять від свого місця і залишити висіти в повітрі, а мінусовій висновок діодного моста з'єднати на місце випаяною коси.
Схема випрямляча з доданими мостом.
З доданими мостом вихідна напруга блоку живлення буде в два рази більше.
Дуже добре для діодного моста підходять діоди КД213 (з будь-якою літерою), вихідний струм з якими може досягати до 10-ти ампер, КД2999А, Б (до 20-ти ампер) і КД2997А, Б (до 30-ти ампер). Найкраще звичайно останні.
Всі вони виглядають ось так;
Потрібно буде в такому випадку продумати кріплення діодів до радіатора і ізоляцію їх один від одного.
Але я пішов іншим шляхом - просто перемотав трансформатор і обійшовся, як говорив вище. двома діодними збірками в паралель, так як на платі було для цього передбачено місце. Для мене цей шлях виявився простіше.
Перемотати трансформатор особливих труднощів не становить і як це зробити - розглянемо нижче.
Для початку Випаюємо трансформатор з плати і дивимося по платі, до яких висновків припаяні 12-ти вольт обмотки.
В основному зустрічаються двох видів. Такі, як на фото.
Далі потрібно буде розібрати трансформатор. Простіше звичайно буде впоратися з меншими за розміром, але і більші теж піддаються.
Для цього потрібно очистити сердечник від видимих залишків лаку (клею), взяти невелику ємність, налити в неї води, покласти туди трансформатор, поставити на плиту, довести до кипіння і "поварити" наш трансформатор 20-30 хвилин.
Для менших трансформаторів це цілком достатньо (можна і менше) і подібна процедура абсолютно не зашкодить сердечника і обмоток трансформатора.
Потім, притримуючи сердечник трансформатора пінцетом (можна прямо в тарі) - гострим ножем пробуємо від'єднати феритову перемичку від Ш-образного сердечника.
Робиться це досить легко, так як лак розм'якшується від такої процедури.
Далі так само акуратно, пробуємо звільнити каркас від Ш-образного сердечника. Це теж досить просто робиться.
Потім змотуємо обмотки. Спочатку йде половина первинної обмотки, в основному близько 20-ти витків. Змотуємо її і запам'ятовуємо напрям намотування. Другий кінець цієї обмотки можна і не поїти від місця його з'єднання з іншою половиною первинки, якщо це не заважає подальшій роботі з трансформатором.
Потім змотуємо все вторінкі. Зазвічай идет 4 витка відразу обох половин 12-ти вольтів обмоток, потім 3 + 3 витка 5-ти вольтів. Все змотуємо, отпаиваем від вісновків и наметовому нову обмотку.
Нова обмотка буде містіті 10 + 10 вітків. Наметовому ее проводом, діаметром 1,2 - 1,5 мм, або набором більш тонких проводів (легше мотаті) відповідного перетин.
Початок обмотки пріпаюємо до одного з вісновків, до якіх булу припаяна 12-ти вольт обмотка, мотаємо 10 вітків, напрямок намотування роли НЕ грає, виводимо відведення на "косу" і в тому ж напрямку, что и починаєм - мотаємо ще 10 вітків и кінець пріпаюємо на что остался Висновок.
Далі ізолюємо вторінку и наметовому на неї, змотану нами Ранее, одному половину первинки, в тому ж напрямку, як вона булу намотана Ранее.
Збіраємо трансформатор, упаюємо в плату и перевіряємо роботу БП.
Якщо в процесі регулювання напруги виникають якісь сторонні шуми, писки, тріски, то щоб позбутися від них, потрібно буде підібрати RC-ланцюжок, обведений помаранчевим еліпсом нижче на малюнку.
У деяких випадках можна зовсім прибрати резистор і підібрати конденсатор, а в деяких без резистора не можна. Можна буде спробувати додати конденсатор, або таку ж RC ланцюжок, між 3 і 15 ніжками Шиман.
Якщо це не допомагає, то потрібно встановити додаткові конденсатори (обведені помаранчевим), номінали їх приблизно 0,01 МКФ. Якщо це мало допомагає, то встановити ще і додатковий резистор 4,7 кОм від другої ноги Шиман до середнього висновку регулятора напруги (на схемі не показаний).
Потім потрібно буде навантажити вихід БП, наприклад автомобільної лампою ват на 60, і спробувати регулювати струм резистором "I".
Якщо межі регулювання струму буде мало, то потрібно збільшити номінал резистора, який йде від шунта (10 Ом), і знову спробувати регулювати струм.
Не слід ставити замість цього резистора підлаштування, змінюйте його величину, тільки установкою іншого резистора з більшим чи меншим номіналом.
Може трапитися так, що при збільшенні струму - лампа розжарювання в ланцюзі мережевого проводу загориться. Тоді потрібно зменшити струм, вимкнути БП і повернути номінал резистора до попереднього значення.
Ще, для регуляторів напруги і струму, найкраще спробувати придбати регулятори СП5-35, які бувають з дротяними і жорсткими висновками.
Це аналог багатооборотних резисторів (всього на півтора обороту), вісь якого поєднана з плавним і грубим регулятором. Регулюється спочатку "Плавно", потім коли у нього закінчується межа, починає регулюватися "Грубо".
Регулювання такими резисторами дуже зручна, швидка і точна, набагато краще, ніж многооборотніком. Але якщо їх дістати не вдасться, то придбайте звичайні багатооборотні, такі наприклад;
Ну ось ніби я все Вам і розповів, що планував довести по переробці комп'ютерного БП, і сподіваюся, що все зрозуміло і дохідливо.
Якщо у когось виникнуть якісь питання по конструкції блоку живлення, задавайте їх ТУТ на форумі.
Удачі Вам в конструюванні!
