Кухтецкий С.В. – Способы подстройки частоты лабораторного инвертора

Как сделать высокочастотный индукционный нагреватель своими руками – схема простого индуктивного горна для нагрева металла электричеством

Сейчас мы узнаем как сделать своими руками индукционный нагреватель, который можно использовать для разных проектов или просто для удовольствия. Вы сможете мгновенно плавить сталь, алюминий или медь. Вы можете использовать её для пайки, плавления и ковки металлов. Вы можете использовать самодельный индуктивный нагреватель и для литья.

Мое учебное пособие охватывает теорию, компоненты и сборку некоторых из важнейших компонентов.

Инструкция большая, в ней мы рассмотрим основные шаги, дающие вам представление о том, что входит в такой проект, и о том, как его спроектировать, чтобы ничего не взорвалось.

Для печи я собрал очень точный недорогой криогенный цифровой термометр. Кстати, в тестах с жидким азотом он неплохо себя показал против брендовых термометров.

Шаг 1: Компоненты

Основные компоненты высокочастотного индукционного нагревателя для нагрева металла электричеством — инвертор, драйвер, соединительный трансформатор и колебательный контур RLC. Вы увидите схему чуть позже. Начнем с инвертора. Это — электрическое устройство, которое изменяет постоянный ток на переменный. Для мощного модуля он должен работать стабильно. Сверху находится защита, которая используется, чтобы защитить привод логического элемента МОП-транзистора от любого случайного перепада напряжения. Случайные перепады вызывают шум, который приводит к переключению на высокие частоты. Это приводит к перегреву и отказу МОП-транзистора.

Линии с большой силой тока находятся внизу печатной платы. Много слоев меди используются, чтобы позволить им пропускать более 50А тока. Нам не нужен перегрев. Также обратите внимание на большие алюминиевые радиаторы с водяным охлаждением с обеих сторон. Это необходимо, чтобы рассеивать тепло, вырабатываемое МОП-транзисторами.

Изначально я использовал вентиляторы, но чтобы справиться с этой мощностью, я установил небольшие водяные насосы, благодаря которым вода циркулирует через алюминиевые теплоотводы. Пока вода чистая, трубки не проводят ток. У меня также установлены тонкие слюдяные пластины под МОП-транзисторами, чтобы гарантировать отсутствие проводимости через стоки.

Шаг 2: Схема инвертора

Это схема для инвертора. Схема на самом деле не такая сложная. Инвертированный и неинвертированный драйвер повышает или понижает напряжение 15В, чтобы настроить переменный сигнал в трансформаторе (GDT). Этот трансформатор изолирует чипы от мосфетов. Диод на выходе мосфета действует для ограничения пиков, а резистор минимизирует колебания.

Конденсатор C1 поглощает любые проявления постоянного тока. В идеале, вам нужны самые быстрые перепады напряжения на цепи, так как они уменьшают нагрев. Резистор замедляет их, что кажется нелогичным. Однако если сигнал не угасает, вы получаете перегрузки и колебания, которые разрушают мосфеты. Больше информации можно получить из схемы демпфера.

Диоды D3 и D4 помогают защитить МОП-транзисторы от обратных токов. C1 и C2 обеспечивают незамкнутые линии для проходящего тока во время переключения. T2 — это трансформатор тока, благодаря которому драйвер, о котором мы поговорим далее, получает обратный сигнал от тока на выходе.

Шаг 3: Драйвер

Эта схема действительно большая. Вообще, вы можете прочитать про простой маломощный инвертор. Если вам нужна большая мощность, вам нужен соответствующий драйвер. Этот драйвер будет останавливаться на резонансной частоте самостоятельно. После того, как ваш металл расплавится, он останется заблокированным на правильной частоте без необходимости какой-либо регулировки.

Если вы когда-либо строили простой индукционный нагреватель с чипом PLL, вы, вероятно, помните процесс настройки частоты, чтобы металл нагревался. Вы наблюдали за движением волны на осциллографе и корректировали частоту синхронизации, чтобы поддерживать эту идеальную точку. Больше не придется этого делать.

В этой схеме используется микропроцессор Arduino для отслеживания разности фаз между напряжением инвертора и емкостью конденсатора. Используя эту фазу, он вычисляет правильную частоту с использованием алгоритма «C».

Я проведу вас по цепи:

Сигнал емкости конденсатора находится слева от LM6172. Это высокоскоростной инвертор, который преобразует сигнал в красивую, чистую квадратную волну. Затем этот сигнал изолируется с помощью оптического изолятора FOD3180. Эти изоляторы являются ключевыми!

Далее сигнал поступает в PLL через вход PCAin. Он сравнивается с сигналом на PCBin, который управляет инвертором через VCOout. Ардуино тщательно контролирует тактовую частоту PLL, используя 1024-битный импульсно-модулированный сигнал. Двухступенчатый RC-фильтр преобразует сигнал PWM в простое аналоговое напряжение, которое входит в VCOin.

Как Ардуино знает, что делать? Магия? Догадки? Нет. Он получает информацию о разности фаз PCA и PCB от PC1out. R10 и R11 ограничивают напряжение в пределах 5 напряжений для Ардуино, а двухступенчатый RC-фильтр очищает сигнал от любого шума. Нам нужны сильные и чистые сигналы, потому что мы не хотим платить больше денег за дорогие мосфеты после того, как они взорвутся от шумных входов.

Шаг 4: Передохнём

Это был большой массив информации. Вы можете спросить себя, нужна ли вам такая причудливая схема? Зависит от вас. Если вы хотите автонастройку, тогда ответ будет «да». Если вы хотите настраивать частоту вручную, тогда ответ будет отрицательным. Вы можете создать очень простой драйвер всего лишь с таймером NE555 и использовать осциллограф. Можно немного усовершенствовать его, добавив PLL (петля фаза-ноль)

Тем не менее, давайте продолжим.

Шаг 5: LC-контур

К этой части есть несколько подходов. Если вам нужен мощный нагреватель, вам понадобится конденсаторный массив для управления током и напряжением.

Во-первых, вам нужно определить, какую рабочую частоту вы будете использовать. Более высокие частоты имеют больший скин-эффект (меньшее проникновение) и хороши для небольших объектов. Более низкие частоты лучше для больших объектов и имеют большее проникновение. Более высокие частоты имеют большие потери при переключении, но через бак пройдет меньше тока. Я выбрал частоту около 70 кГц и дошел до 66 кГц.

Мой конденсаторный массив имеет ёмкость 4,4 мкФ и может выдерживать более 300А. Моя катушка около 1мкГн. Также я использую импульсные пленочные конденсаторы. Они представляют собой осевой провод из самовосстанавливающегося металлизированного полипропилена и имеют высокое напряжение, высокий ток и высокую частоту (0.22 мкФ, 3000В). Номер модели 224PPA302KS.

Читайте также:
Электронная система управления подвеской горного велосипеда своими руками

Я использовал две медные шины, в которых просверлил соответствующие отверстия с каждой стороны. Паяльником я припаял конденсаторы к этим отверстиям. Затем я прикрепил медные трубки с каждой стороны для водного охлаждения.

Не берите дешевые конденсаторы. Они будут ломаться, и вы заплатите больше денег, чем если бы вы сразу купили хорошие.

Шаг 6: Сборка трансформатора

Если вы внимательно читали статью, вы зададите вопрос: а как управлять LC-контуром? Я уже рассказывал об инверторе и контуре, не упоминая, как они связаны.

Соединение осуществляется через соединительный трансформатор. Мой от Magnetics, Inc. Номер детали — ZP48613TC. Adams Magnetics также является хорошим выбором при выборе ферритовых тороидов.

Тот, что слева, имеет провод 2мм. Это хорошо, если ваш входной ток ниже 20А. Провод перегреется и сгорит, если ток больше. Для высокой мощности вам нужно купить или сделать литцендрат. Я сделал сам, сплетя 64 нити из проволоки 0.5мм. Такой провод без проблем может выдержать ток 50А.

Инвертор, который я показал вам ранее, принимает высоковольтный постоянный ток и изменяет его на переменные высокие или низкие значения. Эта переменная квадратная волна проходит черезч соединительный трансформатор через переключатели мосфета и конденсаторы связи постоянного тока на инверторе.

Медная трубка из емкостного конденсатора проходит через нее, что делает ее одновитковой вторичной обмоткой трансформатора. Это, в свою очередь, позволяет сбрасываемому напряжению проходить через конденсатор емкости и рабочую катушку (контур LC).

Шаг 7: Делаем рабочую катушку

Один из вопросов, который мне часто задавали: «Как ты делаешь такую изогнутую катушку?» Ответ — песок. Песок будет препятствовать разрушению трубки во время процесса изгиба.

Возьмите медную трубку от холодильника 9мм и заполните ее чистым песком. Перед тем, как сделать это, закройте один конец какой-нибудь лентой, а также закройте другой после заполнения песком. Вкопайте трубу соответствующего диаметра в землю. Отмерьте длину трубки для вашей катушки и начните медленно наматывать её на трубу. Как только вы сделаете один виток, остальные будет сделать несложно. Продолжайте наматывать трубку, пока не получите количество желаемых витков (обычно 4-6). Второй конец нужно выровнять с первым. Это упростит подключение к конденсатору.

Теперь снимите колпачки и возьмите воздушный компрессор, чтобы выдуть песок. Желательно делать это на улице.

Обратите внимание, что медная трубка также служит для водного охлаждения. Эта вода циркулирует через емкостный конденсатор и через рабочую катушку. Рабочая катушка генерирует много тепла от тока. Даже если вы используете керамическую изоляцию внутри катушки (чтобы удерживать тепло), вы по-прежнему будете иметь чрезвычайно высокие температуры в рабочем пространстве, нагревающие катушку. Я начну работу с большим ведром ледяной воды и через некоторое время она станет горячей. Советую заготовить очень много льда.

Шаг 8: Обзор проекта

Выше представлен обзор проекта на 3 кВт. Он имеет простой PLL-драйвер, инвертор, соединительный трансформатор и бак.

Видео демонстрирует 12кВт индукционный горн в работе. Основное различие заключается в том, что он имеет управляемый микропроцессором драйвер, более крупные МОП-транзисторы и теплоотводы. Блок 3кВт работает от 120В переменного тока; блок 12 кВт использует 240В.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Лабораторный источник постоянного напряжения из блока питания

Несколько недель назад мне для некого опыта потребовался источник постоянного напряжения 7V и силой тока в 5A. Тут-же отправился на поиски нужного БП в подсобку, но такого там не нашлось. Спустя пару минут я вспомнил о том, что под руки в подсобке попадался блок питания компьютера, а ведь это идеальный вариант! Пораскинув мозгами собрал в кучу идеи и уже через 10 минут процесс начался.

Для изготовления лабораторного источника постоянного напряжения потребуется:
— блок питания от компьютера
— клеммная колодка
— светодиод
— резистор

150 Ом
— тумблер
— термоусадка
— стяжки

Блок питания, возможно, найдётся где-то не нужный. В случае целевого приобретения — от $10. Дешевле я не видел. Остальные пункты этого списка копеечные и не дефицитные.

Из инструментов понадобится:
— клеевой пистолет a.k.a. горячий клей (для монтажа светодиода)
— паяльник и сопутствующие материалы (олово, флюс. )
— дрель
— сверло диаметром 5мм
— отвертки
— бокорезы (кусачки)

Изготовление

Итак, первое, что я сделал — проверил работоспособность этого БП. Устройство оказалось исправным. Сразу можно отрезать штекера, оставив 10-15 см на стороне штекера, т.к. он вам может пригодиться. Стоит заметить, что нужно рассчитать длину провода внутри БП так, чтобы его хватило до клемм без натяжки, но и чтобы он не занимал всё свободное пространство внутри БП.

Теперь необходимо разделить все провода. Для их идентификации можно взглянуть на плату, а точнее на площадки, к которым они идут. Площадки должны быть подписаны. Вообще есть общепринятая схема цветовой маркировки, но производитель вашего БП, возможно, окрасил провода иначе. Чтобы избежать «непоняток» лучше самостоятельно идентифицировать провода.

Вот моя «проводная гамма». Она, если я не ошибаюсь, и есть стандартной.
С жёлтого по синий, думаю, ясно. Что означают два нижних цвета?
PG (сокр. от “power good“) — провод, который мы используем для установки светодиода-индикатора. Напряжение — 5В.
ON — провод, который необходимо замкнуть с GND для включения блока питания.

В блоке питания есть провода, которые я здесь не описывал. Например, фиолетовый +5VSB. Этот провод мы использовать не будем, т.к. граница силы тока для него — 1А.

Пока провода нам не мешают, нужно просверлить отверстие для светодиода и сделать наклейку с необходимой информацией. Саму информацию можно найти на заводской наклейке, которая находится на одной из сторон БП. При сверлении нужно позаботиться о том, чтобы металлическая стружка не попала вовнутрь устройства, т.к. это может привести к крайне негативным последствиям.

На переднюю панель БП я решил установить клеммную колодку. Дома нашлась колодка на 6 клемм, которая меня устроила.

Читайте также:
Полезное приспособление. Плавный пуск с регулировкой напряжения от 30 В до 220 В.

Мне повезло, т.к. прорези в БП и отверстия для монтажа колодки совпали, да еще и диаметр подошел. Иначе, необходимо либо рассверливать прорези БП, либо сверлить новые отверстия в БП.

Колодка установлена, теперь можно выводить провода, снимать изоляцию, скручивать и лудить. Я выводил по 3-4 провода каждого цвета, кроме белого (-5V) и синего (-12V), т.к. их в БП по одному.


Первый залужен — вывел следующий.


Все провода залужены. Можно зажимать в клемме.

Устанавливаем светодиод

Я взял обычный зелёный индикационный светодиод обычный красный индикационный светодиод (он, как выяснилось, несколько ярче) . На анод (длинная ножка, менее массивная часть в головке светодиода) припаиваем серый провод (PG), на который предварительно насаживаем термоусадку. На катод (короткая ножка, более массивная часть в головке светодиода) припаиваем сначала резистор на 120-150 Ом, а к второму выводу резистора припаиваем черный провод (GND), на который тоже не забываем предварительно надеть термоусадку. Когда всё припаяно, надвигаем термоусадку на выводы светодиода и нагреваем ее.


Получается вот такая вещь. Правда, я немного перегрел термоусадку, но это не страшно.

Теперь устанавливаю светодиод в отверстие, которое я просверлил еще в самом начале.

Заливаю горячим клеем. Если его нет, то можно заменить супер-клеем.

Выключатель блока питания

Выключатель я решил установить на место, где раньше у блока питания выходили провода наружу.


Измерял диаметр отверстия и побежал искать подходящий тумблер.


Немного покопался, и нашел идеальный выключатель. За счёт разницы в 0,22мм он отлично встал на место. Теперь к тумблеру осталось припаять ON и GND, после чего установить в корпус.

Основная работа сделана. Осталось навести марафет.


Хвосты проводов, которые не использованы нужно изолировать. Я это сделал термоусадкой. Провода одного цвета лучше изолировать вместе.


Все шнурки аккуратно размещаем внутри.


Прикручиваем крышку, включаем, бинго!

Этим блоком питания можно получить много разных напряжений, пользуясь разностью потенциалов. Учтите, что такой приём не прокатит для некоторых устройств.
Вот тот спектр напряжений, которые можно получить.
В скобках первым идёт положительный, вторым — отрицательный.
24.0V — (12V и -12V)
17.0V — (12V и -5V)
15.3V — (3.3V и -12V)
12.0V — (12V и 0V)
10.0V — (5V и -5V)
8.7V — (12V и 3.3V)
8.3V — (3.3V и -5V)
7.0V — (12V и 5V)
5.0V — (5V и 0V)
3.3V — (3.3V и 0V)
1.7V — (5V и 3.3V)
-1.7V — (3.3V и 5V)
-3.3V — (0V и 3.3V)
-5.0V — (0V и 5V)
-7.0V — (5V и 12V)
-8.7V — (3.3V и 12V)
-8.3V — (-5V и 3.3V)
-10.0V — (-5V и 5V)
-12.0V — (0V и 12V)
-15.3V — (-12V и 3.3V)
-17.0V — (-12V и 5V)
-24.0V — (-12V и 12V)




Вот так мы получили источник постоянного напряжения с защитой от КЗ и прочими плюшками.

Рационализаторские идеи:
— использовать самозажимные колодки, как предложили тут, либо использовать клеммы с изолированными барашками, чтобы не хватать в руки отвёртку лишний раз.

Переделка компьютерного блока питания в лабораторный с регулировкой напряжения

Часто при модернизации компьютера вполне исправный блок питания остается не у дел. Его мощности недостаточно для запитки новых комплектующих. У тех, кто занимается апгрейдом железа, таких устройств может накопиться много. Встает дилемма: утилизировать БП или найти для них практическое применение. Одним из способов дать источнику питания компьютера вторую жизнь – сделать из него лабораторный блок питания с регулируемым выходным напряжением и настраиваемым ограничением по току. Выполнить такую переделку можно своими руками.

Маркировка проводов блока питания компьютера

С потребителями внутри корпуса компьютера БП соединяется с помощью жгутов с разъемами. Принят стандарт, по которому маркировка каждого питающего напряжения производится проводником с соответствующим цветом изоляции.

Цвет провода Напряжение, В
Черный 0 В (земля, общий провод)
Красный +5
Оранжевый +3,3
Желтый +12
Белый -5
Синий -12

Кроме силовых цепей, в жгутах присутствуют проводники с сигналами управления (их можно найти на разъеме, идущем к материнской плате).

Цвет провода Название Функция Уровень напряжения
Зеленый Power_ON Сигнал от материнской платы – разрешение на включение +5 вольт в отсутствие разрешения, 0 вольт при получении сигнала на подачу напряжения
Серый Power_good, Power_OK Сигнал на материнскую плату – все напряжения в норме +5 вольт
Фиолетовый Stand by Дежурное напряжение, присутствует всегда, если на БП подано 220 вольт +5 вольт, служит для питания цепей включения ПК и питания схемы ШИМ внутри БП
Коричневый Sense Регулировка напряжения 3,3 вольта 3,3 вольта

Большинство цепей для переделки в ЛБП не понадобятся, в процессе работы их надо будет обрезать.

Что понадобится для изготовления

Более 90% комплектующих для лабораторника в компьютерном блоке питания уже есть. Оставшиеся придется подбирать под конкретную схему (элементы недорогие и их будет немного), но обязательно понадобятся:

  • два потенциометра для регулировки напряжения и тока;
  • несколько оксидных конденсаторов на напряжение не ниже 35 вольт (лучше 50+) емкостью, соответствующей штатной емкости элементов канала +12 вольт (или больше, если уместятся по габаритам);
  • клеммы для подключения нагрузки (удобно использовать красную для плюсового вывода и черную для минусового);
  • вольтметр и амперметр для измерения выходных параметров (можно использовать аналоговые приборы, можно цифровые, а удобнее применять сдвоенный блок вольтметр-амперметр).

Из приборов обязательно понадобится мультиметр. Не будет лишним и осциллограф – проверить наличие выходных импульсов на микросхеме ШИМ и ее реакцию на управляющее воздействие, если что-то пойдет не так. Также нужен будет паяльник с комплектом расходников и мелкий слесарный инструмент (набор отверток, кусачки и т.п.).

Схема для лабораторного БП

Для переделки ненужного блока питания компьютера в лабораторный источник с регулируемым выходным напряжением хорошо подходят БП стандарта ATX (но можно и AT), выполненные по схеме с ШИМ на микросхеме TL494 или ее аналогах.

Хотя они все построены по одной структурной схеме и работают по схожему принципу, физически реализованы источники питания могут быть по-разному. Потому первое, с чего надо начать – попытаться найти принципиальную схему от фактически имеющегося блока.

Читайте также:
Отпугиватель собак

Процедуру переделки можно рассмотреть на примере модели LC-250ATX. Поняв принцип, можно будет работать и с другими подобными блоками.

В основу работы LC-250ATX положен принцип ШИМ, реализованный на стандартной для таких схем микросхеме TL494. Она формирует импульсы, которые усиливаются ключами на транзисторах Q6,Q7, далее через трансформатор T2 ключами на транзисторах Q1, Q2 создаются импульсы на первичной обмотке трансформатора T1. Эти импульсы трансформируются через вторичные обмотки и подаются на выпрямители различных напряжений, из которых для переделки интересен лишь канал +12 вольт.

Схема дежурного напряжения собрана на транзисторе Q3, трансформаторе T3 и интегральном стабилизаторе 7805. Этот участок также понадобится для будущей конструкции. На операционном усилителе LM339 собрана схема формирования сигнала PWR_OK и запуска БП сигналом от материнской платы.

Процесс переделки

Перед изготовлением лабораторного блока питания из компьютерного надо открыть его корпус и очистить плату и внутреннее пространство от пыли. Лучше делать это пылесосом, при этом счищая загрязнения мягкой кистью.

Далее следует отрезать (или выпаять) от блока питания все провода, кроме одного черного и одного желтого. Если они разной толщины, то надо оставить самые толстые. Или можно оставить по два провода, соединив их параллельно.

После выпайки проводника в зеленой изоляции, освободившуюся контактную площадку надо соединить перемычкой с полигоном общего провода. Сделать это удобнее на плате по кратчайшему пути. После этой операции БП будет запускаться после подачи сетевого напряжения.

Следующий этап – удаление лишних элементов на плате.

Надо удалить все элементы выпрямителей ненужных в дальнейшем напряжений. Схему формирования сигнала PWR_OK и запуска БП, обведенную синим, можно оставить, а можно удалить. В последнем случае соединять зеленый провод с нулем не надо.

В цепи вывода питания (12) TL494 может быть цепочка из диода и резистора D73R25 (есть не во всех БП). Ее надо выпаять и обойти перемычкой. В цепи вывода 1 надо удалить все лишние резисторы, оставить один – идущий к шине +12 вольт. От четвертого вывода TL494 надо отключить все, кроме резистора. Между 4 и 13-14 ногами надо установить конденсатор (если его по факту нет) емкостью 1..10 мкФ, он обеспечит мягкий пуск. Все остальные соединения от выводов 13-14 надо отключить. Также надо полностью освободить выводы 15 и 16. От 2 и 3 выводов микросхемы надо отключить все, кроме частотозадающей RC-цепочки. Сглаживающий конденсатор в цепи 12 вольт (выделен зеленым кругом) надо заменить на другой, емкостью не ниже 1000 мкФ и напряжением не менее 35 В (можно выше по емкости и по напряжению, насколько позволит место). Также желательно увеличить сопротивление нагрузочного резистора в выходных цепях +12 вольт примерно в два раза. В итоге схема должна прийти к такому виду.

Важно! Обязательно надо оставить схему дежурного напряжения – от нее питается микросхема ШИМ. От нее впоследствии надо будет запитать вентилятор охлаждения, так как штатная схема его питания будет переделана.

Следующим шагом надо создать схему ограничения тока. Для этого ток надо сначала измерить. Для этого потребуется шунт от амперметра – измеряя падение напряжения на нем, можно судить о токе. Шунтовые сопротивления бывают в виде пластины или в виде проволочной спирали. Вторые удобнее – их проще монтировать в условиях ограниченного места.

Включается шунт в разрыв соединения средней точки выходного трансформатора и земляной шины. Параллельно ему включается амперметр, заодно показана схема подключения вольтметра для измерения выходного напряжения.

Далее цепь измерения тока через резистор подключается к выводу 15 микросхемы, его величина подбирается для необходимого ограничения тока. Начинать подбор надо с минимума.

Для регулировки ограничения тока устанавливается потенциометр сопротивлением 1..15 кОм. Такой же потенциометр устанавливается для регулировки уровня выходного напряжения.

Необходимость установки элементов, выделенных сними цветом, определяется в процессе наладки. Перед ее проведением надо:

  • временно выпаять резистор сопротивлением 24 кОм между выводом 1 микросхемы и шиной +12 вольт;
  • включить в разрыв сетевого провода блока питания лампу накаливания на 220 вольт (подобно предохранителю).

При наличии проблем в силовых цепях БП, лампа будет гореть в полный накал и ограничит ток. Если все в порядке, лампа гореть не будет или будет слабо светиться. В процессе наладки также желательно использовать такое включение.

Если лампа не загорелась, можно продолжать процедуру настройки. В отсутствие резистора R24 контур регулирования разомкнут, поэтому блок питания выдаст максимально возможное напряжение. Если оно недостаточно для дальнейшей эксплуатации, надо собрать выпрямитель по мостовой схеме, используя сборки или отдельные диоды на соответствующий ток и напряжение. Если все ОК, то вместо резистора надо впаять потенциометр или подстроечник сопротивлением 30..50 кОм. Вращая движок, надо добиться на выходе уровня примерно 0,85..0,9 от максимально возможного. Запас необходим для реализации стабилизации по току и напряжению. Получившееся сопротивление надо замерить и впаять в плату постоянный резистор с наиболее близким номиналом.

Резистор от шунта (по схеме 270 Ом) надо подобрать для получения максимального тока. При увеличении его сопротивления, верхняя граница тока тоже увеличивается. Задать ток можно с помощью нагрузки из автомобильных ламп накаливания соответствующей мощности.

Если наблюдается нестабильная работа под нагрузкой или при регулировке (прослушиваются свист, потрескивание и т.п.), надо попытаться устранить эти неприятные явления установкой элементов, выделенных синим цветом. Иногда добиться успеха получается без резистора 33 кОм, а иногда он нужен обязательно. В некоторых случаях помогает такой же резистор, включенный последовательно с конденсатором между 3 и 15 ножками микросхемы.

Завершающий этап – расположение органов управления и измерительных приборов на корпусе блока питания. Их можно закрепить на передней панели, оформив ее в соответствии с фантазией и возможностями, но необязательно. Если удобно, можно, например, расположить настроечные органы на одной панели корпуса, а измерительные приборы – на другой.

Читайте также:
Велосчётчик-спидометр

Чтобы получить двухполярный лабораторник, лучше изготовить два ЛБП по приведенной методике и соединить их последовательно. Общая точка соединения будет служить нулевым проводом. Ток и напряжение каналов можно будет регулировать раздельно.

Процесс переделки блоков питания стандарта AT осуществляется по тому же принципу, но для их запуска не нужен сигнал с материнской платы, поэтому соединения зеленого провода с землей не потребуется в любом случае. В остальном надо лишь разобраться в схеме БП.

В завершении для наглядности рекомендуем серию тематических видеороликов.

Лабораторный источник постоянного напряжения из блока питания компьютера

Переделка компьютерного блока питания ATX в регулируемый блок питания

Основа современного бизнеса – получение больших прибылей при сравнительно низких вложениях. Хотя этот путь и губителен для собственных отечественных разработок и промышленности, но бизнес есть бизнес. Тут либо вводи меры по предотвращению проникновения дешевых запцацак, либо делать на этом деньги. К примеру, если необходим дешевый блок питания, то не нужно изобретать и конструировать, убивая деньги, – просто нужно посмотреть на рынок распространенного китайского барахла и попытаться на его основе построить то, что необходимо. Рынок, как никогда, завален старыми и новыми компьютерными блока питания различной мощности. В этом блоке питания есть все что нужно – различные напряжения (+12 В, +5 В, +3,3 В, -12 В, -5 В), защиты этих напряжений от перенапряжения и от превышения тока. При этом компьютерные блоки питания типа ATX или TX имеют малый вес и небольшой размер. Конечно, блоки питания импульсные, но высокочастотных помех практически нет. При этом можно идти штатным проверенным способом и ставить обычный трансформатор с несколькими отводами и кучей диодных мостов, а регулирование осуществлять переменным резистором большой мощности. С точки зрения надежности трансформаторные блоки намного надежнее импульсных, ведь в импульсном блоки питания в несколько десятков раз больше деталей, чем в трансформаторном блоке питания типа СССР и если каждый элемент по надежности несколько меньше единицы, то общая надежность является произведением всех элементов и как результат – импульсные блоки питания по надежности намного меньше трансформаторных в несколько десятков раз. Кажется, что если так, то нечего городить огород и следует отказаться от импульсных блоков питания. Но тут более важным фактором, чем надежность, в нашей действительности является гибкость производства, а импульсные блоки достаточно просто могут трансформироваться и перестраиваться под совершенно любую технику в зависимости от требований производства. Вторым фактором является торговля запцацками. При достаточном уровне конкуренции производитель стремится отдать товар по себестоимости, при этом достаточно точно рассчитать время гарантии с тем, чтобы оборудование выходило из строя на следующей неделе, после окончания гарантии и клиент покупал бы запчасти по завышенным ценам. Порой доходит до того, что легче купить новую технику, чем чинить у производителя его бэушку.

Для нас вполне нормально вместо сгоревшего блока питания вкрутить транс или подпереть красную кнопку пуска газа в духовках “Дефект” столовой ложкой, а не покупать новую часть. Наш менталитет четко просекают китайцы и стремятся делать свои товары неремонтопригодными, но мы как на войне, умудряемся ремонтировать и усовершенствовать их ненадежную технику, а если уже все – “труба”, то хоть какую-нить запцацку снять и вкидануть в другое оборудование.

Мне стал нужен блок питания для проверки электронных компонентов с регулируемым напряжением до 30 В. Был трансформатор, но регулировать через резак – несерьезно, да и вольтаж будет плавать на разных токах, а вот был старенький блоки питания ATX от компа. Зародилась идея приспособить комповский блок под регулируемый источник питания. Прогуглив тему, нашел несколько переделок, но все они предлагали радикально выкинуть всю защиту и фильтры, а мы бы хотелось сохранить весь блок на случай, если придется использовать его по прямому назначению. Поэтому я начал эксперименты. Цель – не вырезая начинку создать регулируемый блок питания с пределами изменения напряжений от 0 до 30 В.

Часть 1. Так себе.

Блок для опытов попался достаточно старый, слабый, но напичканный множеством фильтров. Блок был в пыли и поэтому перед запуском я его вскрыл и почистил. Вид деталей подозрений не вызвал. Раз все устраивает – можно делать пробный пуск и измерить все напряжения.

+3,3 В – оранжевый

По входу блока стоит предохранитель, а рядом напечатан тип блока LC16161D.

Блок типа ATX имеет разъем для подсоединения его к материнской плате. Простое включение блока в розетку не включает сам блок. Материнская плата замыкает два контакта на разъеме. Если их замкнуть – блок включится и вентилятор – индикатор включения – начнет вращение. Цвет проводов, которые нужно замыкать для включения, указан на крышке блока, но обычно это “черный” и “зеленый”. Нужно вставить перемычку и включить блок в розетку. Если убрать перемычку блок отключится.

Блок TX включается от кнопки, которая находится на кабеле, выходящем из блока питания.

Понятно, что блок рабочий и прежде чем начать переделку, нужно выпаять предохранитель, стоящий по входу, и впаять вместо него патрон с лампочкой накаливания. Чем больше по мощности лампа, тем меньше напряжения будет на ней падать при тестах. Лампа защитит блок питания от всех перегрузок и пробоев и не даст выгореть элементам. При этом импульсные блоки практически нечувствительны к падению напряжения в питающей сети, т.е. лампа хоть и будет светить и кушать киловатты, но по выходным напряжениям просадки от лампы не будет. Лампа у меня на 220 В, 300 Вт.

Блоки строятся на управляющей микросхеме TL494 или ее аналог KA7500 . Также часто используется компоратор на микрухе LM339 . Вся обвязка приходит сюда и именно здесь придется делать основные изменения.

Напряжения в норме, блок рабочий. Приступаем к усовершенствованию блока по регулированию напряжений. Блок импульсный и регулирование происходит за счет регулирования длительности открытия входных транзисторов. Кстати, всегда думал, что колебают всю нагрузку полевые транзисторы, но, на самом деле, используются также быстрые переключающиеся биполярные транзисторы типа 13007, которые устанавливаются и в энергосберегающих лампах. В схеме блока питания нужно найти резистор между 1 ножкой микросхемы TL494 и шиной питания +12 В. В данной схеме он обозначается R34 = 39,2 кОм. Рядом установлен резистор R33 = 9 кОм, который связывает шину +5 В и 1 ножку микросхемы TL494. Замена резистора R33 ни к чему не приводит. Нужно заменить резистор R34 переменным резистором 40 кОм, можно и больше, но поднять напряжение по шине +12 В получилось только до уровня +15 В, поэтому в завышении сопротивления резистора смысла нет. Здесь идея в том, что чем выше сопротивление, тем выше выходное напряжение. При этом до бесконечности напряжение не увеличится. Напряжение между шинами +12 В и -12 В изменяется от 5 до 28 В.

Найти нужный резистор можно проследив дорожки по плате, либо при помощи омметра.

Выставляем переменный впаянный резистор в минимальное сопротивление и обязательно подключаем вольтметр. Без вольтметра тяжело определить изменение напряжений. Включаем блок и на вольтметре на шине +12 В установилось напряжение 2,5 В, при этом вентилятор не крутится, а блок питания немного поет на высокой частоте, что указывает на работу ШИМ на сравнительно небольшой частоте. Крутим переменный резистор и видим увеличение напряжений на всех шинах. Вентилятор включается примерно на +5 В.

Замеряем все напряжения по шинам

Напряжения в норме, кроме шины -12 В, и их можно варьировать для получения необходимых напряжений. Но компьютерные блоки сделаны так, чтобы по отрицательным шинам защита срабатывала при достаточно малых токах. Можно взять автомобильную лампочку на 12 В и включить между шиной +12 В и шиной 0. При увеличении напряжения лампочка станет светить все более ярко. При этом постепенно будет светить и лампа, включенная вместо предохранителя. Если включить лампочку между шиной -12 В и шиной 0, то при малом напряжении лампочка светится, но при определенном токе потребления блок уйдет в защиту. Защита срабатывает на ток порядка 0,3 А. Защита по току выполнена на резистивно-диодном делителе, чтобы его обмануть, нужно отключить диод между шиной -5 В и средней точкой, которая соединяет шину -12 В с резистором. Можно обрубить два стабилитрона ZD1 и ZD2. Стабилитроны применены как защита от перенапряжения и конкретно здесь через стабилитрон идет и защита по току. По крайней мере с шины – 12 В удалось взять 8 А, но это чревато пробоем микрухи обратной связи. В итоге путь тупиковый обрубать стабилитроны, а вот диод – вполне.

Для проверки блока нужно использовать переменную нагрузку. Наиболее рациональным является кусок спирали от нагревателя. Витой нихром – вот все что нужно. Для проверки включается нихром через амперметр между выводом -12 В и +12 В, регулируем напряжение и измеряем ток.

Выходные диоды для отрицательных напряжений значительно меньше тех, которые используются для положительных напряжений. Нагрузка соответственно также ниже. Более того, если в положительных каналах стоят сборки из диодов Шоттки, то в отрицательных каналах впаян обычный диод. Порой его припаивают к пластинке – типа радиатор, но это бред и для того чтобы поднять ток в канале -12 В нужно заменить диод, на что-то более сильное, но при этом сборки из диодов Шоттки у меня сгорели, а вот обычные диоды вполне неплохо тянули. Следует отметить, что защита не срабатывает, если нагрузка включена между разными шинами без шины 0.

Последним тестом является защита от короткого замыкания. Коротим накоротко блок. Защита работает только на шине +12 В, ведь стабилитроны отключили практически всю защиту. Все остальные шины по короткому не отключают блок. В итоге получен регулируемый блок питания из компьютерного блока с заменой одного элемента. Быстро, а значит экономически целесообразно. При тестах выяснилось, что если быстро крутить ручку регулировки, то ШИМ не успевает перестроиться и выбивает микруху обратной связи KA5H0165R , а лампа загорается очень ярко, затем входные силовые биполюсные транзисторы KSE13007 могут вылететь, если вместо лампы предохранитель.

Короче, все работает, но достаточно ненадежно. В таком виде нужно использовать только регулируемую шину +12 В и неинтересно медленно крутить ШИМ.

Часть 2. Более-менее.

Вторым экспериментом стал древнющий блок питания TX. Такой блок имеет кнопочку для включения – достаточно удобно. Переделку начинаем с перепайки резистора между +12 В и первой ножкой микрухи TL494. Резистор от +12 В и 1 ножкой ставится переменный на 40 кОм. Это дает возможность получить регулируемые напряжения. Все защиты остаются.

Далее нужно изменить пределы тока для отрицательных шин. Я впаял резистор, который выпаял из шины +12 В, и впаял в разрыв шины 0 и 11 ножкой микрухи TL339. Там уже стоял один резистор. Предел токов изменился, но при подключении нагрузки напряжение на шине -12 В сильно падало при увеличении тока. Скорее всего просаживает всю линию отрицательного напряжения. Потом я заменил перепаянный резак на переменный резистор – для подбора срабатываний по току. Но получилось неважно – нечетко срабатывает. Надо будет попробовать убрать этот дополнительный резистор.

Измерение параметров дало следующие результаты:

Из компьютерного блока питания – лабораторный и зарядное устройство

В предлагаемой статье автор делится опытом переделки блока питания ATX LPQ2 номинальной мощностью 250 Вт в устройство для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторных батарей и в лабораторный блок питания с регулируемым выходным стабилизированным напряжением 0. 30 В и регулируемым ограничением тока нагрузки 0,1. 10 А.

В настоящее время выпускаются энергоёмкие компьютеры, требующие блоки питания повышенной мощности. Старые блоки АТХ остаются без дела, хотя свой ресурс ещё не выработали. Стоимость их низка, найти нетрудно. Поскольку конструкция блоков проста и однотипна, на их основе можно изготовить ряд устройств питания для различных радиолюбительских нужд. В этой статье описывается изготовление зарядного устройства для свинцовых аккумуляторных батарей и лабораторного источника питания из АТХ блоков путём несложных переделок и доработок. Особое внимание уделено узлу ограничения тока и возможности регулировки его порога. Здесь рассмотрены варианты блоков, основным компонентом которых является микросхема TL494. Это наиболее часто встречающееся и простое для переделки исполнение.

Во многих статьях уже описывались похожие конструкции, но несмотря на большое количество достоинств, они обладают весьма существенными недостатками. Например, в статье [1] описано неплохое и очень простое для повторения зарядное устройство для автомобильных аккумуляторных батарей. При повторении конструкции выяснилось, что автор посоветовал отключить защиту от превышения максимальной мощности потребления от блока питания путём удаления цепей и узлов, связанных с выводом 4 микросхемы TL494. На мой взгляд, это не вполне корректно, так как при переделке возможны неприятные случайности, результатом которых станет выход из строя коммутирующих транзисторов. Кроме того, при уменьшении сопротивления нагрузки ток не ограничивается на определённом значении, а продолжает расти.

Устройство, описанное в [2], имеет другой недостаток. Датчик тока включён в цепь общего провода. Значит, этот провод должен быть изолирован от корпуса. Многие автолюбители используют зарядное устройство в гаражах, заряжают аккумуляторную батарею, не вынимая её из автомобиля. Случайное касание корпусов блока и автомобиля приведёт к замыканию датчика тока и, как следствие, отключению узла его ограничения. В качестве датчиков тока применены резисторы завышенного сопротивления, что повышает рассеиваемую на них мощность и тем самым увеличивает нагрев элементов внутри корпуса.

Предлагаемое устройство свободно от этих недостатков. Оно обеспечивает зарядку батареи током до 10 А, стабилизацию напряжения на ней по мере зарядки на уровне 13,9 В, содержит в основном детали от переделываемого блока питания, просто в изготовлении, в нём сохранены элементы защиты от перегрузки. Сопротивление датчика тока — 10 мОм, что соответствует максимальной рассеиваемой мощности 1 Вт. Устройство содержит индикатор режима ограничения тока. Под переделку годится любой блок питания AT ATX на основе микросхемы TL494. В данном случае использован блок LPQ2 номинальной мощностью 250 Вт.

Рис. 1. Переделка компьютерного блока питания (увеличить схему)

Схема переделки представлена на рис. 1. Нумерация деталей дана по порядку, так как в блоках питания разных производителей она различается. Не показаны предохранитель, токоог-раничивающий терморезистор, дроссели сетевого фильтра, так как подключение этих деталей не изменено. Также не изображены удалённые компоненты. Добавленные детали, а также изменённые номиналы выделены цветом.

Введена возможность ограничения тока нагрузки путём включения второго усилителя сигнала ошибки микросхемы TL494, который, как правило, изготовителями блоков питания не используется. Усилитель включён по инвертирующей схеме усиления отрицательного напряжения [3]. Такая схема включения применена, во-первых, из-за возможности соединения общего провода устройства с корпусом, во-вторых, практика показала более стабильную работу источника питания во всём интервале напряжения и тока, а в-третьих, усилитель имеет большую чувствительность, что позволяет применить датчик тока меньшего сопротивления и тем самым снизить падающую на нём мощность и, как следствие, его нагревание. Падение напряжения на датчике R24 прямо пропорционально протекающему через него току. Оно через резистор R26 подаётся на вход усилителя. Рассчитать номиналы резисторов можно с помощью формулы [3]
Iвых=(UR26/R17)/R24,

где Iвых — порог ограничения выходного тока; U — напряжение источника образцового напряжения микросхемы TL494 (5 В); R17, R26 — сопротивление элементов делителя сигнала ошибки; R24 — сопротивление датчика тока (0,01 Ом).

На компараторе DA2, ранее использовавшемся для выработки сигнала “Power Good”, сделан узел индикации режима ограничения тока нагрузки. На неинвертирующий вход компаратора подаётся напряжение, пропорциональное выходному, а на инвертирующий — образцовому. Пока блок работает в режиме стабилизации напряжения, напряжение на неинвертирующем входе больше, чем на инвертирующем, на выходе компаратора — высокий уровень, поэтому светодиод HL1 погашен. Когда блок питания выходит из режима стабилизации напряжения из-за ограничения тока нагрузки, напряжение на неинвертирующем входе уменьшается, на выходе компаратора устанавливается низкий уровень, в результате чего светодиод HL1 включается, сигнализируя о выходе из режима стабилизации.

Перед началом работы необходимо внимательно изучить конструкцию переделываемого блока. Производители допускают различные “вольности”, но, как правило, схема включения микросхемы TL494 одна и та же. Различия касаются узлов запуска, защиты и формирования сигнала “Power Good”.

Микросхемы получают напряжение питания от дежурного источника на транзисторе VT7, чтобы изменения выходного напряжения не влияли на работу микросхем. Узлы формирования сигнала “Power Good” удалены. Не подлежит удалению узел защиты от превышения выходной мощности на элементах VD1, С1, VT3, VT4, VD7, R1—R5, так как этот узел предотвращает выход из строя транзисторов VT1 и VT2 и тем самым повышает надёжность блока питания.

После этого необходимо удалить выпрямители, фильтры и другие элементы всех выходных цепей, кроме +12 В. Следует обратить внимание на диодную сборку, стоящую в этой цепи. Она должна быть предназначена для работы со средневыпрямленным током 10 А и обратным напряжением не менее 60 В. Это может быть MBR20100CT, BYV32 и аналогичные, в крайнем случае можно использовать диоды КД213Б, прикрепив их к теплоотводу через изолирующие прокладки. Оксидный конденсатор С20 на выходе необходимо заменить более высоковольтным на напряжение 25 В.

Дроссель L1 нужно перемотать для исключения насыщения его магнитопровода. С него удаляют все обмотки. Если на нём есть следы обгоревшей краски, его не надо использовать. Затем наматывают новую обмотку жгутом из проводов диаметром 0,6. 1 мм до заполнения, при этом индуктивность дросселя получится достаточной для правильной работы устройства и находится в пределах 20. 70мкГн. Мотать дроссель одним проводом большого диаметра или использовать жгут из более тонких проводов можно, но нецелесообразно. Для укладки более толстого провода потребуются значительные усилия, а при намотке жгутом из тонких проводов придётся зачищать от лака больше концов. Рассчитать число проводов в жгуте можно следующим образом. Допустимая плотность тока в обмотке дросселя — около 5 А/мм 2 . Для тока 10 А требуемая площадь сечения провода — 2 мм 2 . Допустим, под рукой есть провод диаметром D=0,8 мм. Значит, число проводов в жгуте составит
К = 2/S = 8/(πD 2 ) = 4.
На кольцевом магнитопроводе дросселя умещается 20 витков такого жгута. Для исключения работы преобразователя в режиме прерывистого тока параллельно конденсатору С20 установлена минимальная нагрузка — резистор R36.

Как правило, переделываемые блоки были в эксплуатации продолжительное время. Высокая температура внутри корпуса, возможно, неблагоприятно повлияла на параметры оксидных конденсаторов, увеличив их ЭПС. Поэтому рекомендуется заменить их новыми. Элементы ограничителя тока R17, R24, R26 и узел индикации на компараторе DA2 до первого включения лучше не устанавливать. Это позволит при наличии ошибок сузить круг их поиска. Также перед первым включением блока движок подстроечного резистора R8 надо установить в верхнее по схеме положение. Это необходимо для исключения появления повышенного напряжения на выходе блока питания, что может привести к выходу из строя оксидного конденсатора С20, резистора R36 или электродвигателя вентилятора М1.

Первое включение блока лучше произвести через лампу накаливания мощностью 100 Вт, включённую в разрыв сетевого провода. Это предотвратит взрыв конденсаторов, пробой моста сетевого выпрямителя, сгорание предохранителя, выход из строя коммутирующих транзисторов VT5 и VT6, а также другие неприятные последствия возможных ошибок и неисправностей. Если лампа ярко мерцает при включении, неисправен один или несколько диодов выпрямительного моста VD6. горит ярко — замыкание, пробой транзистора VT5 или VT6 (или обоих). Лампа вспыхнула и яркость упала до еле заметной — все в порядке, следует измерить напряжение на выходе блока питания и установить его равным 13,0В, перемещая вниз (по схеме) движок подстроечного резистора R8.

Если первый запуск прошёл нормально, собирают узел ограничения тока и узел индикации. Для монтажа использованы печатные проводники и освободившиеся контактные площадки.

Резистор R24 выполнен из манганинового провода, отрезанного от шунта неисправного мультиметра. Измерив сопротивление шунта и его длину, можно вычислить длину провода требуемого сопротивления по формуле
ℓ =ℓ иR/Rи ,
где ℓ — необходимая длина провода шунта; ℓ и — его измеренная длина; Rи — измеренное сопротивление провода; R — его требуемое сопротивление.

Использование других материалов нежелательно, так как при нагревании сопротивление датчика тока изменится, в результате изменится порог ограничения тока.

Для регулировки блока в режиме стабилизации тока используют вольтметр, амперметр на ток не менее 10 А и реостат. Вместо реостата можно использовать иную эквивалентную нагрузку, сопротивление которой можно плавно регулировать, например, описанную в статье [4]. Включив блок питания и перемещая вверх по схеме движок подстроенного резистора R34 до гашения светодиода HL1, измеряют напряжение на выходе и ток нагрузки. Уменьшают сопротивление нагрузки до перехода блока в режим ограничения тока (по показаниям приборов ток прекратит увеличиваться, а напряжение станет уменьшаться, начнёт излучать светодиод HL1). Порог ограничения тока можно корректировать подборкой резистора R26. Далее, увеличивая сопротивление нагрузки, добиваются включения режима стабилизации напряжения и снова перемещают движок резистора R34 до гашения светодиода HL1. Изменяя сопротивление нагрузки, несколько раз проходят точку переключения режимов и проверяют работу индикации, при необходимости корректируя момент включения светодиода подстроечным резистором R34.

Изменяя нагрузку от короткого замыкания до холостого хода, следует убедиться в отсутствии паразитного самовозбуждения блока (на частоте, существенно отличающейся от частоты импульсов, генерируемых микросхемой DA1), а также в отсутствии прерывистого режима. Это можно определить на слух (блок будет “верещать”) или с помощью осциллографа, контролируя форму сигнала на выводах 8 или 11 микросхемы DA1. Импульсы должны быть чёткими, без перепадов, их длительность должна изменяться в зависимости от отдаваемой в нагрузку мощности. Хотя вероятность самовозбуждения мала, оно все-таки возможно. Если самовозбуждение возникает в режиме ограничения тока, следует подобрать конденсатор С12, если в режиме стабилизации напряжения — элементы корректирующей цепи R18C9. Самовозбуждение может возникнуть также из-за скрытых дефектов магнитопровода дросселя L1 или при недостаточном числе его витков. В этом случае блок начинает “верещать” вблизи точки переключения режимов стабилизации.

При желании увеличить ток зарядки до 20 А рекомендуется использовать пятивольтную обмотку трансформатора, так как она рассчитана на больший ток. В этом случае нужно выпрямитель со средней точкой заменить мостовым и использовать выпрямительные диоды с барьером Шотки. Обратное напряжение на диодах не превысит 30 В, поэтому возможно использование, например, таких сборок, как MBR3045PT или 30CPQ045. Соответственно требованиям, необходимо намотать сглаживающий дроссель, а сопротивление датчика тока уменьшить до 0,05 Ом, взяв более толстый провод.
На основе зарядного устройства несложно изготовить лабораторный источник питания с регулировкой выходного напряжения от 0 до 30 В и порогом ограничения тока от 0,1 до 10 А. Резисторы R8—R10 удаляют, резистор R17 включают, как показано на рис. 2. Нумерация добавленных элементов продолжена.

Для получения выходного напряжения 30 В в качестве выпрямителя используется мост из диодных сборок, подключённых к 12-вольтной обмотке трансформатора Т2. Диодные сборки можно использовать MBRB20100CT или аналогичные.

Поскольку в интервале напряжения от 0 до 30 В подключение электродвигателя вентилятора к выходу устройства вызывает определённые трудности, он питается от дежурного источника через ограничительный резистор R40. Емкость сглаживающего конденсатора С21 увеличена до 100 мкФ. Сопротивление резистора R36 — до 220 Ом. Оксидный конденсатор С20 применён на номинальное напряжение 63 В.

Для регулирования напряжения добавлен переменный резистор R39, порога ограничения тока — R38. Движок переменного резистора R39 соединён с выводом 2 микросхемы DA1. Чем больше напряжение на этом выводе, тем выше выходное напряжение. Порог ограничения выходного тока устанавливают движком переменного резистора R38. Переменные резисторы R38 и R39 — любые с номинальным сопротивлением от 3,3 до 47 кОм. Перед их установкой необходимо проверить исправность подвижной контактной системы. Также важно не допустить превышения максимального допустимого тока, потребляемого от источника образцового напряжения микросхемы DA1 — 10 мА. Узел индикации оставлен без изменений.

При налаживании необходимо подобрать резистор R31 для установки максимального выходного напряжения и резистор R26 для установки максимального порога ограничения тока. Обязательно проверить отсутствие паразитного самовозбуждения источника питания и, если оно возникнет, принять меры по его устранению, как описано выше для зарядного устройства.

Радио, №3, 2012г В. АНДРЮШКЕВИЧ, г. Тула

ЛИТЕРАТУРА
1. Шумилов М. Компьютерный блок питания — зарядное устройство. — Радио, 2009, №1, С. 38,39.
2. Митюрев С. Импульсный блок питания на базе БП ПК. — Радио, 2004, № 10, с. 32— 34.
3. Головков А. В., Любицкий В. Б. Блоки питания для системных модулей типа IBM PC-XT/AT —М.: “ЛАД и Н”, 1995.
4. Нечаев И. Универсальный эквивалент нагрузки. — Радио, 2005, № 1, с. 35.

ЛАБОРАТОРНЫЙ БП С ЗАЩИТОЙ ИЗ ОБЫЧНОГО КОМПЬЮТЕРНОГО

Здравствуйте, сейчас я расскажу о переделке ATX блока питания модели codegen 300w 200xa в лабораторный блок питания с регулировкой напряжения от 0 до 24 Вольт, и ограничением тока от 0,1 А до 5 Ампер. Выложу схему, которая у меня получилась, может кто чего улучшит или добавит. Выглядит сама коробка вот так, хотя наклейка, может быть синей или другого цвета.

Причем платы моделей 200xa и 300x почти одинаковы. Под самой платой есть надпись CG-13C, может быть CG-13A. Возможно, есть другие модели похожие на эту, но с другими надписями.

Выпаивание ненужных деталей

Изначально схема выглядела вот так:

Нужно убрать всё лишнее, провода atx разъёма, отпаять и смотать ненужные обмотки на групповом дросселе стабилизации. Под дросселем на плате, где написано +12 вольт ту обмотку и оставляем, остальные сматываем. Отпаять косу от платы (основного силового трансформатора), не в коем случае не откусывайте её. Снять радиатор вместе с диодами Шоттки, а после того как уберём все лишнее, будет выглядеть вот так:

Конечная схема после переделки, будет выглядеть вот так:

В общем выпаиваем все провода, детали.

Делаем шунт

Делаем шунт, с которого будем снимать напряжение. Смысл шунта в том, что падение напряжения на нём, говорит ШИМ-у о том, как нагружен по току – выход БП. Например сопротивление шунта у нас получилось 0,05 (Ом), если измерить напряжение на шунте в момент прохождения 10 А то напряжение на нём будет:

U=I*R = 10*0,05 = 0,5 (Вольт)

Про манганиновый шунт писать не буду, поскольку его не покупал и у меня его нет, использовал две дорожки на самой плате, замыкаем дорожки на плате как на фото, для получения шунта. Понятное дело, что лучше использовать манганиновый, но и так работает более чем нормально.

Ставим дроссель L2 (если есть) после шунта

Вообще их рассчитывать надо, но если что – на форуме где-то проскакивала программа по расчету дросселей.

Подаём общий минус на ШИМ

Можно не подавать, если он уже звонится на 7 ноге ШИМ. Просто на некоторых платах на 7 выводе не было общего минуса после выпайки деталей (почему – не знаю, мог ошибаться, что не было:)

Припаиваем к 16 выводу ШИМ провод

Припаиваем к 16 выводу ШИМ – провод, и данный провод подаём на 1 и 5 ножку LM358

Между 1 ножкой ШИМ и выходом плюс, припаиваем резистор

Данный резистор будет ограничивать напряжение выдаваемое БП. Этот резистор и R60 образует делитель напряжения, который будет делить выходное напряжение и подавать его на 1 ножку.

Входы ОУ(ШИМ) на 1-й и 2-й ножках у нас служат для задачи выходного напряжения.

На 2-ю ножку приходит задача по выходному напряжению БП, поскольку на вторую ножку максимально может прийти 5 вольт (vref) то обратное напряжение должно приходить на 1-ю ножку тоже не больше 5 вольт. Для этого нам и нужен делитель напряжения из 2х резисторов, R60 и тот что мы установим с выхода БП на 1 ногу.

Как это работает: допустим переменным резистором выставили на вторую ногу ШИМ 2,5 Вольта, тогда ШИМ будет выдавать такие импульсы (повышать выходное напряжение с выхода БП) пока на 1 ногу ОУ не придёт 2,5 (вольта). Допустим если этого резистора не будет, блок питания выйдет на максимальное напряжение, потому как нет обратной связи с выхода БП. Номинал резистора 18,5 кОм.

Устанавливаем на выход БП конденсаторы и нагрузочный резистор

Нагрузочный резистор можно поставить от 470 до 600 Ом 2 Ватта. Конденсаторы по 500 мкф на напряжение 35 вольт. Конденсаторов с требуемым напряжением у меня не было, поставил по 2 последовательно по 16 вольт 1000 мкф. Припаиваем конденсаторы между 15-3 и 2-3 ногами ШИМ.

Припаиваем диодную сборку

Ставим диодную сборку ту, что и стояла 16С20C или 12C20C, данная диодная сборка рассчитана на 16 ампер (12 ампер соответственно), и 200 вольт обратного пикового напряжения. Диодная сборка 20C40 нам не подойдет – не думайте её ставить – она сгорит (проверено :) ).

Если у вас есть какие либо другие диодные сборки смотрите чтоб обратное пиковое напряжение было минимум 100 В ну и на ток, какой по больше. Обычные диоды не подойдут – они сгорят, это ультро-быстрые диоды, как раз для импульсного блока питания.

Ставим перемычку для питания ШИМ

Поскольку мы убрали кусок схемы который отвечал за подачу питания на ШИМ PSON, нам надо запитать ШИМ от дежурного блока питания 18 В. Собственно, устанавливаем перемычку вместо транзистора Q6.

Припаиваем выход блока питания +

Затем разрезаем общий минус который идёт на корпус. Делаем так, чтоб общий минус не касался корпуса, иначе закоротив плюс, с корпусом БП, всё сгорит.

Припаиваем провода, общий минус и +5 Вольт, выход дежурки БП

Данное напряжение будем использовать для питания вольт-амперметра.

Припаиваем провода, общий минус и +18 вольт к вентилятору

Данный провод через резистор 58 Ом будем использовать для питания вентилятора. Причём вентилятор нужно развернуть так, чтоб он дул на радиатор.

Припаиваем провод от косы трансформатора на общий минус

Припаиваем 2 провода от шунта для ОУ LM358

Припаиваем провода, а также резисторы к ним. Данные провода пойдут на ОУ LM357 через резисторы 47 Ом.

Припаиваем провод к 4 ножке ШИМ

При положительном +5 Вольт напряжении на данном входе ШИМ, идёт ограничение предела регулирования на выходах С1 и С2, в данном случае с увеличением на входе DT идёт увеличение коэффициента заполнения на С1 и С2 (нужно смотреть как транзисторы на выходе подключены). Одним словом – останов выхода БП. Данный 4-й вход ШИМ (подадим туда +5 В) будем использовать для остановки выхода БП в случае КЗ (выше 4,5 А) на выходе.

Собираем схему усиления тока и защиты от КЗ

Внимание: это не полная версия – подробности, в том числе фотографии процесса переделки, смотрите на форуме.

Автор материала: xz

Форум по обсуждению материала ЛАБОРАТОРНЫЙ БП С ЗАЩИТОЙ ИЗ ОБЫЧНОГО КОМПЬЮТЕРНОГО

Приводятся основные сведения о планарных предохранителях, включая их технические характеристики и применение.

Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры – краткий обзор и сравнение технологий.

Про использование технологии беспроводного питания различных устройств.

Как самому сделать блок питания из компьютерного БП

Многим людям для зарядки аккумуляторов, современных гаджетов иногда необходим мощный источник постоянного тока. Для этой цели лучше изготовить блок питания из компьютерного блока питания своими руками. При подключении аппаратуры, работающей от 12 или 5 В, его переделывать не нужно. Если напряжение питания иное, надо немного изменить схему.

Что можно сделать из компьютерного БП

Большинство гаджетов и электроприборов работают на низком постоянном напряжении в широком диапазоне 2,5-24 В. Чтобы не приобретать к каждому из них отдельный источник тока (это дорого), мастера переделывают блоки питания от старых компьютеров.

Перед любой переделкой БП следует проверить на работоспособность. Для этого находят на самом большом разъеме зеленый проводник и замыкают его с любым черным. Это делают пинцетом, заколкой-невидимкой, изогнутой скрепкой или другим металлическим предметом. Если вентилятор закрутился, а на разъемах появилось соответствующее напряжение — блок годен к переделке.

Зу с защитой от перезаряда

Чтобы сделать из БП зарядное устройство для аккумуляторных батарей автомобиля, желательно найти блок, собранный на микросхеме TL494 или аналогичной (IR3М02, DBL494, А494, и др.). Например, есть источник питания ПК на ШИМ-контроллере KA7500B.

  1. Вскрывают БП, снимают жилы, идущие к колодке 220 В, и откручивают вентилятор, чтобы полностью высвободить плату.
  2. Выпаивают жгут, ведущий на разъемы питания компьютера. Оставляют лишь 1 зеленый, 2 желтых и 2 черных провода.
  3. Чтобы поднять напряжение до 14-14,4 В, необходимых для нормальной зарядки аккумуляторной батареи, снимают резистор, соединяющий первую ножку микросхемы с шиной 12 В.
  4. Измеряют его тестером.
  5. На это место припаивают потенциометр вдвое большего номинала.
  6. Включают БП и вращением ручки добиваются показаний 14-14,4 В.
  7. Выпаивают потенциометр, измеряют его номинал, подбирают постоянный резистор с таким же сопротивлением и устанавливают на освободившееся место.
  8. Затем восстанавливают цепи 220 В, а к зеленому и 1 из черных проводов подпаивают выключатель.

Если при вращении ручки напряжение не поднимается выше 12,2 В делают следующее:

  1. Выпаивают резистор, соединяющий шину 5 В с 1 ножкой микросхемы, и диод, идущий от схемы защиты на 4-й вывод ШИМ-контроллера. Это поможет добиться нужных 14-14,4 В без аварийного отключения БП из-за перенапряжения.
  2. Повторяют шаги 6, 7 и 8 предыдущего списка.

Затем включают блок питания и проверяют его на холостом ходу и под нагрузкой. Напряжение не должно проседать более чем на 0,3 В.

Такой блок автоматически отключит аккумулятор, когда напряжение на его клеммах достигнет 14-14,4 В.

Блок питания для аудиотехники авто

Почти вся техника в машине питается напряжением 12 В. Телефоны и другие гаджеты заряжаются от модулей питания, выдающих 3,7 или 4,7 В. Поэтому их можно напрямую подключать к соответствующим разъемам БП компьютера. Переделка заключается в снятии основного жгута и впаивании на его место 2-жильных проводов с разъемами для различной аппаратуры.

Вместо каких цветов следует подключать:

Напряжение питания (В) Желтый Красный Розовый Черный
12 — магнитофоны, плееры и др. + +
5 — техника на 4,7-5 В + +
3,3 — телефоны с ЗУ на 3,7 В + +

ЗУ с регулировкой напряжения

Для такого зарядного устройства подходят только блоки с контроллерами KA7500 или TL494. БП, собранные на других микросхемах, таким способом переделать не получится.

Пошаговое выполнение работы:

  1. Проверяют блок на работоспособность.
  2. Отключают защиту. Для этого перерезают дорожку, соединяющую 13-15 ножки ШИМ-контроллера с сигналом Vref +5v. После такой доработки при подключении 220 В БП будет автоматически запускаться.
  3. Устанавливают регулятор. Выпаивают 2 резистора, соединяющие 1 вывод микросхемы с напряжением +5 и + 12 В. Вместо детали с большим номиналом устанавливают потенциометр на 100 К.
  4. Подключают вольтамперметр.

Переделанное устройство позволяет плавно регулировать напряжение от 4 до 16 В. Им можно заряжать не только батареи для автомобилей и мототранспорта, но и аккумуляторы, предназначенные для питания другой техники (весов, дрелей, телефонов и т. д.).

БП для контроллера Arduino

Популярный конструктор Arduino можно свободно подключить к модулю питания компьютера. Причем переделывать БП не нужно.

Большинство плат Arduino работают от +5 и +12 В. Поэтому чтобы их запитать, нужно отрезать 1 из разъемов.

Потребуется желтый и красный провода подключить к выводам, на которые должно приходить соответствующее напряжение, а черный подсоединить к массе.

Устройство компьютерного блока питания

Радиолюбителям иногда нужен мощный лабораторный 24-30 вольтовый модуль питания с регулятором напряжения. Чтобы его сделать, необходимо знать, как устроен БП ПК.

Расположение в системном блоке

Расположение модуля питания зависит от конструкции компьютера. В классическом варианте он укреплен горизонтально изнутри корпуса на задней стенке вверху, реже — где-то внизу. В некоторых моделях этот узел ПК установлен вертикально. Если системный блок горизонтального типа, то модуль питания размещается слева или справа сзади.

Схема блока питания

Легче всего переделывать старые БП типа АТ или АТХ с микросхемой TL494 или ее аналогом. Современные блоки питания годятся только для устройств с фиксированным напряжением на выходе.

Структурная схема блока АТ состоит из следующих узлов:

  • выключателя питания;
  • фильтра помех (установлен не всегда);
  • выпрямителей — высоковольтного и низковольтного;
  • инвертора;
  • трансформаторов — понижающего и развязывающего;
  • ШИМ-контроллера;
  • зашиты.

При нажатии выключателя напряжение по обмоткам фильтра поступает на выпрямитель и достигает пика 300-310 В. Оно идет на инвертор, который запускается автоматически, начинает генерировать прямоугольные импульсы и подавать их на понижающий трансформатор. Напряжение, которое возникает на вторичных обмотках, идет на низковольтные выпрямители, а с них — на материнскую плату и другие модули ПК.

После формирования на выходе БП постоянного напряжения подключается узел на микросхеме TL494, который обеспечивает постоянную подачу запускающих импульсов на базы транзисторов инвертора через развязывающий трансформатор. Стабилизация напряжения осуществляется сравнением опорного напряжения 5 В с выходным.

При его превышении ШИМ-контроллер уменьшает ширину импульсов, а при снижении — увеличивает.

Конструкция блока АТХ отличается отсутствием выключателя, наличием узла дежурного режима, схемой запуска компьютера сигналом PS_ON и модуля питания процессора на 3,3 В, который раньше был размещен на материнской плате.

Распиновка выходов

В блоках АТ есть 2 колодки для подключения к материнской плате, они имеют по 6 контактов в 1 ряд. В блоках АТХ также установлено 2 разъема. 1 — на 4 выхода и 1 основной 2-рядный разъем. В БП старого типа он с 20 ножками, в современных ПК их 24.

Большинство колодок питания периферии старых блоков похожи. Они имеют по 4 контакта. В современных блоках установлены лишь разъемы для подключения питания устройств SATA и видеокарт.

Распиновку выходов можно определить по цветам (в вольт):

  • желтый — +12;
  • красный +5;
  • оранжевый (розовый) — +3,3;
  • черный — общий;
  • коричневый — +3,3 Sense;
  • серый — Power good;
  • фиолетовый — +5 VSB;
  • зеленый — +5 Power on;
  • синий — -12;
  • белый — -5.

Подготовка к переделке

До начала работ по созданию лабораторного блока нужно решить, какое напряжение и ток нужно с него получить и выбрать соответствующий по мощности БП от компьютера с контроллером на TL494 или его аналоге.

Этот прибор будет иметь защиту от КЗ, перегрева и перегрузки. Он позволит получать плавно регулируемое напряжение от нуля до 25 В, с током до 8-10 А.

Подготовка блока к переделке заключается в отсоединении вентилятора, выходных электролитических конденсаторов, стоящих на линиях +12, +5, +3,3 В и ненужных жил общего жгута. На плате должны остаться желтый, черный, зеленый и сетевые провода.

Какие детали нужно докупить

Чтобы доработать компьютерный модуль питания, необходимо приобрести некоторые детали и приборы. У радиолюбителей они могут оказаться в домашней лаборатории.

  • 22 мкФ/16V;
  • количество остальных элементов и их емкость такие же, как и у деталей, выпаянных в процессе подготовки, но они должны выдерживать напряжение не менее 35-40 В.

  • переменные — 22 кОм и 330 Ом;
  • постоянные (кОм) — 47, 15, 10, 1,2 и 3 шт. 2,7.
  • вольтметр;
  • амперметр — желательно с внутренним шунтом.

Схема доработки компьютерного БП

Сначала необходимо убрать все лишние элементы в обвязке TL494. Чтобы не перерезать дорожки и не искать детали, которые надо удалить, можно поступить проще — выпаять и поднять 1-4 и 13-16 ножки микросхемы.

Доработка идет навесным монтажом согласно схеме:

  1. Между общим проводом и 1, 2 и 4-м выводами контроллера впаивают резисторы 2,7, 2,7 и 1,2 кОм соответственно.
  2. 2-й и 3-й контакты TL494 соединяют через сопротивление 47 кОм и конденсатор 0,01 мкФ (он стоит на плате).
  3. Между 1-й ножкой и дорожкой +12 В устанавливают регулятор 22 кОм — он будет менять напряжение на выходе БП. Туда же впаивают плюсовой провод вольтметра.
  4. К 15-му выходу подключен средний вывод переменного сопротивления 330 Ом. Оно будет регулировать ток.
  5. 1 из его концов идет на «минус», а 2-й через резистор 10 кОм на 13-ю и 14-ю ножки, спаянные вместе.
  6. 16-й отвод микросхемы через амперметр подключают к «минусу».
  7. 14-й контакт подсоединен ко 2-й и 4-й ножкам TL494 через резистор 2,7 кОм и спараллеленные конденсатор 22 мкФ/16V и сопротивление 15 кОм соответственно.
  8. Приборы подключают к плате с помощью 10-20 см провода.
  9. Впаивают электролитические конденсаторы, рассчитанные на 35-40 В.
  10. Зеленый провод соединяют через выключатель с «минусом» платы.

Напряжение

После этих переделок на линиях +12 и + 5 В установится напряжение +25-30 и +10 В соответственно. Это можно будет проверить тестером.

После этого устанавливают вентилятор. Поскольку его подсоединяют к 10-вольтовой линии, это повлечет незначительное уменьшение скорости вращения.

Инструкция по сборке БП

Сетевые провода переделанного модуля припаивают к колодке питания, размещенной на корпусе блока ПК. Устанавливают на место вентилятор и закручивают плату.

На одной из боковых граней крышки вырезают отверстия:

  • вверху — для вольтметра и амперметра;
  • чуть ниже — для переменных резисторов и выключателя.

Если обрабатывать железо трудно, лучше удалить одну из боковин, вырезать ее из пластика и закрепить любым методом. Тем более что многие приборы запрещено устанавливать на металлическую поверхность.

Проверка работоспособности и соответствию вольтажу

После этого следует проконтролировать правильность выдаваемого напряжения. Для этого берут заведомо точный вольтметр, подсоединяют его параллельно основному, подключают нагрузку (например, паяльник или лампу на 12-36 вольт) и начинают плавно поднимать напряжение.

Если показания испытуемого прибора больше, то последовательно 22 кОм впаивают переменный резистор 1-10 кОм и, вращая его ручку, добиваются идентичности напряжений. Затем измеряют его сопротивление и ставят вместо него деталь такого же номинала.

Когда показания меньше — вместо 22 кОм ставят резистор с меньшим сопротивлением. И дальше действуют по тому же принципу.

Видео о домашнем изготовлении БП

О переделке компьютерного блока и его наладке снят небольшой материал.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: