Лабораторный Блок питания из PC AT/ATX

Подборка материалов взятых из открытых источников в сети Интернет, тексты и фотоматериалы предназначены исключительно для информационного ознакомления.

Для того чтобы включить блок ATX, соединяем вывод PS_ON (обычно подписан на плате) с землей.
До окончания всех модификаций включение БП в сеть рекомендуется проводить через лампу 220V-60W(100W), которую можно подключить вместо сетевого предохранителя или в разрыв питающего шнура, если в схеме окажется ошибка это исключит порчу силовых транзисторов БП.

Перед тем как начать что-либо переделывать, имеющийся у вас блок нужно проверить на работоспособность, и если он не работает то отремонтировать: «Ремонт Блока Питания ATX PC». Для начала рассмотрим схему и прочитаем описание работы блока питания AT-200W:

Условно схема делится на две части: силовую и контрольную.

Силовая часть делится на входную высоковольтную и выходную низковольтную.

Контрольная часть делиться на систему регулирования и систему защиты.

Входное напряжение через предохранитель FU1 поступает на фильтр, на элементах C1, T1, C2, и С3 и С4.

далее на выпрямитель RT1VDM1C5C8R3R4. Диоды выпрямителя заряжают силовые высоковольтные конденсаторы C5, C8, которые работают преимущественно в импульсном режиме и должны пропускать большой ток (10A). В момент запуска блока питания по диодам проходит зарядный ток. Терморезистор RT1, который в холодном состоянии имеет большое сопротивление (десятки ом); при включении блока питания ограничивает этот ток, нагревается, и его сопротивление падает.

Выпрямленное напряжение поступает на полумостовой инвертор VT1,VT2,C7,T3. Инвертор собран по схеме с самовозбуждением, для чего здесь имеется ПОС от "средней точки" через T2 – там есть специальный отвод. Цепи VD2, R10, C2, R11, R12, R13 в базах силовых транзисторов накапливают положительные +0.7V для открытия этих транзисторов. Параметры этих цепей подобраны таким образом, что инвертор без внешнего управления способен вырабатывать укороченные импульсы, которые при выпрямлении дают половинные напряжения (2-3V вместо 5V, и 6-8V вместо 12V), чтобы неуправляемый блок питания не смог спалить электронные схемы компьютера. Работающий в неуправляемом режиме инвертор может запитать только контрольную часть блока питания, а схемы компьютера сигналом PowerGood выведены в состояние сброса.

Трансформированные с помощью T3 импульсы поступают на выходной выпрямитель.

В цепях +5V/+12V применены высокоамперные переключающие диоды VDM2, VDM3 с пониженным напряжением включения, например диоды Шоттки. Для улучшения характеристик у каждого выпрямителя выровнен коэффициент мощности с помощью цепочек R51, C19, R14, C13, R15, C14.

На выходе выпрямителя получаются импульсные напряжения амплитудой примерно в 2 раза выше номинальной, т.е., например, на выходе диода в цепи +12V мы можем увидеть +24V. Но впереди – сглаживающий фильтр. Поскольку частота работы инвертора составляет десятки килогерц, то сглаживающий фильтр получается простым, и очень эффективным.

Резисторы R52, R53, R39, R40 нужны только тогда, когда блок питания включается без нагрузки, они создают минимальную нагрузку.

От выхода +12V через R38 получает питание вентилятор. Необходимость в R38 вызвана тем, что вентилятор может выйти из строя и закоротить свои питающие выводы.

В контрольной части имеется отвод от выпрямителя +12V, от сглаживающего фильтра. Как уже выше указывалось, в этой точке действует удвоенное импульсное напряжение +24V. С помощью диодного выпрямителя VD17, C23 импульсное напряжение превращается в почти такое же по амплитуде, но постоянное. Цепочкой R21, C22 оно ещё и сглаживается.

В процессе запуска блока питания, инвертор создаёт на выходе блока питания половинные напряжения.

В частности, на цепи +12V с выхода сглаживающего фильтра будет 6-8V. На выходе же выпрямителя ДО фильтра – 12-14V! Вот это напряжение и питает управляющие схемы. Вообще всё питание контрольной части можно поделить на два вида: обычное и стабилизированное. Обычное может варьироваться от +12V до +24V. Стабилизация производится встроенным в микросхему TL494 стабилизатором, на выходе которого получается +5V.

Прежде всего, стабильное напряжение питает МС TL494. Запускается встроенный генератор, частота которого определяется цепочкой R31, C28, пилообразный сигнал которого поступает на компараторы внутри TL494. Однако в момент пуска компараторы "заглушены" сигналом мёртвого времени, подаваемого на вывод DT. Это сделано для того, чтобы "уравновесить" все переходные процессы в схеме, имеющиеся в момент включения устройства. Цепочка R25R30C26 постепенно заряжается и постепенно задействует всю большую и большую часть пилы для регулирования напряжения.

       Регулирование выходного напряжения основано на сравнении выходного напряжения +5V с опорным. Сравнение организовано с помощью двух делителей R34R27, R24R28 и компаратора из TL494. Если выходное напряжение мало, то с выходов TL494 начинают поступать импульсы дополнительной раскачки инвертора. Эти импульсы подаются на транзисторные ключи R20,R32,VT4,VD8,R18,VT9,VD9. Цепочка VD11,VD1,2C21 создаёт на эмиттерах этих транзисторов напряжение порядка 1.5V, что приводит к их более надёжному закрытию отрицательным (относительно эмиттеров) напряжением с TL494.

Транзисторные ключи образуют собой ещё один инвертор VT4VT9T2, который и раскачивает основной инвертор VT1VT2C7T3.

Система защиты на счетверённом компараторе LM339. Назначение этой схемы – предотвратить подачу рабочих напряжений, если какое-то одно из них отсутствует или находится в недопустимых пределах. Фактически схема может только вывести инвертор в неуправляемый режим. Например, нет +5V – небудет выдавать +12V/-12V, или нет -5V – не должно быть и +5V.

Задача противоречивая, ведь тогда как включить такой блок питания, когда нет ни одного рабочего напряжения? Это решается небольшой задержкой, в ходе которой допускается отсутствие какого-либо напряжения. Контроль организован по наличию напряжений -5V, -12V, по отсутствию перенапряжения на линии +5V и по чрезмерной раскачке управляющего трансформатора T2 – явному признаку неисправности силового инвертора (он должен самовозбуждаться на половинной мощности). Напряжение +12V не контролируется, поскольку если его не будет, не будет работать вся контрольная часть блока питания. Уровень раскачки трансформатора T2 измеряется по индуцируемому им напряжению на резисторах R17R50. Здесь обычно ставят разные резисторы либо лепят спайку, видимо регулируют на заводе-изготовителе. Оно и понятно: трансформатор, тем более импульсный – самый трудно контролируемый элемент.

Напряжение с цепочки R17R50VD7 сглаживается фильтром R16C25 и подаётся на делитель R41R45R46.

Тут же на этот же делитель через VD15R47 подаётся +5V с выхода блока питания.

Опорное напряжение на компараторах, по цепочке R56R43, равно 1.7V. Компаратор DA2.2 будет срабатывать, если в точке R45R46 также будет 1.7V. Значит, в точке R47R45 должно быть 5.1V. Далее стоит диод VD15 с его 0.7V и окончательно получаем 5.8V – порог срабатывания от перенапряжения. Поскольку R47 значительно меньше R41, защита от перенапряжения срабатывает всегда вне зависимости от уровня раскачки трансформатора. И с другой стороны, если нет перенапряжения, можно контролировать раскачку трансформатора. Получается как бы резистивное "И" – независимый контроль двух параметров минимальным числом элементов. Контроль наличия напряжений -5V и -12V реализован на цепочке R36R49VD16R48 и компараторе DA2.1. В рабочем режиме диод VD16 всегда открыт и через него всегда протекает ток на линию -12V. То есть на R48 присутствует напряжение -5.7V. С помощью делителя R36R49 это напряжение смещается вверх, но всё равно его будет недостаточно для срабатывания компаратора. Теперь представим, что -5V пропало. Это равносильно тому, что на линии -5V будет присутствовать нулевой потенциал (благодаря резистору холостого хода R53). На входе компаратора в точке R36R49 напряжение повысится и компаратор сработает. Ну а если пропадает -12V? Тогда диод VD16 запирается, и на всём делителе устанавливается напряжение примерно +5V, соответственно компаратор опять срабатывает.

Сигнал с обоих компараторов объединяется и поступает на линию задержки, реализованную на цепочке R44C24R22VT5. Формируемая здесь задержка на срабатывание крайне важна при запуске блока питания. Однако если всё-таки срабатывание защиты произошло, происходит два события. Во-первых, система "защёлкивается" через VD14. На делителе R36R49 навсегда заводится +5V, и вернуть в прежнее состояние схему можно будет только после выключения блока питания и выдержки его в течении нескольких секунд. Во-вторых, через VD13 положительный сигнал разряжает конденсатор C26 в цепи формирования мёртвого времени у TL494. То есть генератор перестаёт формировать управляющие импульсы, и инвертор уводится в неуправляемый режим.

Цепь формирования сигнала PowerGood начинается с цепочки R22C25. Поскольку постоянная времени такой цепочки – примерно полсекунды, за такое время блок питания должен будет гарантированно запуститься и сообразить что все выходные напряжения в норме. В противном случае будет производиться срыв колебаний и включение разрядного транзистора VT6. Транзистор этот включен по токовой схеме, благодаря чему удаётся избежать слишком больших токов разрядки C25. На конденсаторе C25 формируется плавно меняющееся напряжение, непригодное для управления цифровыми схемами. Поэтому в БП имеется триггер Шмидта, реализованный на цепочке DA2.3R33R42. Выход PowerGood привязывается к выходному напряжению +5V и в таком виде подаётся в системную плату компьютера.

УПРАВЛЯЮЩАЯ МИКРОСХЕМА

Для формирования управляющего напряжения и переключения мощных транзисторов преобразователя ИБП, используются микросхема TL494CN  аналоги, IR3M02, uА494, КА7500, МВ3759 и т.д. рис.11 (отечественный аналог МС КР1114ЕУ4).

TL594 - аналог TL494 c улучшенной точностью усилителей ошибки и компаратора

Параметры:

Особенности:

·   Возможна работа в двухтактном или однотактном режиме

·   Встроенная схема подавления сдвоенных импульсов

·   Широкий диапазон регулировки

·   Выходное опорное напряжение …………………………………….5V +-05%

Описание:

МС TL493/4/5 включает в себя усилитель ошибки, встроенный регулируемый генератор, компаратор регулировки мертвого времени, триггер управления, прецизионный ИОН на 5V и схему управления выходным каскадом. Усилитель ошибки выдает синфазное напряжение в диапазоне от –0,3…(Vcc-2) В. Компаратор регулировки мертвого времени имеет постоянное смещение, которое ограничивает минимальную длительность мертвого времени величиной порядка 5%.

Допускается синхронизация встроенного генератора, при помощи подключения вывода R к выходу опорного напряжения и подачи входного пилообразного напряжения на вывод С, что используется при синхронной работе нескольких схем ИВП.

Независимые выходные формирователи на транзисторах обеспечивают возможность работы выходного каскада по схеме с общим эмиттером либо по схеме эмиттерного повторителя. Выходной каскад микросхем TL493/4/5 работает в однотактном или двухтактном режиме с возможностью выбора режима с помощью специального входа. 

Встроенная схема контролирует каждый выход и запрещает выдачу сдвоенного импульса в двухтактном режиме. 

Генератор пилообразного напряжения DA6; частота ГПН определяется номиналами внешних компонентов R и С подключенных к 5-му и 6-му выводам. Частота генератора определяется по формуле:

частота обычно выбирается равной примерно 60 кГц;

НАЗНАЧЕНИЕ ВЫВОДОВ УПРАВЛЯЮЩЕЙ МИКРОСХЕМЫ TL494

ПЕРЕЧЕНЬ НЕКОТОРЫХ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В БЛОКАХ ПИТАНИЯ PC

Примечание (*): Отечественные мощные ключевые транзисторы, как правило, довольно быстро выходят из строя или не работают вообще, т.к. рассчитаны на рабочую частоту не более 18-20 кГц!

ПАРАМЕТРЫ НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫХ СИЛОВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ.

Мощный лабораторный БП из БП ATX

С регулировкой напряжения 0–20V и тока 0–10А на микросхеме TL494 (DBL494).
Выпаиваем всю выпрямительную часть и всё, что соединено с ножками 1, 2 и 3 микросхемы TL494.
Отсоединяем от схемы ножки 15 и 16 – это второй усилитель ошибки, который мы используем для канала стабилизации тока.

Также нужно выпаять диод, соединяющий выходную обмотку силового трансформатора с + питания TL494 – она будет питаться только от маленького «дежурного» преобразователя (у него есть не только 5V выход, но и 12V), чтобы не зависеть от выходного напряжения БП.

Пунктиром очерчены детали, которые уже есть в БП. Выпрямительные диоды нужно соединить с 12-вольтовыми отводами вторичной обмотки силового трансформатора. Лучше поставить более мощные, например сборку 30CPQ150 (30А 150В) – тогда можно максимальный выходной ток увеличить до 20А.

Дроссель L1 делаем из кольца, оставив на нём только 5-тивольтовую обмотку, дроссель L2 из цепи 5V.

Приводим схему выходной части в соответствие с такой схемой ниже:

Вентилятор запитываем от питания TL494 (12 нога) – так, чтобы он дул внутрь корпуса.

На микросхеме ОУ LM358 (LM2904, или любой другой сдвоенный низковольтный операционник, который может работать в однополярном включении и при входных напряжениях от 0 В) собран измерительный усилитель выходного напряжения и тока, который будет давать измерительные сигналы на TL494. Резисторы R9 и R8 задают опорные напряжения.

Переменный резистор R9 регулирует выходное напряжение, R8 – выходной ток.

Токоизмерительный резистор R7 на 0.05ом должен быть мощностью 5 ватт (10А^2*0.05ом).

Питание для ОУ берём с выхода «дежурных» 5В БП ATX (обычно обозначены на плате как +5VSB или 5V STANDBY, фиолетовый провод). Нагрузка подключается к +OUT и -OUT.

В качестве вольтметра и амперметра можно использовать либо стрелочные приборы, либо пару цифровых вольтметров, которые нужно подключить к выходам LM358 (7 нога – напряжение, 1 нога – ток, напряжение – 0…5 В) и оттарировать тестером. Питать цифровые вольтметры можно с «дежурных» 5V – там 2А.
Если регулировка не нужна, то R8 просто ставим на максимум. Стабилизироваться БП будет так: если, например, установлено 12В 1А, то если ток нагрузки меньше 1А – стабилизируется напряжение, если больше – то ток.

Измерительный резистор R7 – это два 5-тиваттных резистора (белые) по 0.1ом соединённые параллельно.
Дополнение:

Нагрузочный резистор 470ом 1 Вт ставим параллельно C5. Он нужен чтобы БП без нагрузки не оставался. Ток через него не учитывается, он до измерительного резистора R7 включён. Без него, тоже работать будет, но тогда если установить более низкое напряжение при отключенной от выхода нагрузке – долго ждать, пока C4 и C5 разрядятся до нужного напряжения.

Вариант переделки PC БП типа ATX, в регулируемый блок с напряжением 3 – 25V и ток 5А.
Первое - удаляем резистор с первой ноги микросхемы к +5V и ставим резистор от первой ноги к 12V на 1Ком.

Ставятся 2 переменных резистора для грубой и точной регулировки. Затем необходимо выпаять дроссель групповой стабилизации, а в образовавшийся разрыв цепи 12V впаять перемычку.

 

Также необходимо заменить фильтрующие конденсаторы в выходных цепях, на конденсаторы с более высоким напряжением. Т.к напряжение на выходе теперь изменяющееся то кулер нужно питать от 220V (есть такие) либо запитать его от “дежурки”.