Лабораторный бп из компьютерного с энкодером. Простой блок питания из atx. Несколько схем АТX блока питания на TL494

В наше время наверное только ленивый, не переделывал компьютерный AT или ATX блок питания в лабораторный или зарядное устройство для автомобильной АКБ. И я решил не оставаться в стороне. Для переделки взял старый ATX 350 Вт блок питания с ШИМ контроллером TL494 или его аналогом KA7500B, блоки с таким контроллером легче всего переделывать. Первым делом необходимо убрать лишние компоненты с платы, дроссель групповой стабилизации, конденсаторы, некоторые резисторы, не нужные перемычки, цепь power ON с ней же и компаратор LM393. Стоит заметить что все схемы на TL494 похожи, иметь могут только не большие различия, поэтому для понимания как переделывать БП можно взять типовую схему.

Вообщем вот типовая схема ATX блока питания на TL494.

Вот схема с удаленными лишними элементами.

На первой схеме я выделил участок, этот участок отвечает за защиту от перегрузок по мощности у себя я его счел нужным удалить о чем немного сожалею. Советую этот участок не удалять. В выходной цепи вместо диодной сборки +12 В необходимо поставить диодную сборку Шоттки с максимальным импульсным обратным напряжением 100 В и током 15 А примерно такую: VS-16CTQ100PBF . Электролитический конденсатор после дросселя должен иметь емкость 1000-2200 мкФ и напряжение минимум 25 В. Нагрузочный резистор должен иметь сопротивление 100 Ом и мощность около 2 Вт. Дроссель

После того как все лишние удалено, можно приступить к сборке схемы управления.

Схему управления взял из этой статьи: Лабораторный БП из AT . В этой статье очень подробно описывается переделка.

На операционном усилителе DA1.1 собран дифференциальный усилитель в цепи измерения напряжения. Коэффициент усиления подобран таким образом, что при изменении выходного напряжения блока питания от 0 до 20 В (с учётом падения напряжения на шунте R7), на его выходе сигнал меняется в пределах 0…5 В. Коэффициент усиления зависит от соотношения сопротивлений резисторов R2/R1=R4/R3.

На операционном усилителе DA1.2 собран усилитель в цепи измерения тока. Он усиливает величину падения напряжения на шунте R7. Коэффициент усиления подобран таким образом, что при изменении тока нагрузки блока питания от 0 до 10 А, на его выходе сигнал меняется в пределах 0…5 В. Коэффициент усиления зависит от соотношения сопротивлений резисторов R6/R5.

Сигналы с обоих усилителей (напряжения и тока) подаются на входы компараторов ошибки ШИМ-контроллера (выводы 1 и 16 DA2). Для установки необходимых значений напряжения и тока, инвертирующие входы этих компараторов (выводы 2 и 15 DA2) подключены к регулируемым делителям опорного напряжения (переменные резисторы R8, R10). Напряжение +5 В для этих делителей снимается с внутреннего источника опорного напряжения ШИМ-контроллера (вывод 14 DA2).

Резисторы R9, R11 ограничивают нижний порог регулировки. Конденсаторы C2, C3 устраняют возможный «шум» при повороте движка переменного резистора. Резисторы R14, R15 также установлены на случай «обрыва» движка переменного резистора.

На операционном усилителе DA1.4 собран компаратор для индикации перехода блока питания в режим стабилизации тока (LED1).

Моя схема

В своей схеме для измерения тока я использую датчик тока ACS712 на эффекте холла, валялся длительное время без дела вот и решил внедрить. Надо отметить, что измеряет он по точнее чем кусок проволоки, ибо имеет маленькую зависимость от температуры так как измерительная часть имеет очень маленькое сопротивление. Кусок же проволоки меняет свое сопротивление с ростом тока.

Сборка

Шунт сделал из текстолита и куска проволоки из черного метала, сопротивление получилось примерно 0,001 Ом, чего вполне достаточно. Крепится к корпусу на стойки для печатных плат.

Разместил все в готовом корпусе:

Готовый корпус заводского изготовления (G768 140x190x80мм).

Чертеж передней панели:

Плата от компьютерного блока питания, легко устанавливается в этот корпус.

Сзади установлен вентилятор охлаждения, он продувает воздух через весь корпус, в верхней крышке насверлил отверстий по бокам для выхода воздуха. Обороты заданы DC-DC преобразователем, питание взято с дежурки 20V.

Плата индикации:

Вид сверху:

Вид снизу:

Плата управления:

Вид сверху:

Вид снизу:

Плата создана в программе Dip Trace

Код программы для Atmega8

Код создан в среде CodeVisionAVR. Особо ничего не придумывал, использовал математику с float. Архив с проектом, в нем же можно найти прошивку

#include #include #include #include // Voltage Reference: AREF pin #define ADC_VREF_TYPE ((0<515){I = (float) (data-515)/20;}; // Переводим в вольты sprintf(lcd_buff,"I=%.2f", I); lcd_gotoxy(9,0); // Выставляем курсор lcd_puts(lcd_buff); // Выводим значение W = V * I; sprintf(lcd_buff,"W=%.3f", W); lcd_gotoxy(0,1); // Выставляем курсор lcd_puts(lcd_buff); // Выводим значение delay_ms(400); // Задаем задержку в 400 миллисекунд } }

Регулируемый блок питания с компьютерного блока питания АТХ

(АТХ- это с дежуркой)

Имеется масса информации в интернете о переделке блока питания (БП) от компьютера тип АТ и АТХ. Но я решил выделить наиболее важную информацию и составить совою статью из всего, что нашел в интернете специально для сайта сайт

В первую очередь смотрим на качество собранного БП «Китайцами)))». Нормальный БП должен выглядеть примерно так

На что стоит обратить внимание, это на высоковольтную часть БП. Там должны стоять сглаживающие конденсаторы и дросселя (Они сглаживают импульсный выброс в сеть), так же на диодный мостик он должен быть не менее 2А и конденсаторы после моста (Я обычно ставлю по 680 мкФ/200В или 330 мкФ/200В исходя из востребованной мощности), если вы хотите получить с БП 300 Вт (30В/10А) то нужно ставить не меньше 600 мкФ.

Естественно нужно обратить внимание на силовые ключи Q1-2 и демпферную цепь С8R4. Q1-2 обычно ставим MJE13007- MJE13009 (Есть статьи и о переделке схемы под полевые транзисторы). Демпферная цепь С8R4, я заметил, что при регулировке БП R4 этой цепи сильно греется, решилось подбором С8.

Далее переделку БП нужно продолжать с внимательного изучения схемы самого БП (хотя схемы почти одинаковы, но все же стоит) от этого зависит вся последующая работа. Необходимо обратить особое внимание на несколько вещей в изучении схемы: система защиты (4-й вывод ШИМ-контроллера), Система Power Good (ее можно просто убрать), усилитель ошибок по току (15,16,3 выводы ШИМ), усилитель ошибок по напряжению (1,2,3 выводы ШИМ) и также выходная цепь БП (Тут нужно будет переделывать все).

Рассмотрим по порядку каждый пункт.

Системы защиты (4-й вывод) Схема взята из статьи Голубева drive2.ru

Это типичная схема (Хотя бывают и другие), что тут происходит. При увеличении нагрузки на инверторе свыше допустимой, увеличивается ширина импульсов на среднем выводе развязывающего трансформатора T2. Диод D1 детектирует их, и на конденсаторе C1 увеличивается отрицательное напряжение. Достигнув определённого уровня (примерно -11 В), оно открывает транзистор Q2 через резистор R3. Напряжение +5 В через открытый транзистор поступит на вывод 4 контроллера, и остановит работу его генератора импульсов.

Из схемы выпаиваются все диоды и резисторы, подходящие от вторичных выпрямителей к базе Q1, и устанавливается стабилитрон D3 на напряжение 22 В (Или большего напряжения), например, КС522А, и резистор R8.

В случае аварийного увеличения напряжения на выходе блока питания выше 22 В, стабилитрон пробьётся и откроет транзистор Q1. Тот в свою очередь откроет транзистор Q2, через который на вывод 4 контроллера поступит напряжение +5 В, и остановит работу его генератора импульсов.

Если вам не нужна защита, то можно просто все выпаять и замкнуть вывод 4 на корпус через резистор (схема будет ниже).

Система Power Good - я обычно ее просто выпаиваю.

Усилитель ошибок по току (15,16,3 выводы ШИМ) - это и есть регулировка выходного тока. Но не значит что на этом можно не переживать о защите от КЗ.

Усилитель ошибок по напряжению (1,2,3 выводы ШИМ) - Это регулировка выходного напряжения.

И так регулировка напряжения.

(Тут же схема защиты)

Эта схема составлена без регулировки тока.

14-й вывод ШИМ - это опорное напряжение. А выводы 2,1 это входа ОУ по напряжению.

Вся регулировка осуществляется с помощью делителей напряжения. На вывод 2 мы подаём образцовое напряжение с 14-го вывода через делитель R5R6 по 3,3 кОм. Данный делитель рассчитан на напряжение 2,4В. Далее выходное напряжение со вторичной цепи нам нужно подать на первый вывод ШИМ и также через делитель, но уже через переменный. Переменный резистор R1 и постоянный R3. На моем БП вышла регулировка от 2-24 Вольт. Напряжение на выходе зависит еще и от силового трансформатора и выходной цепи, но об этом позже. Вернемся к нашей Шимке, настройка регулировки напряжения на этом не заканчивается. Нам нужно еще обратить внимание на 3 вывод ШИМ, это выход ОУ и ему нужно сделать ООС на 2 ногу для плавной регулировки и убрать шум, треск и прочий не приятный звук трансформатора. У меня она собрана на C4R3 и C1. Хотя за частую хватает и C4R3, но из-за множества разнообразия «китайских делателей», нужно иногда добавлять кондерчик обычно на 1мкф хватает, но иногда доходит и до 5мкф.

Цепи C4R3 и C1 нужно подбирать так чтобы не было шума в тр-ре, но если все же он остается, то нужно обратить внимание на дроссель вторичной цепи, бывает нарушение сердечника, но об этом мы еще поговорим.

Да о защите, я ее тут убрал и поставил резистор на 2 кОм R4.

Теперь о регулировке тока

В принципе регулировка тока, это тоже регулировка напряжения. С помощью делителя, но только тут уже изменяется опорное напряжение и идет слежение падения напряжения на амперметре (или шунте). В принципе нечего нового нет относительно регулировки напряжения нет, только С1 нужен обязательно и возможно последовательно ему нужно будет добавить резистор, но это уже зависит от ШИМ и Тр-ра.

Общая схема регулировки работоспособна на 100% проверенная практике, если у вас схема не работает стабильно или не совсем правильно значит нужно: 1. Подобрать номиналы под Вашу ШИМ и тр-р, 2. Искать ошибки в сборке и дорабатывать. Опять же повторяюсь на практике показало, что китайские ШИМ и БП в целом реагируют на изменения в схемах по-разному. Все нужно настраивать методом подбора и расчётов.

В БП АТХ питание ШИМ и разделительного трансформатора осуществляется с Дежурного питания оно может достегать 25 В и подается в цепь 12 вывода ШИМ. Многие считают что диод во вторичной цепи Силового ТР-РА идущий на 12 вывод нужно убирать. Я считаю, что лучше оставить эту цепь, это дает дополнительную уверенность сохранения силовых ключей при выходе их строя дежурного питания.

Теперь о вторичной цепи

Наилучшая схема переделки мне показалась С. Голубева (Driver2.ru)

Хотя вентилятор на пяти вольтовую обмотку не повесить, потому что там также будет изменяться напряжение, да и еще не нет обратной связи с ШИМ и поэтому да при нагрузке с током в 0,15А напряжение будет падать ощутимо.

Теперь о самой схеме выходного напряжения. Менять распиновку тр-ра и ставить диодный мост нет смысла. Т.к. напряжение увеличиться, а мощность падает. Поэтому я предпочитаю такую схему, да и потом переделок меньше. Выпрямительные диоды D3 должны быть на ток не менее 10 А и обратное напряжение не менее 200 Вольт. Это могут быть STPR1020CT,F12C20.ER1602CT. Диод D4, это и есть (как я называю) вспомогательная цепь питания ШИМ и Защиты Vcc и Vdd. Индуктивность L1 кольцевой при желании можно оставить старый (Если конечно он работает нормально), но я перематываю тем же проводом + провод с пяти вольтовой цепи. Индуктивность L2 обычно оставляю без измерения. Конденсаторы C5C6 не стоит ставить номиналом более 2200 мкф нет смысла. Я обычно ставлю по 1000мкф и хватает вполне. Неполярные С4С7 можно при желании поднять до 1 мкф, но я также не увидел большой разницы. А вот резистор R5 не стоит ставить менее 300 Ом будет просто греться при напряжении более 10 В, но и не более 500 Ом. Этот резистор дает так сказать балансировку БП.

Вот собственно и все самое главное в переделке БП.

Акцентирую опять же внимание на том, что не все БП легко и просто поддаются переделке и настройке. Поэтому нужно внимательно изучать схему и информацию по переделке.

Линейный и импульсный источники питания

Начнем с основ. Блок питания в компьютере выполняет три функции. Во-первых, переменный ток из бытовой сети электропитания нужно преобразовать в постоянный. Второй задачей БП является понижение напряжения 110-230 В, избыточного для компьютерной электроники, до стандартных значений, требуемых конвертерами питания отдельных компонентов ПК, - 12 В, 5 В и 3,3 В (а также отрицательные напряжения, о которых расскажем чуть позже). Наконец, БП играет роль стабилизатора напряжений.

Есть два основных типа источников питания, которые выполняют перечисленные функции, - линейный и импульсный. В основе простейшего линейного БП лежит трансформатор, на котором напряжение переменного тока понижается до требуемого значения, и затем ток выпрямляется диодным мостом.

Однако от БП требуется еще и стабилизация выходного напряжения, что обусловлено как нестабильностью напряжения в бытовой сети, так и падением напряжения в ответ на увеличение тока в нагрузке.

Чтобы компенсировать падение напряжения, в линейном БП параметры трансформатора рассчитываются так, чтобы обеспечить избыточную мощность. Тогда при высоком токе в нагрузке будет наблюдаться требуемый вольтаж. Однако и повышенное напряжение, которое возникнет без каких-либо средств компенсации при низком токе в полезной нагрузке, тоже неприемлемо. Избыточное напряжение устраняется за счет включения в цепь неполезной нагрузки. В простейшем случае таковой является резистор или транзистор, подключенный через стабилитрон (Zener diode). В более продвинутом - транзистор управляется микросхемой с компаратором. Как бы то ни было, избыточная мощность просто рассеивается в виде тепла, что отрицательно сказывается на КПД устройства.

В схеме импульсного БП возникает еще одна переменная, от которой зависит напряжение на выходе, в дополнение к двум уже имеющимся: напряжению на входе и сопротивлению нагрузки. Последовательно с нагрузкой стоит ключ (которым в интересующем нас случае является транзистор), управляемый микроконтроллером в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Чем выше длительность открытых состояний транзистора по отношению к их периоду (этот параметр называется duty cycle, в русскоязычной терминологии используется обратная величина - скважность), тем выше напряжение на выходе. Из-за наличия ключа импульсный БП также называется Switched-Mode Power Supply (SMPS).

Через закрытый транзистор ток не идет, а сопротивление открытого транзистора в идеале пренебрежимо мало. В действительности открытый транзистор обладает сопротивлением и рассеивает какую-то часть мощности в виде тепла. Кроме того, переход между состояниями транзистора не идеально дискретный. И все же КПД импульсного источника тока может превышать 90%, в то время как КПД линейного БП со стабилизатором в лучшем случае достигает 50%.

Другое преимущество импульсных источников питания состоит в радикальном уменьшении габаритов и массы трансформатора по сравнению с линейными БП такой же мощности. Известно, что чем выше частота переменного тока в первичной обмотке трансформатора, тем меньше необходимый размер сердечника и число витков обмотки. Поэтому ключевой транзистор в цепи размещают не после, а до трансформатора и, помимо стабилизации напряжения используют для получения переменного тока высокой частоты (для компьютерных БП это от 30 до 100 кГц и выше, а как правило - около 60 кГц). Трансформатор, работающий на частоте электросети 50-60 Гц, для мощности, требуемой стандартным компьютером, был бы в десятки раз массивнее.

Линейные БП сегодня применяются главным образом в случае маломощных устройств, когда относительно сложная электроника, необходимая для импульсного источника питания, составляет более чувствительную статью расходов в сравнении с трансформатором. Это, к примеру, блоки питания на 9 В, которые используются для гитарных педалей эффектов, а когда-то - для игровых приставок и пр. А вот зарядники для смартфонов уже сплошь импульсные - тут расходы оправданны. Благодаря существенно меньшей амплитуде пульсаций напряжения на выходе линейные БП также применяются в тех областях, где это качество востребованно.

⇡ Общая схема блока питания стандарта ATX

БП настольного компьютера представляет собой импульсный источник питания, на вход которого подается напряжение бытовой электросети с параметрами 110/230 В, 50-60 Гц, а на выходе есть ряд линий постоянного тока, основные из которых имеют номинал 12, 5 и 3,3 В. Помимо этого, БП обеспечивает напряжение -12 В, а когда-то еще и напряжение -5 В, необходимое для шины ISA. Но последнее в какой-то момент было исключено из стандарта ATX в связи с прекращением поддержки самой ISA.

На упрощенной схеме стандартного импульсного БП, представленной выше, можно выделить четыре основных этапа. В таком же порядке мы рассматриваем компоненты блоков питания в обзорах, а именно:

1. фильтр ЭМП - электромагнитных помех (RFI filter);
2. первичная цепь - входной выпрямитель (rectifier), ключевые транзисторы (switcher), создающие переменный ток высокой частоты на первичной обмотке трансформатора;
3. основной трансформатор;
4. вторичная цепь - выпрямители тока со вторичной обмотки трансформатора (rectifiers), сглаживающие фильтры на выходе (filtering).

⇡ Фильтр ЭМП

Фильтр на входе БП служит для подавления двух типов электромагнитных помех: дифференциальных (differential-mode) - когда ток помехи течет в разные стороны в линиях питания, и синфазных (common-mode) - когда ток течет в одном направлении.

Дифференциальные помехи подавляются конденсатором CX (крупный желтый пленочный конденсатор на фото выше), включенным параллельно нагрузке. Иногда на каждый провод дополнительно вешают дроссель, выполняющий ту же функцию (нет на схеме).

Фильтр синфазных помех образован конденсаторами CY (синие каплевидные керамические конденсаторы на фото), в общей точке соединяющими линии питания с землей, и т.н. синфазным дросселем (common-mode choke, LF1 на схеме), ток в двух обмотках которого течет в одном направлении, что создает сопротивление для синфазных помех.

В дешевых моделях устанавливают минимальный набор деталей фильтра, в более дорогих описанные схемы образуют повторяющиеся (полностью или частично) звенья. В прошлом нередко встречались БП вообще без фильтра ЭМП. Сейчас это скорее курьезное исключение, хотя, покупая совсем дешевый БП, можно, все-таки нарваться на такой сюрприз. В результате будет страдать не только и не столько сам компьютер, сколько другая техника, включенная в бытовую сеть, - импульсные БП являются мощным источником помех.

В районе фильтра хорошего БП можно обнаружить несколько деталей, защищающих от повреждения само устройство либо его владельца. Почти всегда есть простейший плавкий предохранитель для защиты от короткого замыкания (F1 на схеме). Отметим, что при срабатывании предохранителя защищаемым объектом является уже не блок питания. Если произошло КЗ, то, значит, уже пробило ключевые транзисторы, и важно хотя бы предотвратить возгорание электропроводки. Если в БП вдруг сгорел предохранитель, то менять его на новый, скорее всего, уже бессмысленно.

Отдельно выполняется защита от кратковременных скачков напряжения с помощью варистора (MOV - Metal Oxide Varistor). А вот никаких средств защиты от длительного повышения напряжения в компьютерных БП нет. Эту функцию выполняют внешние стабилизаторы со своим трансформатором внутри.

Конденсатор в цепи PFC после выпрямителя может сохранять значительный заряд после отключения от питания. Чтобы беспечного человека, сунувшего палец в разъем питания, не ударило током, между проводами устанавливают разряжающий резистор большого номинала (bleeder resistor). В более изощренном варианте - вместе с управляющей схемой, которая не дает заряду утекать при работе устройства.

Кстати, наличие фильтра в блоке питания ПК (а в БП монитора и практически любой компьютерной техники он тоже есть) означает, что покупать отдельный «сетевой фильтр» вместо обычного удлинителя, в общем-то, без толку. У него внутри все то же самое. Единственное условие в любом случае - нормальная трехконтактная проводка с заземлением. В противном случае конденсаторы CY, соединенные с землей, просто не смогут выполнять свою функцию.

⇡ Входной выпрямитель

После фильтра переменный ток преобразуется в постоянный с помощью диодного моста - как правило, в виде сборки в общем корпусе. Отдельный радиатор для охлаждения моста всячески приветствуется. Мост, собранный из четырех дискретных диодов, - атрибут дешевых блоков питания. Можно также поинтересоваться, на какой ток рассчитан мост, чтобы определить, соответствует ли он мощности самого БП. Хотя по этому параметру, как правило, имеется хороший запас.

⇡ Блок активного PFC

В цепи переменного тока с линейной нагрузкой (как, например, лампа накаливания или электроплитка) протекающий ток следует такой же синусоиде, как и напряжение. Но это не так в случае с устройствами, имеющими входной выпрямитель, - такими как импульсные БП. Блок питания пропускает ток короткими импульсами, примерно совпадающими по времени с пиками синусоиды напряжения (то есть максимальным мгновенным напряжением), когда подзаряжается сглаживающий конденсатор выпрямителя.

Сигнал тока искаженной формы раскладывается на несколько гармонических колебаний в сумме с синусоидой данной амплитуды (идеальным сигналом, который имел бы место при линейной нагрузке).

Мощность, используемая для совершения полезной работы (которой, собственно, является нагрев компонентов ПК), указана в характеристиках БП и называется активной. Остальная мощность, порождаемая гармоническими колебаниями тока, называется реактивной. Она не производит полезной работы, но нагревает провода и создает нагрузку на трансформаторы и прочее силовое оборудование.

Векторная сумма реактивной и активной мощности называется полной мощностью (apparent power). А отношение активной мощности к полной называется коэффициентом мощности (power factor) - не путать с КПД!

У импульсного БП коэффициент мощности изначально довольно низкий - около 0,7. Для частного потребителя реактивная мощность не составляет проблемы (благо она не учитывается электросчетчиками), если только он не пользуется ИБП. На бесперебойник как раз таки ложится полная мощность нагрузки. В масштабе офиса или городской сети избыточная реактивная мощность, создаваемая импульсными БП уже значительно снижает качество электроснабжения и вызывает расходы, поэтому с ней активно борются.

В частности, подавляющее большинство компьютерных БП оснащаются схемами активной коррекции фактора мощности (Active PFC). Блок с активным PFC легко опознать по единственному крупному конденсатору и дросселю, установленным после выпрямителя. В сущности, Active PFC является еще одним импульсным преобразователем, который поддерживает на конденсаторе постоянный заряд напряжением около 400 В. При этом ток из питающей сети потребляется короткими импульсами, ширина которых подобрана таким образом, чтобы сигнал аппроксимировался синусоидой - что и требуется для имитации линейной нагрузки. Для синхронизации сигнала потребления тока с синусоидой напряжения в контроллере PFC имеется специальная логика.

Схема активного PFC содержит один или два ключевых транзистора и мощный диод, которые размещаются на одном радиаторе с ключевыми транзисторами основного преобразователя БП. Как правило, ШИМ-контроллер ключа основного преобразователя и ключа Active PFC являются одной микросхемой (PWM/PFC Combo).

Коэффициент мощности у импульсных блоков питания с активным PFC достигает 0,95 и выше. Кроме того, у них есть одно дополнительное преимущество - не требуется переключатель сети 110/230 В и соответствующий удвоитель напряжения внутри БП. Большинство схем PFC переваривают напряжения от 85 до 265 В. Кроме того, снижается чувствительность БП к кратковременным провалам напряжения.

Кстати, помимо активной коррекции PFC, существует и пассивная, которая подразумевает установку дросселя большой индуктивности последовательно с нагрузкой. Эффективность ее невелика, и в современном БП вы такое вряд ли найдете.

⇡ Основной преобразователь

Общий принцип работы для всех импульсных БП изолированной топологии (с трансформатором) один: ключевой транзистор (или транзисторы) создает переменный ток на первичной обмотке трансформатора, а ШИМ-контроллер управляет скважностью их переключения. Конкретные схемы, однако, различаются как по количеству ключевых транзисторов и прочих элементов, так и по качественным характеристикам: КПД, форма сигнала, помехи и пр. Но здесь слишком многое зависит от конкретной реализации, чтобы на этом стоило заострять внимание. Для интересующихся приводим набор схем и таблицу, которая позволит по составу деталей опознавать их в конкретных устройствах.

Помимо перечисленных топологий, в дорогих БП встречаются резонансные (resonant) варианты Half Bridge, которые легко опознать по дополнительному крупному дросселю (или двум) и конденсатору, образующим колебательный контур.

⇡ Вторичная цепь

Вторичная цепь - это все, что находится после вторичной обмотки трансформатора. В большинстве современных блоков питания трансформатор имеет две обмотки: с одной из них снимается напряжение 12 В, с другой - 5 В. Ток сначала выпрямляется с помощью сборки из двух диодов Шоттки - одной или нескольких на шину (на самой высоконагруженной шине - 12 В — в мощных БП бывает четыре сборки). Более эффективными с точки зрения КПД являются синхронные выпрямители, в которых вместо диодов используются полевые транзисторы. Но это прерогатива по-настоящему продвинутых и дорогих БП, претендующих на сертификат 80 PLUS Platinum.

Шина 3,3 В, как правило, выводится от той же обмотки, что и шина 5 В, только напряжение понижается с помощью насыщаемого дросселя (Mag Amp). Специальная обмотка на трансформаторе под напряжение 3,3 В - экзотический вариант. Из отрицательных напряжений в текущем стандарте ATX осталось только -12 В, которое снимается со вторичной обмотки под шину 12 В через отдельные слаботочные диоды.

ШИМ-управление ключом преобразователя изменяет напряжение на первичной обмотке трансформатора, а следовательно - на всех вторичных обмотках сразу. При этом потребление тока компьютером отнюдь не равномерно распределено между шинами БП. В современном железе наиболее нагруженной шиной является 12-В.

Для раздельной стабилизации напряжений на разных шинах требуются дополнительные меры. Классический способ подразумевает использование дросселя групповой стабилизации. Три основные шины пропущены через его обмотки, и в результате если на одной шине увеличивается ток, то на других - падает напряжение. Допустим, на шине 12 В возрос ток, и, чтобы предотвратить падение напряжения, ШИМ-контроллер уменьшил скважность импульсов ключевых транзисторов. В результате на шине 5 В напряжение могло бы выйти за допустимые рамки, но было подавлено дросселем групповой стабилизации.

Напряжение на шине 3,3 В дополнительно регулируется еще одним насыщаемым дросселем.

В более совершенном варианте обеспечивается раздельная стабилизация шин 5 и 12 В за счет насыщаемых дросселей, но сейчас эта конструкция в дорогих качественных БП уступила место преобразователям DC-DC. В последнем случае трансформатор имеет единственную вторичную обмотку с напряжением 12 В, а напряжения 5 В и 3,3 В получаются благодаря преобразователям постоянного тока. Такой способ наиболее благоприятен для стабильности напряжений.

Выходной фильтр

Финальной стадией на каждой шине является фильтр, который сглаживает пульсации напряжения, вызываемые ключевыми транзисторами. Кроме того, во вторичную цепь БП в той или иной мере пробиваются пульсации входного выпрямителя, чья частота равна удвоенной частоте питающей электросети.

В состав фильтра пульсаций входит дроссель и конденсаторы большой емкости. Для качественных блоков питания характерна емкость не менее 2 000 мкФ, но у производителей дешевых моделей есть резерв для экономии, когда устанавливают конденсаторы, к примеру, вдвое меньшего номинала, что неизбежно отражается на амплитуде пульсаций.

⇡ Дежурное питание +5VSB

Описание компонентов блока питания было бы неполным без упоминания об источнике дежурного напряжения 5 В, который делает возможным спящий режим ПК и обеспечивает работу всех устройств, которые должны быть включены постоянно. «Дежурка» питается от отдельного импульсного преобразователя с маломощным трансформатором. В некоторых БП встречается и третий трансформатор, использующийся в цепи обратной связи для изоляции ШИМ-контроллера от первичной цепи основного преобразователя. В других случаях эту функцию выполняют оптопары (светодиод и фототранзистор в одном корпусе).

⇡ Методика тестирования блоков питания

Одним из основных параметров БП является стабильность напряжений, которая находит отражение в т.н. кросс-нагрузочной характеристике. КНХ представляет собой диаграмму, в которой на одной оси отложен ток или мощность на шине 12 В, а на другой - совокупный ток или мощность на шинах 3,3 и 5 В. В точках пересечения при разных значениях обеих переменных определяется отклонение напряжения от номинала на той или иной шине. Соответственно, мы публикуем две разные КНХ - для шины 12 В и для шины 5/3,3 В.

Цвет точки означает процент отклонения:

• зеленый: ≤ 1%;
• салатовый: ≤ 2%;
• желтый: ≤ 3%;
• оранжевый: ≤ 4%;
• красный: ≤ 5%.
• белый: > 5% (не допускается стандартом ATX).

Для получения КНХ используется сделанный на заказ стенд для тестирования блоков питания, который создает нагрузку за счет рассеивания тепла на мощных полевых транзисторах.

Другой не менее важный тест - определение размаха пульсаций на выходе БП. Стандарт ATX допускает пульсации в пределах 120 мВ для шины 12 В и 50 мВ - для шины 5 В. Различают высокочастотные пульсации (на удвоенной частоте ключа основного преобразователя) и низкочастотные (на удвоенной частоте питающей сети).

Этот параметр мы измеряем при помощи USB-осциллографа Hantek DSO-6022BE при максимальной нагрузке на БП, заданной спецификациями. На осциллограмме ниже зеленый график соответствует шине 12 В, желтый - 5 В. Видно, что пульсации находятся в пределах нормы, и даже с запасом.

Для сравнения приводим картину пульсаций на выходе БП старого компьютера. Этот блок изначально не был выдающимся, но явно не стал лучше от времени. Судя по размаху низкочастотных пульсаций (обратите внимание, что деление развертки напряжения увеличено до 50 мВ, чтобы колебания поместились на экран), сглаживающий конденсатор на входе уже пришел в негодность. Высокочастотные пульсации на шине 5 В находятся на грани допустимых 50 мВ.

В следующем тесте определяется КПД блока при нагрузке от 10 до 100% от номинальной мощности (путем сравнения мощности на выходе с мощностью на входе, измеренной при помощи бытового ваттметра). Для сравнения на графике приводятся критерии различных категорий 80 PLUS. Впрочем, большого интереса в наши дни это не вызывает. На графике приведены результаты топового БП Corsair в сравнении с весьма дешевым Antec, а разница не то чтобы очень велика.

Более насущный для пользователя вопрос - шум от встроенного вентилятора. Непосредственно измерить его вблизи от ревущего стенда для тестирования БП невозможно, поэтому мы измеряем скорость вращения крыльчатки лазерным тахометром - также при мощности от 10 до 100%. На нижеприведенном графике видно, что при низкой нагрузке на этот БП 135-миллиметровый вентилятор сохраняет низкие обороты и вряд ли слышен вообще. При максимальной нагрузке шум уже можно различить, но уровень все еще вполне приемлемый.

Компьютер служит нам годами, становится настоящим другом семьи, и когда он устаревает или безнадёжно ломается, бывает так жалко нести его на свалку. Но существуют детали, которые могут ещё долго прослужить в быту. Это и

многочисленные кулеры, и радиатор процессора, и даже сам корпус. Но самое ценное - это БП. благодаря пристойной мощности при малых габаритах, является идеальным объектом всяческих модернизаций. Его трансформация - не такая уж сложная задача.

Переделка компьютерного в обычный источник напряжения

Нужно определиться какого типа блок питания вашего компьютера, АТ или АТХ. Как правило, это указывается на корпусе. Импульсные БП работают только под нагрузкой. Но устройство блока питания типа АТХ позволяет замыканием зелёного и чёрного проводов искусственно её имитировать. Итак, подключив нагрузку (для АТ) или замкнув необходимые выводы (для АТХ), можно запустить вентилятор. На выходе появляется 5 и 12 Вольт. Максимальный выходной ток зависит от мощности БП. При 200 Вт, на пятивольтовом выходе, ток может достигать порядка 20А, на 12В - около 8А. Так без лишних затрат можно пользоваться хорошим с неплохими выходными характеристиками.

Переделка компьютерного блока питания в регулируемый источник напряжения

Иметь такой БП дома или на работе довольно удобно. Изменить стандартный блок несложно. Нужно заменить несколько сопротивлений и выпаять дроссель. При этом величину напряжения можно регулировать от 0 до 20 Вольт. Естественно, токи останутся в первоначальных пропорциях. Если же вас устраивает максимальное напряжение в 12В, достаточно на его выходе установить тиристорный регулятор напряжения. Схема регулятора очень проста. При этом он поможет избежать вмешательства во внутреннюю часть компьютерного блока.

Переделка компьютерного блока питания в зарядное устройство для автомобиля

Принцип мало чем отличается от регулируемого источника питания. Только желательно поменять на более мощные. Зарядное устройство из БП компьютера имеет ряд преимуществ и недостатков. К плюсам в первую очередь относят малые габариты и небольшой вес. Трансформаторное ЗУ намного тяжелее и неудобней в эксплуатации. Недостатки тоже существенны: критичность к коротким замыканиям и переполюсовке.

Конечно, эта критичность наблюдается и в трансформаторных устройствах, но при выходе из строя импульсного блока переменный ток с напряжением 220В стремится к аккумулятору. Страшно представить последствия этого для всех приборов и находящихся рядом людей. Применение в блоках питания защит решает эту проблему.

Перед использованием такого зарядного устройства, серьёзно отнеситесь к изготовлению схемы защиты. Тем более что существует большое количество их разновидностей.

Итак, не спешите выбрасывать запчасти от старого девайса. Переделка компьютерного блока питания подарит ему вторую жизнь. При работе с БП помните, что его плата постоянно находится под напряжением 220В, а это представляет смертельную угрозу. Соблюдайте правила личной безопасности при работе с электрическим током.