Настольный источник питания с использованием блока питания компьютера | Детальный проект

Хороший настольный источник питания — самое важное оборудование для инженеров-электронщиков и любителей. Однако настольные источники питания, используемые в научно-исследовательских лабораториях, стоят дорого. Выходной рейтинг также является серьезной проблемой. Переменный источник постоянного тока до 30 В и ток в несколько ампер — основное требование для лабораторий.

Изготовить блок питания для использования в лабораториях — непростая задача из-за сложности схемы. Для обеспечения высокого выходного тока необходимы тяжелые трансформаторы и полупроводниковые устройства. Простая альтернатива — использовать компьютерный блок питания (БП). После некоторых модификаций блок питания можно превратить в хороший настольный блок питания.

Рис. 1 показаны входные и выходные характеристики компьютерного блока питания ATX. Доступные выходы: +3,3 В (20 А), +5 В (34 А), +12 В (16 А), -5 В (0,5 А), -12 В (0,5 А) и +5VSB (2 А).

Эти выходы доступны на одном 20-контактном разъеме Molex (некоторые новые блоки питания имеют 24-контактный разъем) и четырех различных других 4-контактных разъемах.

20-контактный разъем Molex показан на рис. 2. Цветовые коды проводов стандартного разъема блока питания ATX показаны в таблице ниже. Из таблицы вы можете определить выходы напряжения, соответствующие разным цветовым кодам.

Включение и тестирование

Чтобы протестировать компьютерный блок питания, не подключая его к материнской плате, замкните его зеленый провод на любой из черных проводов (заземляющих проводов). Вентилятор охлаждения блока питания должен включиться, показывая, что блок питания включен. Теперь вы можете проверить напряжения всех различных проводов относительно черного провода с помощью мультиметра. Если все напряжения соответствуют таблице цветового кода, блок питания работает нормально.

Другой метод — проверить напряжение серого провода, который является сигналом PGS или хорошего питания. Должно быть примерно +5 В.

Открытие блока питания

Как известно, компьютеры работают от сети переменного тока 230 В. Чтобы открыть корпус блока питания, сначала отсоедините шнур питания 230 В. После того как вы открутите корпус блока питания и снимите крышку, будьте осторожны с большими конденсаторами на PCB. Подождите while или разрядите их с помощью подходящего инструмента для разрядки. В противном случае вы рискуете получить удар током от конденсаторов.

Вы увидите, что все провода одного цвета собраны вместе и припаяны в одном месте на PCB. PCB также помечен легендами, обозначающими их напряжение и сигналы.

Модификации

Фиксированные результаты:

Поскольку выходы, доступные на различных разъемах блока питания, предназначены для подключения к материнской плате, для использования устройства в качестве настольного источника питания необходимо немного изменить соединения.

Все необходимые подключения для фиксированных, но множественных выходов показаны на рис. 3, а его авторский прототип показан на рис. 4. Лицевая панель авторского прототипа показана на рис. 5.

Включение switch:

Зеленый провод в ATX — это PS_ON или провод включения питания. Он используется материнской платой для включения блока питания. Обычно его уровень напряжения составляет +5 В постоянного тока. Чтобы включить БП, его необходимо заземлить. Поэтому вам необходимо подключить вкл/выкл switch между PS_ON и землей.

Индикатор режима ожидания:

Когда шнур питания переменного тока подключен к розетке переменного тока напряжением 230 В, а питание switch находится в положении «выключено», блок питания находится в режиме ожидания. Чтобы обеспечить индикацию режима ожидания, подключите LED к фиолетовому проводу, который обеспечивает сигнал 5VSB от блока питания ATX. 5VSB имеет активный высокий уровень, когда блок питания находится в режиме ожидания. Уровень напряжения 5VSB составляет +5 В постоянного тока, поэтому вам необходимо подключить резистор сопротивлением 220 Ом и мощностью 0,25 Вт последовательно с LED. Как только питание switch подается для включения блока питания, 5VSB переходит в низкий уровень, а LED перестает светиться, указывая, что блок питания находится в режиме включения питания.

Индикатор включения:

Для индикации включения питания необходимо подключить LED к серому проводу через резистор сопротивлением 220 Ом, мощностью 0,25 Вт. Этот серый провод обеспечивает PGS или сигнал хорошего питания. В режиме ожидания этот сигнал имеет активный низкий уровень. После включения блока питания он становится активным (+5 В постоянного тока).

Последовательный предохранитель:

Вы можете спросить, зачем нужен последовательный предохранитель, если блок питания имеет очень хорошую встроенную защиту от короткого замыкания. Предохранитель здесь используется не для защиты блока питания, а для защиты вашего ценного проекта.

Как известно, ток у блока питания умеренно высокий и составляет более 10 ампер. Но в целом среднестатистическому проекту или схеме электроники не нужен такой высокий ток. Если в вашем проекте имеется короткое замыкание, ток короткого замыкания уменьшится до уровня тока предохранителя. Без предохранителя ток короткого замыкания достигнет максимального выходного тока блока питания, серьезно повредив цепь.

Чтобы повысить эффективность настольного блока питания, извлеките плату PCB из корпуса блока питания. Поместите его в корпус большего размера и установите разъемы типа «банан» для разных выходов. Вы также можете использовать амперметр последовательно с выходом для измерения тока нагрузки на плате.

Источник питания с регулируемой выходной мощностью

Чтобы преобразовать блок питания в источник переменного питания, используйте микросхему регулируемого стабилизатора напряжения LM338K или LM317, как показано на рис. 6. Подключите источники питания +12 В и -12 В от блока питания к этой цепи так, чтобы получить максимальный выходной сигнал от 1,2 В до +23 В с помощью потенциометра VR1. Но выходной ток уменьшится до 500 мА, поскольку выходной ток выхода -12 В составляет всего 500 мА.

Создание и тестирование

Схема PCB фактического размера для источника переменного питания показана на рис. 7, а схема его компонентов — на рис. 8. Несколько советов по тестированию источника питания:

1. Некоторые новые блоки питания поставляются с проводом измерения тока. Если провод серого цвета, подключите его к +3,3 В. Если он розовый, подключите его к источнику питания +5 В.

2. Убедитесь, что вы используете блок питания ATX. Если он более старый, у него будут разные цветовые коды проводов. Если у вас нет фактических данных цветового кода, не пытайтесь ничего делать.

Загрузите PCB и PDF-файлы компоновки компонентов: нажмите здесь

3. Если светодиоды не загораются, проверьте их полярность. 4. The cooling fan in the PSU may make noise. Поскольку блок питания не питает нагрузку постоянно, вы можете ограничить скорость вращения вентилятора, чтобы уменьшить шум. Это можно сделать, уменьшив напряжение питания с 12 В до 5 В. Следовательно, if БП ненормально нагревается, повторно подключите вентилятор к питанию 12В. 5. Рекомендуется для каждого выхода подключать отдельный предохранитель.

Advantages of PSU

1. Very effective short-circuit protection
2. Thermal protection
3. Earth fault protection
4. Компактный размер с учетом выходного напряжения и тока
5. Очень дешевый по сравнению с обычным настольным блоком питания.

Недостатки

1. Сложная схема, которую сложно отремонтировать без соответствующих знаний
2. Для ремонта может потребоваться паяльная станция SMD