Переробка комп'ютерних БП з ШІМ-контролерами типу DR-B2002, DR-B2003, SG6105 в лабораторні джерела живлення

У статті представлена ​​проста конструкція ШІМ-регулятора, за допомогою якої можна легко переробити комп'ютерний блок живлення, зібраний на контролері, відмінному від популярного TL494, зокрема, DR-B2002, DR-B2003, SG6105 і інших, в лабораторний з регульованим вихідним напругою і обмеженням струму в навантаженні. Також тут я поділюся досвідом переробки комп'ютерних БП і опишу випробувані способи збільшення їх максимального вихідного напруги.

У радіоаматорського літературі є чимало схем переробки застарілих комп'ютерних блоків живлення (БП) в зарядні пристрої та лабораторні джерела живлення (ІП). Але всі вони стосуються тих БП, в яких вузол управління побудований на базі мікросхеми ШІМ-контролера типу TL494, або його аналогів DBL494, KIA494, КА7500, КР114ЕУ4. Нами було перероблено більше десятка таких БП. Добре показали себе зарядні пристрої, виготовлені за схемою, описаною М. Шуміловим в статті «Комп'ютерний блок живлення - зарядний пристрій», (Радіо - 2009, № 1) з додаванням стрілочного вимірювального приладу для вимірювання вихідної напруги і зарядного струму. На основі цієї ж схемою виготовлялися перші лабораторні джерела живлення, поки не потрапила в поле зору «Універсальна плата управління лабораторними блоками харчування» (Радіо-щорічник - 2011, № 5, стор. 53). За цією схемою можна було виготовляти набагато більш функціональні джерела живлення. Спеціально для цієї схеми регулятора був розроблений цифровий ампервольтметр, описаний в статті «Простий вбудований ампервольтметр на PIC16F676».

Але все хороше коли-небудь закінчується і останнім часом все частіше стали потрапляти комп'ютерні БП, в яких були встановлені інші ШІМ-контролери, зокрема, DR-B2002, DR-B2003, SG6105. Виникло питання: як можна використовувати ці БП для виготовлення лабораторних ІП? Пошук схем і спілкування з радіоаматорами не дозволив просунутися в цьому напрямку, хоча і вдалося знайти короткий опис і схему включення таких ШІМ-контролерів в статті «ШІМ-контролери SG6105 і DR-B2002 в комп'ютерних ІП». З опису стало зрозуміло, що ці контролери набагато складніше TL494 і намагатися управляти ними ззовні для регулювання вихідної напруги навряд чи можливо. Тому від цієї ідеї було вирішено відмовитися. Однак при вивченні схем «нових» БП було відзначено, що побудова схеми управління двотактним полумостовим перетворювачем виконано аналогічно «старим» БП - на двох транзисторах і роздільному трансформаторі.

Була зроблена спроба замість мікросхеми DR-B2002 встановити TL494 зі своєю стандартною обв'язкою, підключивши колектори вихідних транзисторів TL494 до баз транзисторів схеми управління перетворювачем БП. Як обв'язки TL494 для забезпечення регулювання вихідної напруги була обрана неодноразово перевірена вище згадана схема М. Шумилова. Таке включення ШІМ-контролера дозволяє відключити всі наявні в БП блокування і схеми захисту, до того ж ця схема дуже проста.

Спроба заміни ШІМ-контролера увінчалася успіхом - БП заробив, регулювання вихідної напруги і обмеження струму також працювали, як і в перероблених БП «старого» зразка.

Опис схеми пристрою

Схема блоку ШІМ-регулятора для заміни ШІМ-контролерів комп'ютерних БП представлена ​​на малюнку. Харчування DA1 здійснюється від схеми живлення чергового режиму БП через фільтр R13-C6. На висновок 1 DA1 надходить сигнал контролю вихідної напруги і струму. Детально робота схеми описана в оригінальній статті М. Шумилова.

Конструкція і деталі

Блок ШІМ-регулятора зібраний на друкованій платі з односторонньо фольгованого склотекстоліти розміром 40х45 мм. Креслення друкованої плати і схема розташування елементів показані на малюнку. Креслення показаний з боку установки компонентів.

Плата розрахована на установку вивідних компонентів. Особливих вимог до них не пред'являється. Транзистор VT1 може бути замінений на будь-який інший аналогічний за параметрами біполярний транзистор прямий провідності. На платі передбачена установка підлаштування резисторів R5 різних типорозмірів.

Монтаж і налагодження

Кріплення плати здійснюється в зручному місці одним гвинтом ближче до місця установки ШІМ-контролера. Автор знайшов зручним кріпити плату до одного з радіаторів БП. Виходи PWM1, PWM2 запаюють прямо у відповідні отвори раніше встановленого ШІМ-контролера - висновки яких йдуть до баз транзисторів управління перетворювачем (висновки 7 і 8 мікросхеми DR-B2002). Підключення виведення Vcc здійснюється до точки, в якій є вихідна напруга схеми чергового живлення, значення якого може знаходитися в межах 13 ... 24В.

Регулювання вихідної напруги ІП здійснюється потенціометром R5, мінімальна вихідна напруга залежить від номіналу резистора R7. Резистором R8 можна здійснити обмеження максимального вихідного напруги. Значення максимального вихідного струму регулюється підбором номіналу резистора R3 - чим менше його опір, тим більше буде максимальний вихідний струм БП.

Порядок переробки комп'ютерного БП в лабораторний ІП

Робота по переробці БП пов'язана з роботою в ланцюгах з високою напругою, тому настійно рекомендується підключати БП до мережі через розділовий трансформатор потужністю не менше 100 Вт. Крім того, для виключення виходу з ладу ключових транзисторів в процесі налагодження ІП, підключати його до мережі слід через «запобіжну» лампу розжарювання на 220В потужністю 100Вт. Її можна підпаяти до БП замість мережевого запобіжника.

Перш, ніж приступити до переробки комп'ютерного БП бажано переконатися в його справності. Перед включенням до вихідних ланцюгів + 5В і + 12В слід підключити автомобільні лампочки на 12В потужністю до 25 Вт. Потім підключити БП до мережі і з'єднати висновок PS-ON (зазвичай зеленого кольору) із загальним проводом. У разі справності БП «запобіжна» лампа короткочасно спалахне, БП запрацює і загоряться лампи в навантаженні +5, +12. Якщо після включення «запобіжна» лампа загориться в повний накал, можливий пробій силових транзисторів, діодів випрямного моста і т. Д.

Далі слід знайти на платі БП точку, в якій є вихідна напруга схеми чергового живлення. Його значення може перебувати в межах 13 ... 24В. З цієї точки надалі братимемо харчування для блоку ШІМ-регулятора і вентилятора охолодження.

Потім слід випаять штатний ШІМ-контролер і підключити до плати БП блок ШІМ-регулятора згідно схеми (рис. 1). Вхід P_IN підключають до 12-вольтової виходу БП. Тепер необхідно перевірити роботу регулятора. Для цього слід підключити до виходу P_OUT навантаження у вигляді автомобільної лампочки, движок резистора R5 вивести до упора (в положення мінімального опору) і підключити БП до мережі (знову ж через «запобіжну» лампу). Якщо лампа навантаження загориться, слід переконатися в справності схеми регулювання. Для цього потрібно обережно повернути движок резистора R5 вправо, при цьому бажано контролювати вихідну напругу вольтметром, щоб не спалити навантажувальну лампу. Якщо вихідна напруга регулюється, отже блок ШІМ-регулятора працює і можна продовжувати модернізацію БП.

Випаюємо всі дроти навантаження БП, залишивши по одному дроту в ланцюгах +12 В і загальний для підключення блоку ШІМ-регулятора. Випаюємо: діоди (діодні збірки) в ланцюгах +3,3 В, +5 В; діоди випрямлячів -5 В, -12 В; всі конденсатори фільтрів. Електролітичні конденсатори фільтра ланцюга +12 В слід замінити на конденсатори аналогічної ємності, але з допустимою напругою 25 В або більше в залежності від передбачуваного максимального вихідного напруги виготовляється лабораторного ВП. Далі слід встановити навантажувальний резистор, показаний на схемі рис. 1 як R2, необхідний для забезпечення стійкої роботи ВП без зовнішнього навантаження. Потужність навантаження повинна бути близько 1 Вт. Опір резистора R2 можна розрахувати виходячи з максимального вихідного напруги ВП. У найпростішому випадку підійде 2-х ватний резистор опором 200-300 Ом.

Далі можна випаять елементи обв'язки старого ШІМ-контролера і інші радіодеталі з невикористовуваних вихідних ланцюгів БП. Щоб не випаять випадково що-небудь «корисне» рекомендується поїти деталі не повністю, а по одному висновку, і лише переконавшись у працездатності ІП, видаляти деталь повністю. З приводу дроселя фільтра L1, автор зазвичай нічого з ним не робить і використовує штатну обмотку ланцюга +12 В. Це пов'язано з тим, що з метою безпеки максимальний вихідний струм лабораторного ІП зазвичай обмежується на рівні, що не перевищує паспортний для ланцюга +12 В БП .

Після очищення монтажу рекомендується збільшити ємність конденсатора фільтра С1 джерела живлення чергового режиму, замінивши його на конденсатор номіналом 50 В / 100 мкФ. Крім того, якщо встановлений в схемі діод VD1 малопотужний (в скляному корпусі), його рекомендується замінити на більш потужний, випаяний з випрямляча ланцюга -5 В або -12 В. Також слід підібрати опір резистора R1 для комфортної роботи вентилятора охолодження М1.

Досвід переробки комп'ютерних БП показав, що з застосуванням різних схем управління ШІМ-контролером, максимальна вихідна напруга ІП буде перебувати в межах 21 ... 22 В. Цього більш ніж достатньо для виготовлення зарядних пристроїв для автомобільних акумуляторів, однак для лабораторного джерела живлення все ж замало. Для отримання підвищеного вихідного напруги багато радіоаматори пропонують використовувати бруківку схему випрямлення вихідної напруги, але це пов'язано з установкою додаткових діодів, вартість яких досить висока. Я вважаю цей метод нераціональним і використовуючи інший спосіб підвищення вихідної напруги ІП - модернізацію силового трансформатора.

Є два основних способи модернізації силового трансформатора ВП. Перший спосіб зручний тим, що для його реалізації не потрібно розбирання трансформатора. Він заснований на тому факті, що зазвичай вторинна обмотка мотається в кілька проводів і є можливість її «розшарувати». Схематично вторинні обмотки силового трансформатора показані на рис. а). Це найбільш часто зустрічається схема. Зазвичай 5-вольта обмотка має по 3 витка, намотаних в 3-4 дроти (обмотки «3,4» - «заг.» І «заг.» - «5,6»), а 12-вольта - додатково по 4 витка в один провід (обмотки «1» - «3,4» і «5,6» - «2»).

Для цього трансформатор випаюють, акуратно розпаювали відводи 5-вольтової обмотки і розплітає «косичку» загального проводу. Завдання полягає в тому, щоб роз'єднати паралельно включені 5-вольт обмотки і включити всі або частину з них послідовно, як це показано на схемі рис. б).

Виділити обмотки не складає труднощів, але ось правильно сфазіровать їх досить важко. Автор використовує для цієї мети низькочастотний генератор синусоїдального сигналу і осцилограф або мілівольтметр змінного струму. Підключивши вихід генератора, настроєного на частоту 30 ... 35 кГц, до первинної обмотці трансформатора, за допомогою осцилографа або мілівольтметра контролюють напруга на вторинних обмотках. Комбінуючи підключення 5-вольтів обмоток домагаються збільшення вихідної напруги в порівнянні з вихідним на необхідну величину. Таким способом можна домогтися збільшення вихідної напруги БП до 30 ... 40 В.

Другий спосіб модернізації силового трансформатора - це його перемотування. Це єдиний спосіб отримати вихідну напругу ІП більше 40 В. Найважчим завданням тут є роз'єднання ферритового сердечника. Автор взяв на озброєння спосіб виварювання трансформатора в воді протягом 30-40 хвилин. Але перш, ніж виварювати трансформатор слід добре продумати спосіб роз'єднання сердечника, враховуючи той факт, що після виварювання він буде дуже гарячим, до того ж гарячий феррит стає дуже крихким. Для цього пропонується вирізати з жерсті дві клиноподібні смужки, які потім можна буде вставити в зазор між сердечником і каркасом, і з їх допомогою роз'єднати половинки сердечника. У разі розламування або відколювання частин ферритового сердечника особливо турбуватися не варто, так як його успішно можна склеїти ціакріланом (т. Зв. «Суперклеєм»).

Після звільнення котушки трансформатора необхідно змотати вторинну обмотку. У імпульсних трансформаторів є одна неприємна особливість - первинна обмотка намотана в два шари. Спочатку на каркас намотана перша частина первинної обмотки, потім екран, потім все вторинні обмотки, знову екран і друга частина первинної обмотки. Тому потрібно акуратно змотати другу частину первинної обмотки, при цьому обов'язково запам'ятавши її підключення і напрямок намотування. Потім зняти екран, виконаний у вигляді шару мідної фольги з припаяним проводом, який веде до висновку трансформатора, який попередньо слід отпаять. І, нарешті, змотати вторинні обмотки до наступного екрану. Тепер обов'язково потрібно добре просушити котушку струменем гарячого повітря для випаровування води, що проникла в обмотку під час виварювання.

Кількість витків вторинної обмотки буде залежати від необхідного максимального вихідного напруги ІП з розрахунку приблизно 0,33 витка / В (тобто 1 виток - 3 В). Наприклад, автор намотав 2х18 витків дроту ПЕВ-0,8 і отримав максимальну вихідну напругу ІП близько 53 В. Перетин дроту буде залежати від вимоги до максимального вихідному струму ІП, а також від габаритів каркаса трансформатора.

Вторинну обмотку мотають в 2 дроти. Кінець одного провід відразу запаюють на перший висновок каркаса, а другий залишають з запасом 5 см для формування «косички» нульового виводу. Закінчивши намотування, запаюють кінець другого проводу на другий висновок каркаса і формують «косичку» таким чином, щоб кількість витків обох полуобмоток обов'язково було однаковим.

Тепер слід відновити екран, намотати змотану раніше другу частину первинної обмотки трансформатора, дотримуючись вихідне підключення і напрямок намотування, і зібрати муздрамтеатр трансформатора. Якщо розводка вторинної обмотки запаяна правильно (на висновки 12-вольтової обмотки), то можна впаяти трансформатор в плату БП і перевірити його працездатність.

додаток

Архів зі схемою і кресленням друкованої плати