مصدر طاقة قابل للتعديل من مصدر طاقة للكمبيوتر بقوة 350 واط. PSU atx مصدر طاقة مختبري قوي وشاحن بطارية

إمدادات الطاقة الخطية والتبديلية

هيا لنبدأ مع الأساسيات. يقوم مصدر الطاقة في الكمبيوتر بثلاث وظائف. أولا، يجب تحويل التيار المتردد من مصدر الطاقة المنزلي إلى تيار مباشر. المهمة الثانية لمصدر الطاقة هي تقليل الجهد الزائد 110-230 فولت لإلكترونيات الكمبيوتر إلى القيم القياسية التي تتطلبها محولات الطاقة لمكونات الكمبيوتر الفردية - 12 فولت و5 فولت و3.3 فولت (وكذلك الفولتية السلبية التي سنتحدث عنها بعد قليل) . وأخيرا، يلعب مصدر الطاقة دور مثبت الجهد.

هناك نوعان رئيسيان من مصادر الطاقة التي تؤدي الوظائف المذكورة أعلاه - الخطية والتبديل. يعتمد أبسط مصدر طاقة خطي على محول، حيث يتم تقليل جهد التيار المتردد إلى القيمة المطلوبة، ثم يتم تصحيح التيار بواسطة جسر الصمام الثنائي.

ومع ذلك، فإن مصدر الطاقة مطلوب أيضًا لتحقيق استقرار جهد الخرج، والذي يحدث بسبب عدم استقرار الجهد في الشبكة المنزلية وانخفاض الجهد استجابة لزيادة التيار في الحمل.

للتعويض عن انخفاض الجهد، في مصدر الطاقة الخطي، يتم حساب معلمات المحولات لتوفير الطاقة الزائدة. ثم، عند التيار العالي، سيتم ملاحظة الجهد المطلوب في الحمل. ومع ذلك، فإن زيادة الجهد التي ستحدث دون أي وسيلة للتعويض عند انخفاض التيار في الحمولة هي أيضًا غير مقبولة. يتم التخلص من الجهد الزائد عن طريق تضمين حمل غير مفيد في الدائرة. في أبسط الحالات، يكون هذا مقاومًا أو ترانزستورًا متصلاً عبر صمام ثنائي زينر. في نسخة أكثر تقدما، يتم التحكم في الترانزستور بواسطة دائرة كهربائية دقيقة مع مقارنة. ومهما كان الأمر، فإن الطاقة الزائدة تتبدد ببساطة على شكل حرارة، مما يؤثر سلبًا على كفاءة الجهاز.

في دائرة إمداد الطاقة بالتبديل، يظهر متغير آخر يعتمد عليه جهد الخرج، بالإضافة إلى المتغيرين الموجودين بالفعل: جهد الإدخال ومقاومة الحمل. يوجد مفتاح على التوالي مع الحمل (والذي في الحالة التي نحن مهتمون بها هو الترانزستور)، يتم التحكم فيه بواسطة متحكم دقيق في وضع تعديل عرض النبض (PWM). كلما زادت مدة الحالات المفتوحة للترانزستور فيما يتعلق بفترتها (تسمى هذه المعلمة دورة العمل، في المصطلحات الروسية يتم استخدام القيمة العكسية - دورة العمل)، كلما زاد جهد الخرج. نظرًا لوجود مفتاح، يُطلق على مصدر طاقة التبديل أيضًا اسم مصدر طاقة الوضع المحول (SMPS).

لا يتدفق أي تيار عبر ترانزستور مغلق، ومقاومة الترانزستور المفتوح لا تكاد تذكر. في الواقع، يتمتع الترانزستور المفتوح بمقاومة ويبدد بعض الطاقة على شكل حرارة. بالإضافة إلى ذلك، فإن الانتقال بين حالات الترانزستور ليس منفصلاً تمامًا. ومع ذلك، يمكن أن تتجاوز كفاءة مصدر التيار النبضي 90٪، بينما تصل كفاءة مصدر الطاقة الخطي مع المثبت إلى 50٪ في أحسن الأحوال.

ميزة أخرى لتحويل مصادر الطاقة هي التخفيض الجذري في حجم ووزن المحول مقارنة بمصادر الطاقة الخطية التي لها نفس الطاقة. من المعروف أنه كلما زاد تردد التيار المتردد في الملف الأولي للمحول، قل حجم النواة المطلوبة وعدد لفات الملف. لذلك، يتم وضع الترانزستور الرئيسي في الدائرة ليس بعد المحول، ولكن قبل المحول، بالإضافة إلى تثبيت الجهد، يستخدم لإنتاج تيار متردد عالي التردد (بالنسبة لمصادر طاقة الكمبيوتر، يتراوح هذا من 30 إلى 100 كيلو هرتز وأعلى، و كقاعدة عامة - حوالي 60 كيلو هرتز). المحول الذي يعمل بتردد مصدر طاقة يتراوح بين 50-60 هرتز سيكون أكبر بعشرات المرات من الطاقة التي يحتاجها الكمبيوتر القياسي.

تُستخدم مصادر الطاقة الخطية اليوم بشكل رئيسي في حالة التطبيقات منخفضة الطاقة، حيث تشكل الإلكترونيات المعقدة نسبيًا المطلوبة لتحويل مصدر الطاقة عنصر تكلفة أكثر حساسية مقارنةً بالمحول. هذه، على سبيل المثال، مصادر طاقة 9 فولت، والتي تستخدم لدواسات تأثيرات الجيتار، ومرة ​​واحدة لوحدات التحكم في الألعاب، وما إلى ذلك. لكن أجهزة شحن الهواتف الذكية تعمل بالفعل بالنبض بالكامل - هنا التكاليف مبررة. نظرًا للسعة المنخفضة جدًا لتموج الجهد عند الخرج، يتم استخدام مصادر الطاقة الخطية أيضًا في تلك المناطق التي تكون فيها هذه الجودة مطلوبة.

⇡ رسم تخطيطي عام لمصدر طاقة ATX

مصدر الطاقة للكمبيوتر المكتبي هو مصدر طاقة تحويلي، يتم تزويد مدخلاته بالجهد المنزلي بمعلمات 110/230 فولت، 50-60 هرتز، ويحتوي الإخراج على عدد من خطوط التيار المستمر، تم تصنيف الخطوط الرئيسية منها 12 و5 و3.3 فولت بالإضافة إلى ذلك، يوفر مصدر الطاقة جهدًا يبلغ -12 فولتًا، وفي بعض الأحيان أيضًا جهدًا يبلغ -5 فولتًا، وهو الجهد المطلوب لحافلة ISA. ولكن تم استبعاد الأخير في مرحلة ما من معيار ATX بسبب انتهاء دعم ISA نفسه.

في الرسم البياني المبسط لمصدر طاقة التحويل القياسي الموضح أعلاه، يمكن تمييز أربع مراحل رئيسية. بنفس الترتيب، نعتبر مكونات مصادر الطاقة في المراجعات، وهي:

1. مرشح EMI - التداخل الكهرومغناطيسي (مرشح RFI)؛
2. الدائرة الأولية - مقوم الإدخال (المقوم) والترانزستورات الرئيسية (المحول) وإنشاء تيار متردد عالي التردد على الملف الأولي للمحول ؛
3. المحول الرئيسي
4. الدائرة الثانوية - مقومات التيار من اللف الثانوي للمحول (المقومات)، تجانس المرشحات عند الخرج (التصفية).

⇡ مرشح EMI

يتم استخدام المرشح عند مدخل مصدر الطاقة لقمع نوعين من التداخل الكهرومغناطيسي: التفاضلي (الوضع التفاضلي) - عندما يتدفق تيار التداخل في اتجاهات مختلفة في خطوط الطاقة، والوضع المشترك (الوضع المشترك) - عندما يكون التيار يتدفق في اتجاه واحد.

يتم قمع الضوضاء التفاضلية بواسطة مكثف CX (مكثف الفيلم الأصفر الكبير في الصورة أعلاه) المتصل بالتوازي مع الحمل. في بعض الأحيان يتم إرفاق خنق بالإضافة إلى ذلك بكل سلك، والذي يؤدي نفس الوظيفة (ليس على الرسم التخطيطي).

يتم تشكيل مرشح الوضع المشترك بواسطة مكثفات CY (المكثفات الخزفية الزرقاء على شكل قطرة في الصورة)، والتي تربط خطوط الطاقة بالأرض عند نقطة مشتركة، وما إلى ذلك. خنق الوضع المشترك (LF1 في الرسم البياني)، والذي يتدفق التيار في اللفاتين في نفس الاتجاه، مما يخلق مقاومة للتداخل في الوضع المشترك.

في النماذج الرخيصة، يتم تثبيت مجموعة الحد الأدنى من أجزاء المرشح؛ في أكثر تكلفة، تشكل الدوائر الموصوفة روابط متكررة (كليا أو جزئيا). في الماضي، لم يكن من غير المألوف رؤية مصادر الطاقة بدون أي مرشح EMI على الإطلاق. يعد هذا استثناءً غريبًا إلى حدٍ ما، على الرغم من أنه إذا اشتريت مصدر طاقة رخيصًا جدًا، فلا يزال بإمكانك مواجهة مثل هذه المفاجأة. نتيجة لذلك، لن يعاني الكمبيوتر نفسه فقط وليس كثيرا، ولكن المعدات الأخرى المتصلة بالشبكة المنزلية - يعد تبديل مصادر الطاقة مصدرا قويا للتداخل.

في منطقة مرشح مصدر الطاقة الجيد، يمكنك العثور على عدة أجزاء تحمي الجهاز نفسه أو مالكه من التلف. يوجد دائمًا فتيل بسيط لحماية الدائرة القصيرة (F1 في الرسم التخطيطي). لاحظ أنه عندما يتعطل المصهر، فإن الكائن المحمي لم يعد مصدر الطاقة. في حالة حدوث ماس كهربائي، فهذا يعني أن الترانزستورات الرئيسية قد اخترقت بالفعل، ومن المهم على الأقل منع الأسلاك الكهربائية من اشتعال النيران. إذا احترق فجأة أحد المصهرات الموجودة في مصدر الطاقة، فمن المرجح أن يكون استبداله بآخر جديد بلا معنى.

يتم توفير حماية منفصلة ضد المدى القصيرالزيادات المفاجئة باستخدام مكثف (MOV - مكثف أكسيد المعدن). ولكن لا توجد وسيلة للحماية من الزيادات الطويلة في الجهد في مصادر طاقة الكمبيوتر. يتم تنفيذ هذه الوظيفة بواسطة مثبتات خارجية مع محول خاص بها بالداخل.

يمكن للمكثف الموجود في دائرة PFC بعد المقوم أن يحتفظ بشحنة كبيرة بعد فصله عن الطاقة. لمنع الشخص المهمل الذي يلصق إصبعه في موصل الطاقة من التعرض لصدمة كهربائية، يتم تثبيت مقاوم تفريغ عالي القيمة (مقاوم النزف) بين الأسلاك. في نسخة أكثر تطوراً - مع دائرة تحكم تمنع تسرب الشحنة أثناء تشغيل الجهاز.

بالمناسبة، فإن وجود مرشح في مصدر طاقة الكمبيوتر (ومصدر الطاقة للشاشة وأي جهاز كمبيوتر تقريبًا يحتوي أيضًا على مرشح) يعني أن شراء "مرشح زيادة التيار" منفصل بدلاً من سلك تمديد عادي هو بشكل عام ، بلا هدف. كل شيء هو نفسه بداخله. الشرط الوحيد في أي حال هو الأسلاك العادية ذات الثلاثة أسنان مع التأريض. وإلا فإن مكثفات CY المتصلة بالأرض لن تكون قادرة على أداء وظيفتها.

⇡ مقوم الإدخال

بعد الفلتر، يتم تحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر باستخدام جسر الصمام الثنائي - عادة في شكل مجموعة في السكن المشترك. نرحب بشدة بوجود مشعاع منفصل لتبريد الجسر. يعد الجسر المُجمَّع من أربعة صمامات ثنائية منفصلة أحد سمات مصادر الطاقة الرخيصة. يمكنك أيضًا أن تسأل عن التيار الذي تم تصميم الجسر من أجله لتحديد ما إذا كان يتوافق مع قوة مصدر الطاقة نفسه. على الرغم من وجود هامش جيد لهذه المعلمة كقاعدة عامة.

⇡ كتلة PFC النشطة

في دائرة التيار المتردد ذات الحمل الخطي (مثل المصباح المتوهج أو الموقد الكهربائي)، يتبع تدفق التيار نفس الموجة الجيبية مثل الجهد. ولكن هذا ليس هو الحال مع الأجهزة التي تحتوي على مقوم الإدخال، مثل تبديل مصادر الطاقة. يمرر مصدر الطاقة التيار في نبضات قصيرة، تتزامن تقريبًا في الوقت المناسب مع قمم موجة الجهد الجيبية (أي الحد الأقصى للجهد اللحظي) عند إعادة شحن مكثف التنعيم الخاص بالمقوم.

تتحلل إشارة التيار المشوهة إلى عدة تذبذبات توافقية في مجموع الجيوب الأنفية بسعة معينة (الإشارة المثالية التي قد تحدث مع الحمل الخطي).

يشار إلى الطاقة المستخدمة لأداء عمل مفيد (والتي تقوم في الواقع بتسخين مكونات الكمبيوتر) في خصائص مزود الطاقة وتسمى نشطة. تسمى الطاقة المتبقية الناتجة عن التذبذبات التوافقية للتيار رد الفعل. إنه لا ينتج عملاً مفيدًا، ولكنه يسخن الأسلاك ويخلق حملاً على المحولات ومعدات الطاقة الأخرى.

يُطلق على المجموع المتجه للقدرة التفاعلية والفعالة اسم القوة الظاهرة. وتسمى نسبة الطاقة النشطة إلى الطاقة الإجمالية بعامل القدرة - ويجب عدم الخلط بينه وبين الكفاءة!

يحتوي مصدر طاقة التبديل في البداية على عامل طاقة منخفض إلى حد ما - حوالي 0.7. بالنسبة للمستهلك الخاص، فإن الطاقة التفاعلية ليست مشكلة (لحسن الحظ، لا تؤخذ في الاعتبار بواسطة عدادات الكهرباء)، إلا إذا كان يستخدم UPS. يحمل مصدر الطاقة غير المنقطع الطاقة الكاملة للحمل. على نطاق شبكة مكتب أو مدينة، فإن الطاقة التفاعلية الزائدة الناتجة عن تبديل مصادر الطاقة تقلل بالفعل بشكل كبير من جودة مصدر الطاقة وتتسبب في التكاليف، لذلك تتم مكافحتها بشكل فعال.

على وجه الخصوص، فإن الغالبية العظمى من مصادر طاقة الكمبيوتر مجهزة بدوائر تصحيح عامل الطاقة النشطة (Active PFC). يمكن التعرف بسهولة على الوحدة التي تحتوي على PFC النشط بواسطة مكثف كبير واحد ومحث مثبت بعد المقوم. في جوهرها، يعد Active PFC محول نبض آخر يحافظ على شحنة ثابتة على المكثف بجهد يبلغ حوالي 400 فولت. وفي هذه الحالة، يتم استهلاك التيار من شبكة الإمداد في نبضات قصيرة، يتم تحديد عرضها بحيث يتم تحديد الإشارة يتم تقريبها بواسطة موجة جيبية - وهي مطلوبة لمحاكاة الحمل الخطي. لمزامنة إشارة الاستهلاك الحالية مع الجهد الجيبي، فإن وحدة التحكم PFC لديها منطق خاص.

تحتوي دائرة PFC النشطة على واحد أو اثنين من الترانزستورات الرئيسية والصمام الثنائي القوي، والتي يتم وضعها على نفس المبدد الحراري مع الترانزستورات الرئيسية لمحول مصدر الطاقة الرئيسي. كقاعدة عامة، تكون وحدة التحكم PWM الخاصة بمفتاح المحول الرئيسي ومفتاح Active PFC عبارة عن شريحة واحدة (PWM/PFC Combo).

يصل عامل الطاقة لتبديل مصادر الطاقة باستخدام PFC النشط إلى 0.95 وما فوق. بالإضافة إلى ذلك، لديهم ميزة إضافية واحدة - فهي لا تحتاج إلى مفتاح التيار الكهربائي 110/230 فولت ومضاعف الجهد المقابل داخل مصدر الطاقة. تتعامل معظم دوائر PFC مع الفولتية من 85 إلى 265 فولت. بالإضافة إلى ذلك، يتم تقليل حساسية وحدة إمداد الطاقة لانخفاضات الجهد على المدى القصير.

بالمناسبة، بالإضافة إلى تصحيح PFC النشط، هناك أيضًا تصحيح سلبي، والذي يتضمن تركيب محث عالي الحث متسلسل مع الحمل. كفاءتها منخفضة، ومن غير المرجح أن تجد هذا في مصدر طاقة حديث.

⇡ المحول الرئيسي

المبدأ العام للتشغيل لجميع مصادر الطاقة النبضية للطوبولوجيا المعزولة (مع المحول) هو نفسه: يقوم الترانزستور الرئيسي (أو الترانزستورات) بإنشاء تيار متردد على الملف الأولي للمحول، وتتحكم وحدة التحكم PWM في دورة العمل التبديل الخاصة بهم. ومع ذلك، تختلف الدوائر المحددة في عدد الترانزستورات الرئيسية والعناصر الأخرى، وفي الخصائص النوعية: الكفاءة، وشكل الإشارة، والضوضاء، وما إلى ذلك. ولكن هنا يعتمد الكثير على التنفيذ المحدد بحيث يستحق التركيز عليه. بالنسبة للمهتمين، نقدم مجموعة من المخططات والجدول الذي سيسمح لك بالتعرف عليها في أجهزة معينة من خلال تكوين الأجزاء.

بالإضافة إلى الطبولوجيا المدرجة، توجد في مصادر الطاقة باهظة الثمن إصدارات رنانة من Half Bridge، والتي يمكن التعرف عليها بسهولة بواسطة محث كبير إضافي (أو اثنين) ومكثف يشكل دائرة تذبذبية.

⇡ الدائرة الثانوية

الدائرة الثانوية هي كل ما يأتي بعد اللف الثانوي للمحول. في معظم مصادر الطاقة الحديثة، يحتوي المحول على ملفين: تتم إزالة جهد 12 فولت من أحدهما، ومن الآخر - 5 فولت. يتم تصحيح التيار أولاً باستخدام مجموعة من ثنائيات شوتكي - واحد أو أكثر لكل حافلة ( على أعلى حافلة محملة - 12 فولت - يوجد أربع مجموعات في مصادر الطاقة القوية). الأكثر كفاءة من حيث الكفاءة هي المقومات المتزامنة، والتي تستخدم ترانزستورات التأثير الميداني بدلاً من الثنائيات. ولكن هذا هو من اختصاص مصادر الطاقة المتقدمة والمكلفة حقًا والتي تحصل على شهادة 80 PLUS Platinum.

عادةً ما يتم تشغيل السكة 3.3V من نفس الملف مثل السكة 5V، ويتم خفض الجهد فقط باستخدام مغوٍ قابل للإشباع (Mag Amp). يعد الملف الخاص على المحول بجهد 3.3 فولت خيارًا غريبًا. من الفولتية السلبية في معيار ATX الحالي، لا يزال -12 فولت فقط، والذي تتم إزالته من اللف الثانوي تحت الناقل 12 فولت من خلال ثنائيات منفصلة منخفضة التيار.

يؤدي التحكم في PWM لمفتاح المحول إلى تغيير الجهد على الملف الأولي للمحول، وبالتالي على جميع اللفات الثانوية مرة واحدة. وفي الوقت نفسه، لا يتم توزيع الاستهلاك الحالي للكمبيوتر بالتساوي بين حافلات مصدر الطاقة. في الأجهزة الحديثة، الناقل الأكثر تحميلًا هو 12 فولت.

لتحقيق استقرار الفولتية بشكل منفصل في الحافلات المختلفة، هناك حاجة إلى تدابير إضافية. تتضمن الطريقة الكلاسيكية استخدام خنق تثبيت المجموعة. يتم تمرير ثلاث حافلات رئيسية من خلال لفاتها، ونتيجة لذلك، إذا زاد التيار في إحدى الحافلات، ينخفض ​​الجهد على الحافلات الأخرى. لنفترض أن التيار في الناقل 12 فولت قد زاد، ومن أجل منع انخفاض الجهد، قامت وحدة التحكم PWM بتقليل دورة التشغيل للترانزستورات الرئيسية. نتيجة لذلك، يمكن أن يتجاوز الجهد على الناقل 5 فولت الحدود المسموح بها، ولكن تم قمعه بواسطة خنق تثبيت المجموعة.

بالإضافة إلى ذلك، يتم تنظيم الجهد على الناقل 3.3 فولت بواسطة مغو آخر قابل للتشبع.

يوفر الإصدار الأكثر تقدمًا استقرارًا منفصلاً للحافلات 5 و12 فولت بسبب الاختناقات القابلة للتشبع، ولكن الآن أفسح هذا التصميم المجال لمحولات DC-DC في مصادر طاقة باهظة الثمن وعالية الجودة. في الحالة الأخيرة، يحتوي المحول على ملف ثانوي واحد بجهد 12 فولت، ويتم الحصول على الفولتية 5 فولت و3.3 فولت بفضل محولات DC-DC. هذه الطريقة هي الأكثر ملاءمة لاستقرار الجهد.

مرشح الإخراج

المرحلة النهائية في كل ناقل عبارة عن مرشح يعمل على تنعيم تموج الجهد الناتج عن الترانزستورات الرئيسية. بالإضافة إلى ذلك، فإن نبضات مقوم الإدخال، الذي يساوي تردده ضعف تردد شبكة الإمداد، تخترق بدرجة أو بأخرى الدائرة الثانوية لمصدر الطاقة.

يشتمل مرشح التموج على خنق ومكثفات كبيرة. تتميز مصادر الطاقة عالية الجودة بسعة لا تقل عن 2000 ميكروفاراد، لكن الشركات المصنعة للنماذج الرخيصة لديها احتياطيات للتوفير عند تركيب المكثفات، على سبيل المثال، بنصف القيمة الاسمية، مما يؤثر حتما على سعة التموج.

⇡ مزود الطاقة الاحتياطية +5VSB

لن يكون وصف مكونات مصدر الطاقة مكتملًا دون ذكر مصدر الجهد الاحتياطي 5 فولت، مما يجعل وضع السكون للكمبيوتر ممكنًا ويضمن تشغيل جميع الأجهزة التي يجب تشغيلها في جميع الأوقات. يتم تشغيل "غرفة العمل" بواسطة محول نبض منفصل بمحول منخفض الطاقة. يوجد في بعض مصادر الطاقة أيضًا محول ثالث، والذي يستخدم في دائرة التغذية الراجعة لعزل وحدة التحكم PWM عن الدائرة الأولية للمحول الرئيسي. في حالات أخرى، يتم تنفيذ هذه الوظيفة بواسطة optocouplers (مصباح LED وترانزستور ضوئي في حزمة واحدة).

⇡ منهجية اختبار إمدادات الطاقة

واحدة من المعالم الرئيسية لإمدادات الطاقة هي استقرار الجهد، وهو ما ينعكس في ما يسمى. خاصية التحميل المتقاطع. KNH هو رسم تخطيطي يتم فيه رسم التيار أو الطاقة في الحافلة 12 فولت على محور واحد، وإجمالي التيار أو الطاقة في الحافلات 3.3 و5 فولت على المحور الآخر عند نقاط التقاطع لقيم مختلفة كلا المتغيرين، يتم تحديد انحراف الجهد عن القيمة الاسمية لإطار أو آخر. وفقًا لذلك، قمنا بنشر اثنين من KNHs مختلفين - للحافلة 12 فولت والحافلة 5/3.3 فولت.

يشير لون النقطة إلى نسبة الانحراف:

• الأخضر: ≥ 1%؛
• أخضر فاتح: ≥ 2%؛
• الأصفر: ≥ 3%؛
• البرتقالي: ≥ 4%؛
• الأحمر: ≥ 5%.
• الأبيض: > 5% (غير مسموح به وفقًا لمعايير ATX).

للحصول على KNH، يتم استخدام منصة اختبار مصدر الطاقة المصممة خصيصًا، والتي تخلق حملًا عن طريق تبديد الحرارة على الترانزستورات القوية ذات التأثير الميداني.

اختبار آخر لا يقل أهمية هو تحديد سعة التموج عند خرج مصدر الطاقة. يسمح معيار ATX بالتموج في حدود 120 مللي فولت لحافلة 12 فولت و50 مللي فولت لحافلة 5 فولت. يتم التمييز بين التموج عالي التردد (عند ضعف تردد مفتاح المحول الرئيسي) والتردد المنخفض (عند ضعف تردد المحول). تردد شبكة التوريد).

نقوم بقياس هذه المعلمة باستخدام راسم الذبذبات Hantek DSO-6022BE USB بأقصى حمل على مصدر الطاقة المحدد في المواصفات. في مخطط الذبذبات أدناه، الرسم البياني الأخضر يتوافق مع ناقل 12 فولت، والرسم البياني الأصفر يتوافق مع 5 فولت. ويمكن ملاحظة أن التموجات تقع ضمن الحدود الطبيعية، وحتى مع وجود هامش.

للمقارنة، نقدم صورة للتموجات عند خرج مصدر الطاقة لجهاز كمبيوتر قديم. لم تكن هذه الكتلة رائعة في البداية، لكنها بالتأكيد لم تتحسن بمرور الوقت. إذا حكمنا من خلال حجم تموج التردد المنخفض (لاحظ أنه تم زيادة تقسيم اكتساح الجهد إلى 50 مللي فولت لتناسب التذبذبات على الشاشة)، فقد أصبح مكثف التنعيم عند الإدخال غير قابل للاستخدام بالفعل. تموج عالي التردد على الناقل 5 فولت على وشك 50 مللي فولت المسموح به.

يحدد الاختبار التالي كفاءة الوحدة عند حمل يتراوح من 10 إلى 100% من الطاقة المقدرة (من خلال مقارنة طاقة الخرج مع طاقة الإدخال المقاسة باستخدام مقياس الواط المنزلي). وللمقارنة، يوضح الرسم البياني معايير فئات 80 PLUS المختلفة. ومع ذلك، فإن هذا لا يسبب الكثير من الاهتمام هذه الأيام. يُظهر الرسم البياني نتائج وحدة PSU المتطورة من Corsair مقارنةً بجهاز Antec الرخيص جدًا، والفرق ليس بهذه الضخامة.

المشكلة الأكثر إلحاحًا بالنسبة للمستخدم هي الضوضاء الصادرة عن المروحة المدمجة. من المستحيل قياسه مباشرة بالقرب من منصة اختبار مصدر الطاقة الهادر، لذلك نقوم بقياس سرعة دوران المكره باستخدام مقياس سرعة الدوران بالليزر - أيضًا بقوة من 10 إلى 100٪. يوضح الرسم البياني أدناه أنه عندما يكون الحمل على مصدر الطاقة هذا منخفضًا، تظل المروحة مقاس 135 ملم تعمل بسرعة منخفضة ولا يكاد يكون مسموعًا على الإطلاق. عند التحميل الأقصى، يمكن بالفعل تمييز الضوضاء، لكن المستوى لا يزال مقبولًا تمامًا.

لقد انجرفت قليلاً في عملية التشكيل الكهربائي (سأخبركم المزيد عن هذا لاحقًا)، ولهذا كنت بحاجة إلى مصدر طاقة جديد. المتطلبات الخاصة به هي تقريبًا ما يلي - تيار خرج 10 أمبير بجهد أقصى يبلغ حوالي 5 فولت. بالطبع، سقطت نظري على الفور على مجموعة من مصادر الطاقة غير الضرورية للكمبيوتر.

وبطبيعة الحال، فإن فكرة تحويل مصدر طاقة الكمبيوتر إلى مختبر ليست جديدة. لقد وجدت عدة تصميمات على الإنترنت، لكنني قررت أن تصميمًا آخر لن يضر. في عملية إعادة التصنيع، ارتكبت الكثير من الأخطاء، لذلك إذا قررت إنشاء مصدر طاقة كهذا لنفسك، فأخذها في الاعتبار، وسوف تفعل ما هو أفضل!

انتباه! على الرغم من أن هذا المشروع يبدو للمبتدئين، إلا أنه لا يوجد شيء مثله - فالمشروع معقد للغاية! تذكر.

تصميم

قوة مصدر الطاقة الذي قمت بسحبه من تحت السرير هي 250 واط. إذا قمت بإنشاء مصدر طاقة 5 فولت/10 أمبير، فسيتم فقدان طاقة ثمينة! لا يهم! لنرفع الجهد إلى 25 فولت، فقد يكون مناسبًا، على سبيل المثال، لشحن البطاريات - حيث تحتاج إلى جهد يبلغ حوالي 15 فولت.

للمضي قدمًا، يجب عليك أولاً العثور على الدائرة الخاصة بالكتلة المصدرية. من حيث المبدأ، جميع دوائر إمداد الطاقة معروفة ويمكن البحث عنها في جوجل. ما تحتاجه بالضبط لـ Google مكتوب على السبورة.

أعطاني صديق الرسم البياني الخاص بي. ها هي. (يفتح في نافذة جديدة)

نعم، نعم، سيتعين علينا الزحف عبر كل هذه الشجاعة. ستساعدنا ورقة البيانات الموجودة على TL494 في ذلك.

لذلك، أول شيء يتعين علينا القيام به هو التحقق من الحد الأقصى للجهد الذي يمكن أن ينتجه مصدر الطاقة في الحافلات +12 و +5 فولت. للقيام بذلك، قم بإزالة وصلة التغذية المرتدة التي وضعتها الشركة المصنعة بعناية.

سوف تقوم المقاومات R49-R51 بسحب المدخلات الإيجابية للمقارنة إلى الأرض. وهاهو لدينا أقصى جهد عند الخرج.

نحن نحاول بدء إمدادات الطاقة. نعم، لن يبدأ بدون جهاز كمبيوتر. الحقيقة هي أنه يجب تشغيله عن طريق توصيل دبوس PS_ON بالأرض. عادةً ما يتم وضع علامة PS_ON على اللوحة، وسنحتاج إليها لاحقًا، لذلك لن نقطعها. لكن دعونا نطفئ الدائرة غير المفهومة في Q10 وQ9 وQ8 - فهي تستخدم جهد الخرج، وبعد قطعها، لن تسمح ببدء تشغيل مصدر الطاقة لدينا. ستعمل بدايتنا الناعمة على المقاومات R59 وR60 والمكثف C28.

لذلك، بدأت إمدادات الطاقة. ظهرت الفولتية الإخراج القصوى.

انتباه! تكون جهود الخرج أكبر من تلك التي صممت من أجلها مكثفات الخرج، وبالتالي قد تنفجر المكثفات. كنت أرغب في تغيير المكثفات، لذلك لم أمانع في ذلك، لكن لا يمكنك تغيير عينيك. بحرص!

لذلك، تعلمنا من +12 فولت - 24 فولت، ومن +5 فولت - 9.6 فولت. يبدو أن احتياطي الجهد هو بالضبط مرتين. جيد جدا! دعونا نحد من جهد الخرج لمصدر الطاقة الخاص بنا إلى 20 فولت، وتيار الخرج إلى 10 أمبير. وهكذا نحصل على قوة تصل إلى 200 واط كحد أقصى.

يبدو أن المعلمات قد تم تحديدها.

الآن نحن بحاجة إلى جعل إلكترونيات التحكم. لم تكن العلبة المصنوعة من الصفيح لوحدة إمداد الطاقة ترضيني (وكما اتضح فيما بعد، عبثًا) - فهي تميل إلى خدش شيء ما، كما أنها متصلة بالأرض (سيتداخل هذا مع قياس التيار بمضخمات تشغيلية رخيصة) .

بالنسبة للجسم، اخترت Z-2W، مكتب Maszczyk

قمت بقياس الضوضاء المنبعثة من مصدر الطاقة - وتبين أنها صغيرة جدًا، لذلك من الممكن تمامًا استخدام علبة بلاستيكية.

بعد هذه الحالة، جلست مع برنامج Corel Draw واكتشفت الشكل الذي يجب أن تبدو عليه اللوحة الأمامية:

إلكترونيات

قررت تقسيم الإلكترونيات إلى قسمين - اللوحة الزائفة وإلكترونيات التحكم. سبب هذا التقسيم هو أنه ببساطة لم تكن هناك مساحة كافية على اللوحة الأمامية لاستيعاب إلكترونيات التحكم.

لقد اخترت مصدرًا احتياطيًا كمصدر الطاقة الرئيسي للإلكترونيات الخاصة بي. وقد لوحظ أنه إذا تم تحميله بشكل كبير، فإنه يتوقف عن إصدار صوت تنبيه، لذلك تبين أن المؤشرات المكونة من 7 قطاعات مثالية - سيتم تحميل مصدر الطاقة وسيتم عرض الجهد والتيار.

لوحة كاذبة:

تحتوي على مؤشرات ومقاييس فرق الجهد ومصباح LED. من أجل عدم سحب مجموعة من الأسلاك إلى الأجهزة ذات 7 قطاعات، استخدمت سجلات التحول 74AC164. لماذا AC وليس HC؟ بالنسبة لـ HC، يبلغ الحد الأقصى للتيار الإجمالي لجميع الأرجل 50 مللي أمبير، وبالنسبة للتيار المتردد، يبلغ 25 مللي أمبير لكل ساق. لقد اخترت 20 مللي أمبير للمؤشر الحالي، أي أن 74HC164 لن يكون لديه تيار كافٍ بالتأكيد.

إلكترونيات التحكم- هنا كل شيء أكثر تعقيدًا بعض الشيء.

في عملية رسم الدائرة، ارتكبت خطأً محددًا، دفعت ثمنه بمجموعة من وصلات العبور على السبورة. يتم توفير الرسم البياني المصحح لك.

باختصار، U1A هو الفارق. مكبر للصوت الحالي. عند الحد الأقصى للتيار، يكون الإخراج 2.56 فولت، وهو ما يتزامن مع مرجع وحدة التحكم ADC.

U1B هو المقارن الحالي نفسه - إذا تجاوز التيار الحد المحدد بواسطة المقاومات، فإن tl494 "يصمت"

U2A هو مؤشر على أن مصدر الطاقة يعمل في وضع الحد الحالي.

U2B – مقارنة الجهد.

U3A، U3B – أجهزة إعادة الإرسال مع مولدات. والحقيقة هي أن المتغيرات ذات مقاومة عالية نسبيًا، كما تتغير مقاومتها أيضًا. وهذا سيجعل التعويض عن ردود الفعل أكثر صعوبة. ولكن إذا جلبتهم إلى نفس المقاومة، يصبح كل شيء أسهل بكثير.

كل شيء واضح مع وحدة التحكم - إنه Atmega8 عادي، وحتى في طبق عميق كان ملقى في المخزن. البرنامج الثابت بسيط نسبيًا، ويتم إجراؤه بين عمليات اللحام بالمخلب الأيسر. ولكن ليس أقل من ذلك، العمل.

تعمل وحدة التحكم بتردد 8 ميجا هرتز من مذبذب RC (تحتاج إلى تثبيت الصمامات المناسبة)

لحسن الحظ، يجب نقل قياس التيار إلى "الجانب العلوي"، ومن ثم سيكون من الممكن قياس الجهد مباشرة عند الحمل. في هذه الدائرة، عند التيارات العالية، سيكون للجهد المقاس خطأ يصل إلى 200 مللي فولت. لقد أخفقت وأتوب. أتمنى أن لا تكرر أخطائي.

إعادة صياغة جزء الإخراج

نحن نرمي كل ما هو غير ضروري. يبدو الرسم البياني كما يلي (قابل للنقر):

لقد قمت بتعديل خنق الوضع المشترك قليلاً - لقد قمت بتوصيل ملف بجهد 12 فولت ولفتين بجهد 5 فولت على التوالي، وفي النهاية اتضح أن حوالي 100 ميكرومتر، وهو كثير. لقد قمت أيضًا باستبدال المكثف بثلاثة 1000 فائق التوهج / 25 فولت متصلة على التوازي

بعد التعديل يصبح الناتج كما يلي:

إعدادات

هيا نطلق. لقد أذهلتنا كمية الضجيج!

300 مللي فولت! يبدو أن الحزم تثير ردود الفعل. نحن نبطئ نظام التشغيل إلى الحد الأقصى، ولا تختفي الحزم. لذا فهي ليست مشكلة في نظام التشغيل.

وبعد البحث لفترة طويلة وجدت أن سبب الضجيج هو السلك! O_o سلك بسيط ثنائي النواة بطول مترين! إذا قمت بتوصيل راسم الذبذبات قبله، أو قمت بتوصيل مكثف مباشرة بمسبار راسم الذبذبات، فسيتم تقليل التموج إلى 20 مللي فولت! لا أستطيع حقاً تفسير هذه الظاهرة. ربما البعض منكم يمكن أن تشارك؟ الآن أصبح من الواضح ما يجب فعله - يجب أن يكون هناك مكثف في دائرة إمداد الطاقة، ويجب تعليق المكثف مباشرة على أطراف إمداد الطاقة.

بالمناسبة، حول Y - المكثفات. لقد أنقذهم الصينيون ولم يزودوهم. لذلك، جهد الخرج بدون المكثفات Y

والآن - مع المكثف Y:

أحسن؟ بدون أدنى شك! علاوة على ذلك، بعد تثبيت المكثفات Y، توقف عداد التيار على الفور عن الخلل!

لقد قمت أيضًا بتثبيت X2 - وهو مكثف، بحيث يكون هناك على الأقل نفايات أقل في الشبكة. لسوء الحظ، ليس لدي خنق مماثل للوضع الشائع، ولكن بمجرد العثور عليه، سأقوم بتثبيته على الفور.

تعليق.

كتبت عنها، اقرأ

تبريد

هذا هو المكان الذي كان علينا أن العبث! بعد بضع ثوان تحت الحمل الكامل، تمت إزالة مسألة الحاجة إلى التبريد النشط. يتم تسخين مجموعة الصمام الثنائي الناتج أكثر من غيرها.

يحتوي المجمع على ثنائيات عادية، وكنت أفكر في استبدالها بثنائيات شوتكي. لكن تبين أن الجهد العكسي في هذه الثنائيات يبلغ حوالي 100 فولت، وكما تعلم، فإن ثنائيات شوتكي ذات الجهد العالي ليست أفضل بكثير من الثنائيات التقليدية.

لذلك، كان علينا أن نعلق مجموعة من المشعات الإضافية (أكبر عدد ممكن) وتنظيم التبريد النشط.

أين يمكن الحصول على الطاقة للمروحة؟ لذلك فكرت لفترة طويلة، ولكن في النهاية توصلت إلى ذلك. يتم تشغيل tl494 بواسطة مصدر 25 فولت. نأخذه (من وصلة العبور J3 في الرسم التخطيطي) ونخفضه باستخدام المثبت 7812.

للتهوية، اضطررت إلى قطع غطاء لمروحة مقاس 120 مم، وإرفاق شبكة مناسبة، وضبط المروحة نفسها على 80 مم. كان المكان الوحيد الذي يمكن القيام فيه بذلك هو الغطاء العلوي، وبالتالي تبين أن التصميم كان سيئًا للغاية - يمكن أن يسقط نوع من الحماقة المعدنية من الأعلى ويؤدي إلى قصر الدائرة الداخلية لمصدر الطاقة. أعطي نفسي نقطتين. لا يجب أن تترك مبيت مصدر الطاقة! لا تكرر أخطائي!

المروحة غير متصلة بأي شكل من الأشكال. الغطاء العلوي يضغط عليه لأسفل. لذلك حصلت على الحجم الصحيح.

نتائج

الحد الأدنى. لذا، يعمل مصدر الطاقة هذا منذ أسبوع ويمكننا القول إنه موثوق به تمامًا. لدهشتي، ينبعث منها القليل جدًا، وهو أمر جيد!

حاولت أن أصف المزالق التي واجهتني. أتمنى أن لا تكرروها! حظ سعيد!

كثير من الناس، عند شراء أجهزة كمبيوتر جديدة، يلقون وحدة النظام القديمة الخاصة بهم في سلة المهملات. إنه جميل قصير النظر، لأنه قد لا يزال يحتوي على مكونات وظيفية، والتي يمكن استخدامها لأغراض أخرى. على وجه الخصوص، نحن نتحدث عن مصدر طاقة الكمبيوتر، والذي يمكنك من خلاله.