منبع تغذیه قابل تنظیم از منبع تغذیه کامپیوتر 350 وات. منبع تغذیه آزمایشگاهی قدرتمند و شارژر باتری PSU atx

منابع تغذیه خطی و سوئیچینگ

بیایید با اصول اولیه شروع کنیم. منبع تغذیه در کامپیوتر سه عملکرد را انجام می دهد. ابتدا، جریان متناوب از منبع تغذیه خانگی باید به جریان مستقیم تبدیل شود. وظیفه دوم منبع تغذیه کاهش ولتاژ 110-230 ولت است که برای الکترونیک رایانه بیش از حد است، به مقادیر استاندارد مورد نیاز مبدل های برق اجزای رایانه شخصی - 12 ولت، 5 ولت و 3.3 ولت. (و همچنین ولتاژهای منفی که کمی بعد در مورد آنها صحبت خواهیم کرد) . در نهایت منبع تغذیه نقش تثبیت کننده ولتاژ را ایفا می کند.

دو نوع اصلی از منابع تغذیه وجود دارد که عملکردهای فوق را انجام می دهند - خطی و سوئیچینگ. ساده ترین منبع تغذیه خطی مبتنی بر یک ترانسفورماتور است که بر روی آن ولتاژ جریان متناوب به مقدار لازم کاهش می یابد و سپس جریان توسط یک پل دیودی اصلاح می شود.

با این حال، منبع تغذیه نیز برای تثبیت ولتاژ خروجی مورد نیاز است، که هم ناشی از ناپایداری ولتاژ در شبکه خانگی و هم افت ولتاژ در پاسخ به افزایش جریان در بار است.

برای جبران افت ولتاژ، در منبع تغذیه خطی، پارامترهای ترانسفورماتور برای تامین توان اضافی محاسبه می شود. سپس در جریان بالا ولتاژ مورد نیاز در بار مشاهده خواهد شد. با این حال، افزایش ولتاژی که بدون هیچ وسیله ای برای جبران در جریان کم در محموله رخ می دهد نیز غیرقابل قبول است. ولتاژ اضافی با وارد کردن بار غیر مفید در مدار حذف می شود. در ساده ترین حالت، این یک مقاومت یا ترانزیستور است که از طریق دیود زنر متصل شده است. در نسخه پیشرفته تر، ترانزیستور توسط یک ریزمدار با مقایسه کننده کنترل می شود. همانطور که ممکن است، نیروی اضافی به سادگی به عنوان گرما از بین می رود، که بر کارایی دستگاه تأثیر منفی می گذارد.

در مدار منبع تغذیه سوئیچینگ، یک متغیر دیگر ظاهر می شود که ولتاژ خروجی به آن بستگی دارد، علاوه بر دو مورد موجود: ولتاژ ورودی و مقاومت بار. یک سوئیچ به صورت سری با بار (که در مورد مورد نظر ما یک ترانزیستور است) وجود دارد که توسط یک میکروکنترلر در حالت مدولاسیون عرض پالس (PWM) کنترل می شود. هر چه مدت زمان حالت های باز ترانزیستور نسبت به دوره آنها بیشتر باشد (این پارامتر چرخه وظیفه نامیده می شود، در اصطلاح روسی از مقدار معکوس استفاده می شود - چرخه وظیفه)، ولتاژ خروجی بالاتر است. به دلیل وجود سوئیچ، منبع تغذیه سوئیچینگ، منبع تغذیه سوئیچ شده (SMPS) نیز نامیده می شود.

هیچ جریانی از ترانزیستور بسته عبور نمی کند و مقاومت ترانزیستور باز در حالت ایده آل ناچیز است. در واقع، یک ترانزیستور باز دارای مقاومت است و مقداری از توان را به عنوان گرما از بین می برد. علاوه بر این، انتقال بین حالت های ترانزیستور کاملاً گسسته نیست. با این حال، راندمان منبع جریان پالسی می تواند از 90٪ تجاوز کند در حالی که بازده منبع تغذیه خطی با تثبیت کننده در بهترین حالت به 50٪ می رسد.

یکی دیگر از مزایای منابع تغذیه سوئیچینگ کاهش شدید اندازه و وزن ترانسفورماتور در مقایسه با منابع تغذیه خطی با همان توان است. مشخص شده است که هرچه فرکانس جریان متناوب در سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور بیشتر باشد، اندازه هسته مورد نیاز و تعداد دور سیم پیچ کمتر است. بنابراین، ترانزیستور کلید در مدار نه بعد از ترانسفورماتور، بلکه قبل از ترانسفورماتور قرار می گیرد و علاوه بر تثبیت ولتاژ، برای تولید جریان متناوب با فرکانس بالا استفاده می شود (برای منابع تغذیه کامپیوتر این از 30 تا 100 کیلوهرتز و بالاتر است، و به عنوان یک قاعده - حدود 60 کیلوهرتز). ترانسفورماتوری که با فرکانس منبع تغذیه 50 تا 60 هرتز کار می کند، برای توان مورد نیاز یک کامپیوتر استاندارد ده ها برابر حجیم تر است.

امروزه منابع تغذیه خطی عمدتاً در مورد کاربردهای کم مصرف استفاده می‌شوند، جایی که الکترونیک نسبتاً پیچیده مورد نیاز برای منبع تغذیه سوئیچینگ در مقایسه با ترانسفورماتور هزینه حساس‌تری را تشکیل می‌دهد. اینها، به عنوان مثال، منابع تغذیه 9 ولت هستند که برای پدال های جلوه های گیتار، و یک بار برای کنسول های بازی و غیره استفاده می شوند. اما شارژرهای تلفن های هوشمند در حال حاضر کاملاً پالس شده اند - در اینجا هزینه ها توجیه می شود. با توجه به دامنه به طور قابل توجهی پایین تر ریپل ولتاژ در خروجی، منابع تغذیه خطی نیز در مناطقی که این کیفیت مورد تقاضا است استفاده می شود.

⇡ نمودار کلی یک منبع تغذیه ATX

منبع تغذیه کامپیوتر رومیزی یک منبع تغذیه سوئیچینگ است که ورودی آن با ولتاژ خانگی با پارامترهای 110/230 ولت 50-60 هرتز تغذیه می شود و خروجی دارای تعدادی خط DC است که خطوط اصلی آن دارای رتبه بندی هستند. 12، 5 و 3.3 ولت علاوه بر این، منبع تغذیه ولتاژ 12- ولت و گاهی اوقات ولتاژ 5- ولت را نیز برای باس ISA فراهم می کند. اما دومی در مقطعی از استاندارد ATX به دلیل پایان پشتیبانی از خود ISA حذف شد.

در نمودار ساده شده یک منبع تغذیه سوئیچینگ استاندارد ارائه شده در بالا، چهار مرحله اصلی قابل تشخیص است. به همین ترتیب، اجزای منبع تغذیه را در بررسی ها در نظر می گیریم، یعنی:

1. فیلتر EMI - تداخل الکترومغناطیسی (فیلتر RFI)؛
2. مدار اولیه - یکسو کننده ورودی (یکسو کننده)، ترانزیستورهای کلیدی (سوئیچر)، ایجاد جریان متناوب با فرکانس بالا در سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور.
3. ترانسفورماتور اصلی؛
4. مدار ثانویه - یکسو کننده های جریان از سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور (یکسو کننده ها)، صاف کردن فیلترها در خروجی (فیلتر کردن).

⇡ فیلتر EMF

فیلتر در ورودی منبع تغذیه برای سرکوب دو نوع تداخل الکترومغناطیسی استفاده می شود: دیفرانسیل (حالت دیفرانسیل) - زمانی که جریان تداخل در جهات مختلف در خطوط برق جریان دارد و حالت معمول - زمانی که جریان در یک جهت جریان می یابد.

نویز دیفرانسیل توسط خازن CX (خازن بزرگ فیلم زرد در عکس بالا) که موازی با بار متصل شده است، سرکوب می شود. گاهی اوقات یک چوک به هر سیم اضافه می شود که عملکرد مشابهی را انجام می دهد (نه در نمودار).

فیلتر حالت مشترک توسط خازن های CY (خازن های سرامیکی قطره ای آبی در عکس)، اتصال خطوط برق به زمین در یک نقطه مشترک و غیره تشکیل شده است. یک چوک معمولی (LF1 در نمودار)، جریان در دو سیم پیچ آن در یک جهت جریان می یابد، که مقاومتی برای تداخل حالت مشترک ایجاد می کند.

در مدل‌های ارزان قیمت، حداقل مجموعه‌ای از قطعات فیلتر نصب می‌شود؛ در مدل‌های گران‌تر، مدارهای توصیف‌شده پیوندهای تکراری (کلاً یا جزئی) را تشکیل می‌دهند. در گذشته، دیدن منبع تغذیه بدون فیلتر EMI غیر معمول نبود. اکنون این یک استثناء عجیب است، اگرچه اگر منبع تغذیه بسیار ارزانی بخرید، همچنان می توانید با چنین شگفتی روبرو شوید. در نتیجه، نه تنها و نه چندان خود رایانه آسیب می بیند، بلکه سایر تجهیزات متصل به شبکه خانگی - منابع تغذیه سوئیچینگ منبع قدرتمند تداخل هستند.

در قسمت فیلتر یک منبع تغذیه خوب، می توانید چندین قسمت را پیدا کنید که از خود دستگاه یا صاحب آن در برابر آسیب محافظت می کند. تقریبا همیشه یک فیوز ساده برای حفاظت از اتصال کوتاه وجود دارد (F1 در نمودار). توجه داشته باشید که وقتی فیوز خاموش می شود، جسم محافظت شده دیگر منبع تغذیه نیست. اگر یک اتصال کوتاه رخ دهد، به این معنی است که ترانزیستورهای کلیدی قبلاً شکسته شده اند، و مهم است که حداقل از آتش گرفتن سیم کشی برق جلوگیری شود. اگر یک فیوز در منبع تغذیه ناگهان سوخت، به احتمال زیاد جایگزین کردن آن با یک فیوز جدید بی معنی است.

حفاظت جداگانه در برابر ارائه شده است کوتاه مدتنوسانات با استفاده از وریستور (MOV - Metal Oxide Varistor). اما هیچ وسیله ای برای محافظت در برابر افزایش طولانی مدت ولتاژ در منابع تغذیه رایانه وجود ندارد. این عملکرد توسط تثبیت کننده های خارجی با ترانسفورماتور خود در داخل انجام می شود.

خازن در مدار PFC بعد از یکسو کننده می تواند پس از قطع شدن برق، بار قابل توجهی را حفظ کند. برای جلوگیری از برق گرفتگی فردی که انگشت خود را وارد کانکتور برق می کند، یک مقاومت تخلیه با ارزش بالا (مقاومت خونریزی دهنده) بین سیم ها نصب می شود. در یک نسخه پیچیده تر - همراه با یک مدار کنترل که از نشت شارژ در هنگام کار دستگاه جلوگیری می کند.

به هر حال، وجود فیلتر در منبع تغذیه رایانه شخصی (و منبع تغذیه یک مانیتور و تقریباً هر تجهیزات رایانه ای نیز دارای یک فیلتر است) به این معنی است که به طور کلی خرید یک "فیلتر سرج" جداگانه به جای سیم داخلی معمولی است. ، بیهوده. همه چیز در درون او یکسان است. تنها شرط در هر صورت سیم کشی سه پین ​​معمولی با اتصال به زمین است. در غیر این صورت، خازن های CY متصل به زمین به سادگی قادر به انجام عملکرد خود نخواهند بود.

⇡ یکسو کننده ورودی

پس از فیلتر، جریان متناوب با استفاده از یک پل دیودی - معمولاً به شکل یک مجموعه در یک محفظه مشترک - به جریان مستقیم تبدیل می شود. رادیاتور مجزا برای خنک کردن پل بسیار مورد استقبال قرار می گیرد. پل مونتاژ شده از چهار دیود مجزا یکی از ویژگی های منبع تغذیه ارزان است. همچنین می توانید بپرسید که پل برای چه جریانی طراحی شده است تا مشخص شود که آیا با قدرت منبع تغذیه مطابقت دارد یا خیر. اگرچه، به عنوان یک قاعده، حاشیه خوبی برای این پارامتر وجود دارد.

⇡ بلوک PFC فعال

در مدار AC با بار خطی (مانند لامپ رشته ای یا اجاق برقی)، جریان جریان از همان موج سینوسی ولتاژ پیروی می کند. اما این مورد در مورد دستگاه هایی که دارای یکسو کننده ورودی هستند، مانند منبع تغذیه سوئیچینگ، صدق نمی کند. منبع تغذیه جریان را در پالس های کوتاه عبور می دهد، تقریباً همزمان با قله های موج سینوسی ولتاژ (یعنی حداکثر ولتاژ لحظه ای) هنگامی که خازن صاف کننده یکسو کننده شارژ می شود.

سیگنال جریان تحریف شده به چندین نوسان هارمونیک در مجموع یک سینوسی با دامنه معین (سیگنال ایده آلی که با یک بار خطی رخ می دهد) تجزیه می شود.

برق مورد استفاده برای انجام کار مفید (که در واقع گرم کردن اجزای رایانه شخصی است) در مشخصات منبع تغذیه نشان داده شده و فعال نامیده می شود. توان باقیمانده تولید شده توسط نوسانات هارمونیک جریان را راکتیو می نامند. کار مفیدی تولید نمی کند، اما سیم ها را گرم می کند و بار روی ترانسفورماتورها و سایر تجهیزات برق ایجاد می کند.

مجموع بردار توان راکتیو و اکتیو توان ظاهری نامیده می شود. و نسبت توان اکتیو به توان کل را ضریب توان می نامند - نباید با راندمان اشتباه شود!

منبع تغذیه سوئیچینگ در ابتدا دارای ضریب توان نسبتاً پایینی است - حدود 0.7. برای مصرف کننده خصوصی، توان راکتیو مشکلی نیست (خوشبختانه توسط کنتورهای برق در نظر گرفته نمی شود)، مگر اینکه از یو پی اس استفاده کند. منبع تغذیه بدون وقفه وظیفه تمام توان بار را بر عهده دارد. در مقیاس یک شبکه اداری یا شهری، توان راکتیو اضافی ایجاد شده توسط سوئیچینگ منابع تغذیه به طور قابل توجهی کیفیت منبع تغذیه را کاهش می دهد و باعث هزینه می شود، بنابراین به طور فعال با آن مبارزه می شود.

به طور خاص، اکثریت قریب به اتفاق منابع تغذیه کامپیوتر مجهز به مدارهای تصحیح ضریب توان فعال (Active PFC) هستند. یک واحد با PFC فعال به راحتی توسط یک خازن بزرگ و سلف نصب شده بعد از یکسو کننده شناسایی می شود. در اصل Active PFC مبدل پالسی دیگری است که شارژ ثابتی را روی خازن با ولتاژ حدود 400 ولت نگه می دارد. در این حالت جریان از شبکه تغذیه در پالس های کوتاه مصرف می شود که عرض آن به گونه ای انتخاب می شود که سیگنال با یک موج سینوسی تقریبی می شود - که برای شبیه سازی یک بار خطی لازم است. برای همگام سازی سیگنال مصرف جریان با سینوسی ولتاژ، کنترلر PFC دارای منطق خاصی است.

مدار فعال PFC شامل یک یا دو ترانزیستور کلیدی و یک دیود قدرتمند است که با ترانزیستورهای کلید مبدل منبع تغذیه اصلی روی یک هیت سینک قرار می گیرند. به عنوان یک قاعده، کنترل کننده PWM کلید مبدل اصلی و کلید فعال PFC یک تراشه (PWM/PFC Combo) هستند.

ضریب توان منابع تغذیه سوئیچینگ با PFC فعال به 0.95 و بالاتر می رسد. علاوه بر این، آنها یک مزیت اضافی دارند - نیازی به کلید اصلی 110/230 ولت و دو برابر کننده ولتاژ مربوطه در داخل منبع تغذیه ندارند. اکثر مدارهای PFC ولتاژهای 85 تا 265 ولت را کنترل می کنند. علاوه بر این، حساسیت منبع تغذیه به افت ولتاژ کوتاه مدت کاهش می یابد.

به هر حال، علاوه بر اصلاح فعال PFC، یک غیرفعال نیز وجود دارد که شامل نصب یک سلف با اندوکتانس بالا به صورت سری با بار است. راندمان آن پایین است و بعید است که در یک منبع تغذیه مدرن آن را پیدا کنید.

⇡ مبدل اصلی

اصل کلی عملکرد همه منابع تغذیه پالسی یک توپولوژی ایزوله (با یک ترانسفورماتور) یکسان است: یک ترانزیستور کلیدی (یا ترانزیستورها) جریان متناوب روی سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور ایجاد می کند و کنترل کننده PWM چرخه وظیفه را کنترل می کند. تعویض آنها مدارهای خاص، با این حال، هم از نظر تعداد ترانزیستورهای کلیدی و سایر عناصر و هم در ویژگی های کیفی متفاوت هستند: کارایی، شکل سیگنال، نویز و غیره. برای علاقه مندان، مجموعه ای از نمودارها و جدولی را ارائه می دهیم که به شما امکان می دهد آنها را در دستگاه های خاص بر اساس ترکیب قطعات شناسایی کنید.

علاوه بر توپولوژی های ذکر شده، در منابع تغذیه گران قیمت، نسخه های تشدید کننده Half Bridge وجود دارد که به راحتی توسط یک سلف بزرگ اضافی (یا دو) و یک خازن که یک مدار نوسانی را تشکیل می دهد، شناسایی می شود.

⇡ مدار ثانویه

مدار ثانویه هر چیزی است که پس از سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور می آید. در اکثر منابع تغذیه مدرن، ترانسفورماتور دارای دو سیم پیچ است: از یکی از آنها ولتاژ 12 ولت برداشته می شود، از دیگری - 5 ولت. جریان ابتدا با استفاده از مجموعه ای از دو دیود شاتکی - یک یا چند دیود در هر اتوبوس اصلاح می شود. در اتوبوس با بالاترین بار - 12 ولت - در منابع تغذیه قدرتمند چهار مجموعه وجود دارد). از نظر بازده کارآمدتر یکسو کننده های سنکرون هستند که به جای دیودها از ترانزیستورهای اثر میدانی استفاده می کنند. اما این حق منبع تغذیه های واقعا پیشرفته و گران قیمتی است که مدعی گواهی 80 PLUS Platinum هستند.

ریل 3.3 ولتی معمولاً از همان سیم پیچی ریل 5 ولتی هدایت می شود، فقط ولتاژ با استفاده از یک سلف قابل اشباع (Mag Amp) کاهش می یابد. سیم پیچ مخصوص روی ترانسفورماتور برای ولتاژ 3.3 ولت یک گزینه عجیب و غریب است. از ولتاژهای منفی در استاندارد فعلی ATX، تنها 12- ولت باقی می ماند که از سیم پیچ ثانویه زیر گذرگاه 12 ولت از طریق دیودهای مجزای جریان کم حذف می شود.

کنترل PWM کلید مبدل ولتاژ سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور و در نتیجه تمام سیم پیچ های ثانویه را به یکباره تغییر می دهد. در عین حال، مصرف جریان رایانه به هیچ وجه به طور مساوی بین اتوبوس های منبع تغذیه توزیع نمی شود. در سخت افزار مدرن، پر بارترین باس 12 ولت است.

برای تثبیت جداگانه ولتاژها در اتوبوس های مختلف، اقدامات اضافی مورد نیاز است. روش کلاسیک شامل استفاده از چوک تثبیت کننده گروهی است. سه باس اصلی از سیم پیچ های آن عبور داده می شود و در نتیجه اگر جریان در یک شین افزایش یابد، ولتاژ در سایر شین ها کاهش می یابد. فرض کنید جریان در باس 12 ولت افزایش یافته است و برای جلوگیری از افت ولتاژ، کنترلر PWM سیکل وظیفه ترانزیستورهای کلیدی را کاهش داده است. در نتیجه، ولتاژ در شین 5 ولت می تواند از حد مجاز فراتر رود، اما توسط خفه کننده تثبیت کننده گروه سرکوب شد.

ولتاژ روی گذرگاه 3.3 ولت نیز توسط یک سلف اشباع‌پذیر دیگر تنظیم می‌شود.

نسخه پیشرفته تر، تثبیت جداگانه اتوبوس های 5 و 12 ولت را به دلیل چوک های اشباع پذیر فراهم می کند، اما اکنون این طراحی جای خود را به مبدل های DC-DC در منابع تغذیه با کیفیت بالا و گران قیمت داده است. در مورد دوم، ترانسفورماتور دارای یک سیم پیچ ثانویه با ولتاژ 12 ولت است و ولتاژهای 5 ولت و 3.3 ولت به لطف مبدل های DC-DC به دست می آید. این روش برای پایداری ولتاژ بسیار مطلوب است.

فیلتر خروجی

مرحله نهایی در هر اتوبوس فیلتری است که موج ولتاژ ناشی از ترانزیستورهای کلید را صاف می کند. علاوه بر این، ضربان های یکسو کننده ورودی، که فرکانس آن برابر با دو برابر فرکانس شبکه تغذیه است، به یک درجه یا درجه دیگر به مدار ثانویه منبع تغذیه نفوذ می کند.

فیلتر ریپل شامل یک چوک و خازن های بزرگ است. منبع تغذیه با کیفیت بالا با ظرفیت حداقل 2000 uF مشخص می شود، اما سازندگان مدل های ارزان قیمت در هنگام نصب خازن ها، به عنوان مثال، نیمی از ارزش اسمی، ذخایری را برای صرفه جویی در نظر می گیرند، که به طور اجتناب ناپذیری بر دامنه موج دار شدن تأثیر می گذارد.

⇡ قدرت آماده به کار +5VSB

توضیح اجزای منبع تغذیه بدون ذکر منبع ولتاژ آماده به کار 5 ولت ناقص خواهد بود، که حالت خواب کامپیوتر را ممکن می کند و عملکرد همه دستگاه هایی را که باید همیشه روشن باشند، تضمین می کند. "اتاق وظیفه" توسط یک مبدل پالس جداگانه با یک ترانسفورماتور کم مصرف تغذیه می شود. در برخی از منابع تغذیه، ترانسفورماتور سوم نیز وجود دارد که در مدار فیدبک برای جداسازی کنترلر PWM از مدار اولیه مبدل اصلی استفاده می شود. در موارد دیگر، این عملکرد توسط اپتوکوپلرها (یک LED و یک ترانزیستور نوری در یک بسته) انجام می شود.

⇡ روش برای تست منابع تغذیه

یکی از پارامترهای اصلی منبع تغذیه پایداری ولتاژ است که به اصطلاح منعکس می شود. مشخصه بار متقاطع KNH نموداری است که در آن جریان یا توان گذرگاه 12 ولتی در یک محور و کل جریان یا توان گذرگاه های 3.3 و 5 ولت در محور دیگر رسم می شود. در نقاط تقاطع برای مقادیر مختلف هر دو متغیر، انحراف ولتاژ از مقدار اسمی یک تایر یا دیگری تعیین می شود. بر این اساس، ما دو KNH مختلف را منتشر می کنیم - برای باس 12 ولت و برای گذرگاه 5/3.3 ولت.

رنگ نقطه نشان دهنده درصد انحراف است:

• سبز: ≤ 1%؛
• سبز روشن: ≤ 2%؛
• زرد: ≤ 3%؛
• نارنجی: ≤ 4%؛
• قرمز: ≤ 5%.
• سفید: > 5% (با استاندارد ATX مجاز نیست).

برای به دست آوردن KNH، از یک میز تست منبع تغذیه سفارشی استفاده می شود که با اتلاف گرما روی ترانزیستورهای قدرتمند اثر میدان بار ایجاد می کند.

یکی دیگر از تست های به همان اندازه مهم، تعیین دامنه موج دار شدن در خروجی منبع تغذیه است. استاندارد ATX امکان ریپل را در 120 میلی ولت برای باس 12 ولت و 50 میلی ولت برای گذرگاه 5 ولت می دهد. بین ریپل فرکانس بالا (در فرکانس دو برابر سوئیچ مبدل اصلی) و فرکانس پایین (در دو برابر فرکانس) تمایز قائل می شود. فرکانس شبکه تامین).

ما این پارامتر را با استفاده از اسیلوسکوپ USB Hantek DSO-6022BE در حداکثر بار روی منبع تغذیه مشخص شده توسط مشخصات اندازه گیری می کنیم. در اسیلوگرام زیر، نمودار سبز مربوط به گذرگاه 12 ولت، نمودار زرد مربوط به 5 ولت است. مشاهده می شود که امواج در محدوده نرمال و حتی با حاشیه هستند.

برای مقایسه، تصویری از امواج در خروجی منبع تغذیه یک کامپیوتر قدیمی را ارائه می دهیم. این بلوک برای شروع عالی نبود، اما مطمئناً با گذشت زمان بهبود نیافته است. با قضاوت بر اساس بزرگی ریپل فرکانس پایین (توجه داشته باشید که تقسیم ولتاژ جاروب به 50 میلی ولت افزایش یافته است تا نوسانات روی صفحه نمایش داده شود)، خازن صاف کننده در ورودی قبلاً غیرقابل استفاده شده است. ریپل فرکانس بالا در باس 5 ولت در آستانه 50 میلی ولت مجاز است.

آزمایش زیر بازده واحد را در بار از 10 تا 100 درصد توان نامی (با مقایسه توان خروجی با توان ورودی اندازه‌گیری شده با استفاده از یک وات متر خانگی) تعیین می‌کند. برای مقایسه، نمودار معیارهای دسته بندی های مختلف 80 PLUS را نشان می دهد. با این حال، این روزها علاقه چندانی ایجاد نمی کند. نمودار نتایج PSU رده بالا Corsair را در مقایسه با Antec بسیار ارزان نشان می دهد و تفاوت آنچنان زیاد نیست.

مسئله مهمتر برای کاربر، نویز ناشی از فن داخلی است. اندازه گیری مستقیم آن در نزدیکی پایه آزمایش منبع تغذیه خروشان غیرممکن است، بنابراین سرعت چرخش پروانه را با سرعت سنج لیزری اندازه گیری می کنیم - همچنین در قدرت از 10 تا 100٪. نمودار زیر نشان می دهد که وقتی بار این منبع تغذیه کم است، فن 135 میلی متری در سرعت پایین باقی می ماند و به سختی قابل شنیدن است. در حداکثر بار، نویز از قبل قابل تشخیص است، اما سطح آن هنوز کاملاً قابل قبول است.

من کمی با الکتروفرمینگ (الکتروفرمینگ) رانده شدم (بعداً در این مورد بیشتر به شما خواهم گفت) و برای آن به یک منبع تغذیه جدید نیاز داشتم. الزامات آن تقریباً موارد زیر است - جریان خروجی 10 آمپر با حداکثر ولتاژ حدود 5 ولت. البته نگاهم بلافاصله به یک مشت منبع تغذیه غیر ضروری کامپیوتر افتاد.

البته ایده تبدیل منبع تغذیه کامپیوتر به آزمایشگاهی جدید نیست. من چندین طرح را در اینترنت پیدا کردم، اما تصمیم گرفتم که یکی دیگر ضرری نداشته باشد. در روند بازسازی، اشتباهات زیادی مرتکب شدم، بنابراین اگر تصمیم دارید چنین منبع تغذیه ای برای خود بسازید، آنها را در نظر بگیرید، بهتر انجام می دهید!

توجه! با وجود این واقعیت که به نظر می رسد این پروژه برای مبتدیان است، چیزی شبیه به آن وجود ندارد - پروژه بسیار پیچیده است! یادت باشه.

طرح

برق پاوري كه از زير تخت كشيدم 250 وات است. اگر من یک منبع تغذیه 5 ولت / 10 آمپر بسازم، برق گرانبها از بین می رود! ایرادی نداره! بیایید ولتاژ را به 25 ولت افزایش دهیم، ممکن است برای مثال برای شارژ باتری ها مناسب باشد - در آنجا به ولتاژ حدود 15 ولت نیاز دارید.

برای ادامه، ابتدا باید مدار بلوک منبع را پیدا کنید. در اصل همه مدارهای منبع تغذیه شناخته شده و قابل جستجو در گوگل هستند. دقیقاً چه چیزی برای گوگل نیاز دارید روی تابلو نوشته شده است.

یکی از دوستان نمودار من را به من داد. او اینجاست. (در یک پنجره جدید باز می شود)

بله، بله، ما باید از میان همه این جرات بخزیم. دیتاشیت TL494 به ما در این امر کمک می کند.

بنابراین، اولین کاری که باید انجام دهیم این است که بررسی کنیم منبع تغذیه حداکثر چه ولتاژی می تواند در باس های +12 و +5 ولت ایجاد کند. برای انجام این کار، جامپر بازخوردی را که سازنده با دقت قرار داده است بردارید.

مقاومت های R49-R51 ورودی مثبت مقایسه کننده را به زمین می کشانند. و، voila، ما حداکثر ولتاژ را در خروجی داریم.

ما در حال تلاش برای راه اندازی منبع تغذیه هستیم. بله، بدون کامپیوتر شروع نمی شود. واقعیت این است که باید با اتصال پین PS_ON به زمین روشن شود. PS_ON معمولاً روی برد برچسب زده می‌شود و بعداً به آن نیاز خواهیم داشت، بنابراین آن را قطع نمی‌کنیم. اما بیایید مدار نامفهوم را در Q10، Q9 و Q8 خاموش کنیم - از ولتاژ خروجی استفاده می کند و پس از قطع کردن آن، اجازه نمی دهد منبع تغذیه ما شروع به کار کند. شروع نرم ما روی مقاومت های R59، R60 و خازن C28 کار خواهد کرد.

بنابراین، منبع تغذیه راه اندازی شد. حداکثر ولتاژ خروجی ظاهر شد.

توجه! ولتاژهای خروجی بیشتر از ولتاژهایی است که خازن های خروجی برای آن طراحی شده اند و بنابراین ممکن است خازن ها منفجر شوند. من می‌خواستم خازن‌ها را عوض کنم، بنابراین برایم مهم نبود، اما شما نمی‌توانید چشمانتان را عوض کنید. با دقت!

بنابراین، ما از +12V - 24V و از +5V - 9.6V یاد گرفتیم. به نظر می رسد ذخیره ولتاژ دقیقا 2 برابر است. خیلی خوب! بیایید ولتاژ خروجی منبع تغذیه خود را به 20 ولت و جریان خروجی را به 10 آمپر محدود کنیم. بنابراین، ما حداکثر 200 وات توان دریافت می کنیم.

به نظر می رسد که پارامترها مشخص شده اند.

اکنون باید الکترونیک کنترل را بسازیم. جعبه قلع واحد منبع تغذیه مرا راضی نکرد (و همانطور که معلوم شد بیهوده) - تمایل دارد چیزی را خراش دهد و همچنین به زمین وصل می شود (این در اندازه گیری جریان با آپ امپ های ارزان قیمت اختلال ایجاد می کند) .

برای بدنه، Z-2W، دفتر Maszczyk را انتخاب کردم

من سر و صدای منتشر شده از منبع تغذیه را اندازه گرفتم - معلوم شد که بسیار کوچک است، بنابراین استفاده از یک کیس پلاستیکی کاملاً امکان پذیر است.

بعد از کیس، با Corel Draw نشستم و فهمیدم که پنل جلویی باید چگونه باشد:

الکترونیک

تصمیم گرفتم الکترونیک را به دو قسمت تقسیم کنم - پنل کاذب و الکترونیک کنترل. دلیل این تقسیم بندی این است که به سادگی فضای کافی در پنل جلویی برای قرار دادن الکترونیک کنترل وجود نداشت.

من یک منبع آماده به کار را به عنوان منبع تغذیه اصلی برای وسایل الکترونیکی خود انتخاب کردم. متوجه شدیم که اگر به شدت بارگذاری شود، صدای بوق متوقف می شود، بنابراین نشانگرهای 7 قطعه ایده آل هستند - منبع تغذیه بارگیری می شود و ولتاژ و جریان نشان داده می شود.

پنل کاذب:

دارای نشانگر، پتانسیومتر و LED است. برای اینکه دسته ای از سیم ها را به دستگاه های 7 سگمنت نکشیم، از رجیسترهای شیفت 74AC164 استفاده کردم. چرا AC و نه HC؟ برای HC حداکثر جریان کل همه پایه ها 50 میلی آمپر و برای AC 25 میلی آمپر برای هر پایه است. من 20 میلی آمپر را برای جریان نشانگر انتخاب کردم، یعنی 74HC164 قطعا جریان کافی نخواهد داشت.

کنترل الکترونیک- اینجا همه چیز کمی پیچیده تر است.

در روند ترسیم مدار، من یک اشتباه خاص مرتکب شدم که برای آن با یک دسته جامپر روی برد هزینه کردم. نمودار تصحیح شده در اختیار شما قرار می گیرد.

به طور خلاصه، U1A یک دیفرانسیل است. تقویت کننده جریان در حداکثر جریان، خروجی 2.56 ولت است که با مرجع کنترل کننده ADC مطابقت دارد.

U1B خود مقایسه کننده جریان است - اگر جریان از آستانه تعیین شده توسط مقاومت ها فراتر رود، tl494 "خفه می شود"

U2A نشانگر این است که منبع تغذیه در حالت محدود کننده جریان کار می کند.

U2B - مقایسه کننده ولتاژ.

U3A، U3B - تکرار کننده با دینام. واقعیت این است که متغیرها دارای مقاومت نسبتاً بالایی هستند و مقاومت آنها نیز تغییر می کند. این کار جبران بازخورد را بسیار دشوارتر می کند. اما اگر آنها را به همان مقاومت برسانید، همه چیز بسیار ساده تر می شود.

همه چیز با کنترلر روشن است - این یک Atmega8 پیش پا افتاده است و حتی در یک ظرف عمیق که در انبار قرار داشت. سیستم عامل نسبتا ساده است و بین لحیم کاری با پنجه چپ انجام می شود. اما، نه کمتر، کار می کند.

کنترلر با فرکانس 8 مگاهرتز از یک نوسانگر RC کار می کند (شما باید فیوزهای مناسب را نصب کنید)

خوشبختانه، اندازه گیری جریان باید به "سمت بالا" منتقل شود، سپس اندازه گیری ولتاژ به طور مستقیم در بار امکان پذیر خواهد بود. در این مدار در جریان های بالا ولتاژ اندازه گیری شده تا 200 میلی ولت خطا خواهد داشت. گند زدم و توبه کردم امیدوارم اشتباهات منو تکرار نکنی

کار مجدد قسمت خروجی

ما همه چیز غیر ضروری را دور می اندازیم. نمودار به شکل زیر است (قابل کلیک):

من چوک حالت معمولی را کمی تغییر دادم - سیم پیچی را به صورت سری وصل کردم که برای 12 ولت و دو سیم پیچ برای 5 ولت است، در پایان معلوم شد که حدود 100 μH است که بسیار است. همچنین خازن را با سه 1000uF/25V که به صورت موازی وصل شده اند تعویض کردم

پس از اصلاح، خروجی به صورت زیر است:

تنظیمات

راه اندازی کنیم. ما از حجم سر و صدا غافلگیر شدیم!

300 میلی ولت! به نظر می رسد بسته ها بازخورد را برانگیخته اند. ما سرعت سیستم عامل را تا حد مجاز کاهش می دهیم، بسته ها ناپدید نمی شوند. بنابراین مشکلی با سیستم عامل نیست.

بعد از مدت ها گشتن متوجه شدم که علت صدا سیم است! O_o یک سیم ساده دو هسته ای دو متری! اگر یک اسیلوسکوپ را قبل از آن وصل کنید یا یک خازن را مستقیماً به پروب اسیلوسکوپ وصل کنید، ریپل به 20 میلی ولت کاهش می یابد! من واقعا نمی توانم این پدیده را توضیح دهم. شاید برخی از شما بتوانید به اشتراک بگذارید؟ اکنون، مشخص است که چه باید کرد - باید یک خازن در مدار منبع تغذیه وجود داشته باشد و خازن باید مستقیماً روی پایانه های منبع تغذیه آویزان شود.

به هر حال، در مورد Y - خازن. چینی ها روی آنها صرفه جویی کردند و آنها را عرضه نکردند. بنابراین، ولتاژ خروجی بدون خازن Y

و اکنون - با خازن Y:

بهتر؟ بدون شک! علاوه بر این، پس از نصب خازن های Y، کنتور جریان بلافاصله قطع شد!

من همچنین X2 - یک خازن را نصب کردم تا حداقل زباله کمتری در شبکه وجود داشته باشد. متأسفانه، من یک چوک معمولی مشابه ندارم، اما به محض اینکه آن را پیدا کردم، بلافاصله آن را نصب خواهم کرد.

بازخورد.

من در مورد او نوشتم، بخوانید

خنک کننده

اینجاست که مجبور شدیم سرهم کنیم! پس از چند ثانیه تحت بارگذاری کامل، سوال در مورد نیاز به خنک کننده فعال حذف شد. مجموعه دیود خروجی بیشترین گرم شدن را داشت.

مونتاژ شامل دیودهای معمولی است، من در فکر جایگزینی آنها با دیودهای شاتکی بودم. اما ولتاژ معکوس در این دیودها حدود 100 ولت است و همانطور که می دانید دیودهای شاتکی با ولتاژ بالا خیلی بهتر از دیودهای معمولی نیستند.

بنابراین، ما مجبور شدیم یک دسته از رادیاتورهای اضافی (به هر تعداد که می توانیم جا دهیم) وصل کنیم و خنک کننده فعال را سازماندهی کنیم.

برق فن را از کجا تهیه کنیم؟ بنابراین مدت زیادی فکر کردم، اما بالاخره به آن رسیدم. tl494 توسط یک منبع 25 ولت تغذیه می شود. آن را می گیریم (از جامپر J3 در نمودار) و با تثبیت کننده 7812 پایین می آوریم.

برای تهویه، مجبور شدم درپوشی را برای یک فن 120 میلی‌متری جدا کنم، یک توری مربوطه را وصل کنم و خود فن را روی 80 میلی‌متر تنظیم کنم. تنها جایی که می توان این کار را انجام داد، پوشش بالایی بود، و به همین دلیل طراحی بسیار بد بود - ممکن است نوعی آشغال فلزی از بالا بیفتد و مدارهای داخلی منبع تغذیه را اتصال کوتاه کند. من به خودم 2 امتیاز میدم. نباید خانه منبع برق را ترک می کردید! اشتباهات من را تکرار نکن!

فن به هیچ وجه متصل نیست. پوشش بالایی فقط آن را فشار می دهد. بنابراین من اندازه را درست انتخاب کردم.

نتایج

خط پایین. بنابراین، این منبع تغذیه یک هفته است که کار می کند و می توان گفت کاملاً قابل اعتماد است. در کمال تعجب من خیلی کم ساطع میکنه که خوبه!

سعی کردم مشکلاتی را که به آن برخورد کردم را شرح دهم. امیدوارم آنها را تکرار نکنید! موفق باشید!

بسیاری از مردم هنگام خرید تجهیزات کامپیوتری جدید، واحد سیستم قدیمی خود را به سطل زباله می اندازند. زیباست کوته بین است، زیرا ممکن است هنوز دارای اجزای کاربردی باشد، که می تواند برای اهداف دیگر استفاده شود. به طور خاص، ما در مورد منبع تغذیه کامپیوتر صحبت می کنیم که می توانید از آن استفاده کنید.