350W コンピュータ電源からの調整可能な電源。 PSU atx 強力な実験用電源とバッテリー充電器

20.12.2023 モニター

リニア電源とスイッチング電源

基本から始めましょう。 コンピューターの電源は 3 つの機能を実行します。 まず、家庭用電源の交流を直流に変換する必要があります。 電源の2番目のタスクは、コンピュータ電子機器にとって過剰な110〜230 Vの電圧を、個々のPCコンポーネントの電力変換器に必要な標準値(12 V、5 V、3.3 V)まで下げることです。 (負の電圧も同様です。これについては後で説明します)。 最後に、電源は電圧安定化装置の役割を果たします。

上記の機能を実行する電源には、主にリニア電源とスイッチング電源の 2 つのタイプがあります。 最も単純なリニア電源は変圧器に基づいており、交流電圧が必要な値まで降下され、ダイオード ブリッジによって電流が整流されます。

ただし、電源には出力電圧を安定させることも必要です。出力電圧は、家庭内ネットワークの電圧の不安定性と、負荷の電流増加に伴う電圧降下の両方によって引き起こされます。

電圧降下を補償するために、リニア電源では、余分な電力を供給するように変圧器パラメータが計算されます。 次に、大電流では、負荷で必要な電圧が観察されます。 ただし、ペイロード内の低電流時に補償手段がなければ電圧が上昇することも許容できません。 回路内に不要な負荷を含めることにより、過剰な電圧が除去されます。 最も単純なケースでは、これはツェナー ダイオードを介して接続された抵抗またはトランジスタです。 より高度なバージョンでは、トランジスタはコンパレータを備えたマイクロ回路によって制御されます。 いずれにせよ、過剰な電力は熱として放散されるだけであり、デバイスの効率に悪影響を及ぼします。

スイッチング電源回路では、入力電圧と負荷抵抗という既存の 2 つの変数に加えて、出力電圧を決定するもう 1 つの変数が現れます。 負荷 (ここで対象とするのはトランジスタ) と直列にスイッチがあり、パルス幅変調 (PWM) モードでマイクロコントローラーによって制御されます。 トランジスタのオープン状態の期間(このパラメータはデューティ・サイクルと呼ばれます。ロシアの用語では逆数値が使用されます - デューティ・サイクル)に対するトランジスタのオープン状態の継続時間が長いほど、出力電圧は高くなります。 スイッチが存在するため、スイッチング電源はスイッチモード電源 (SMPS) とも呼ばれます。

閉じたトランジスタには電流が流れず、開いたトランジスタの抵抗は理想的には無視できます。 実際には、開いたトランジスタには抵抗があり、電力の一部が熱として放散されます。 さらに、トランジスタの状態間の遷移は完全に離散的ではありません。 それでも、パルス電流源の効率は 90% を超える場合がありますが、スタビライザーを備えたリニア電源の効率はせいぜい 50% に達します。

スイッチング電源のもう 1 つの利点は、同じ電力のリニア電源と比較して、トランスのサイズと重量が大幅に削減されることです。 変圧器の一次巻線の交流の周波数が高くなるほど、必要なコアのサイズと巻線の巻数が小さくなることが知られています。 したがって、回路内の主要なトランジスタは変圧器の後ではなく前に配置され、電圧の安定化に加えて、高周波交流(コンピュータの電源では 30 ~ 100 kHz 以上)を生成するために使用されます。原則として - 約60 kHz)。 50 ~ 60 Hz の電源周波数で動作する変圧器は、標準的なコンピュータが必要とする電力の数十倍も大きくなります。

今日のリニア電源は、主に低電力アプリケーションの場合に使用されており、スイッチング電源に必要な比較的複雑な電子機器は、変圧器に比べてより敏感なコスト項目を構成します。 これらは、たとえば、ギターのエフェクトペダルに使用され、かつてはゲーム機などに使用されていた9V電源です。しかし、スマートフォンの充電器はすでに完全にパルス化されており、ここではコストが正当化されます。 リニア電源は、出力における電圧リップルの振幅が大幅に低いため、この品質が要求される分野でも使用されます。

⇡ ATX電源の全体図

デスクトップ コンピュータの電源はスイッチング電源であり、その入力には 110/230 V、50 ~ 60 Hz のパラメータを持つ家庭用電圧が供給され、出力には多数の DC ラインがあり、そのうちの主要なものは定格が定められています。 12、5、および 3.3 V さらに、電源は、ISA バスに必要な -12 V の電圧、および場合によっては -5 V の電圧も提供します。 ただし、後者は、ISA 自体のサポートが終了したため、ある時点で ATX 標準から除外されました。

上に示した標準的なスイッチング電源の簡略図では、4 つの主要なステージを区別できます。 同じ順序で、レビューでは電源のコンポーネントを検討します。つまり、次のとおりです。

  1. EMI フィルタ - 電磁干渉 (RFI フィルタ);
  2. 一次回路 - 入力整流器(整流器)、キートランジスタ(スイッチャー)、変圧器の一次巻線に高周波交流を生成します。
  3. 主変圧器。
  4. 二次回路 - 変圧器の二次巻線からの電流整流器 (整流器)、出力の平滑化フィルター (フィルタリング)。

⇡ EMFフィルター

電源入力のフィルタは、2 種類の電磁干渉を抑制するために使用されます。差動 (ディファレンシャルモード) - 干渉電流が電力線内を異なる方向に流れる場合、およびコモンモード (コモンモード) - 電流が流れる場合です。一方向に流れます。

差動ノイズは負荷と並列に接続されたコンデンサCX(上の写真の大きな黄色のフィルムコンデンサ)によって抑制されます。 場合によっては、各ワイヤにチョークが追加で取り付けられ、同じ機能を実行します (図にはありません)。

コモンモードフィルタは、電源ラインを共通点などでグランドに接続するCYコンデンサ(写真では青いドロップ型のセラミックコンデンサ)で構成されています。 コモンモード チョーク (図の LF1)。2 つの巻線に電流が同じ方向に流れ、コモンモード干渉に対する抵抗が生じます。

安価なモデルでは、フィルタ部品の最小限のセットが取り付けられていますが、より高価なモデルでは、説明された回路が繰り返し (全体または一部) リンクを形成します。 以前は、EMI フィルタがまったく搭載されていない電源も珍しくありませんでした。 これはかなり興味深い例外ですが、非常に安価な電源を購入した場合でも、このような驚きに遭遇する可能性があります。 その結果、コンピュータ自体が被害を受けるだけでなく、家庭用ネットワークに接続されている他の機器、つまりスイッチング電源も強力な干渉源となります。

優れた電源のフィルター領域には、デバイス自体またはその所有者を損傷から保護するいくつかの部品があります。 ほとんどの場合、短絡保護用の単純なヒューズ (図の F1) が存在します。 ヒューズが切れると、保護対象は電源ではなくなることに注意してください。 短絡が発生した場合は、主要なトランジスタがすでに破損していることを意味するため、少なくとも電気配線の発火を防ぐことが重要です。 電源のヒューズが突然切れた場合、新しいものと交換してもほとんど意味がありません。

に対しては個別の保護が提供されます。 短期バリスタ(MOV - Metal Oxide Varistor)を使用したサージ。 しかし、コンピュータの電源の長期にわたる電圧上昇に対する保護手段はありません。 この機能は、内部に独自のトランスを備えた外部スタビライザーによって実行されます。

整流器後の PFC 回路内のコンデンサは、電源から切断された後も大量の電荷を保持する可能性があります。 不注意で電源コネクタに指を突っ込んだ場合の感電を防止するため、電線間には高値の放電抵抗器(ブリーダ抵抗器)が取り付けられています。 より洗練されたバージョンでは、デバイスの動作中に電荷が漏れるのを防ぐ制御回路が組み込まれています。

ちなみに、PC の電源にフィルターが存在する (モニターやほとんどすべてのコンピューター機器の電源にもフィルターが付いている) ということは、通常の延長コードの代わりに別の「サージ フィルター」を購入する必要があることを意味します。 、無意味。 彼の中ではすべてが同じだ。 いずれの場合も、接地された通常の 3 ピン配線が唯一の条件です。 そうしないと、グランドに接続された CY コンデンサがその機能を果たせなくなります。

⇡ 入力整流器

フィルタの後、交流はダイオードブリッジを使用して直流に変換されます。通常は、共通のハウジング内のアセンブリの形式です。 橋を冷却するための独立したラジエーターは非常に歓迎されます。 4 つの個別のダイオードから組み立てられたブリッジは、安価な電源の特徴です。 また、ブリッジがどのような電流を想定して設計されているかを尋ねて、それが電源自体の電力と一致するかどうかを判断することもできます。 ただし、一般に、このパラメータには十分なマージンがあります。

⇡ アクティブ PFC ブロック

線形負荷 (白熱電球や電気ストーブなど) を備えた AC 回路では、電流の流れは電圧と同じ正弦波に従います。 ただし、スイッチング電源などの入力整流器を備えたデバイスの場合はこの限りではありません。 電源は、整流器の平滑コンデンサが再充電されるときの電圧正弦波のピーク (つまり、最大瞬間電圧) とほぼ一致する短いパルスで電流を流します。

歪んだ電流信号は、特定の振幅の正弦波の合計でいくつかの高調波振動に分解されます (線形負荷で発生する理想的な信号)。

有用な作業 (実際には PC コンポーネントの加熱) を実行するために使用される電力は、電源の特性に示されており、アクティブと呼ばれます。 電流の調和振動によって生成される残りの電力は無効電力と呼ばれます。 これは有用な仕事を生成しませんが、ワイヤを加熱し、変圧器やその他の電力機器に負荷を与えます。

無効電力と有効電力のベクトル和を皮相電力といいます。 また、総電力に対する有効電力の比率は力率と呼ばれます。効率と混同しないでください。

スイッチング電源の力率は、最初はかなり低く、約 0.7 です。 個人消費者にとって、UPS を使用しない限り、無効電力は問題になりません (幸いなことに、電力メーターでは考慮されません)。 無停電電源装置は負荷の全電力を担当します。 オフィスや都市ネットワークの規模では、スイッチング電源によって生成される過剰な無効電力はすでに電源の品質を大幅に低下させ、コストの原因となるため、積極的に対策が行われています。

特に、コンピュータ電源の大部分には、アクティブ力率改善 (アクティブ PFC) 回路が装備されています。 アクティブ PFC を備えたユニットは、整流器の後に取り付けられた 1 つの大きなコンデンサとインダクタによって簡単に識別できます。 本質的に、アクティブ PFC は、約 400 V の電圧でコンデンサの定電荷を維持するもう 1 つのパルス コンバータです。この場合、電源ネットワークからの電流は短いパルスで消費され、その幅は信号が安定するように選択されます。は正弦波で近似されます。これは線形負荷をシミュレートするために必要です。 電流消費信号を電圧正弦波と同期させるために、PFC コントローラーには特別なロジックが備わっています。

アクティブ PFC 回路には 1 つまたは 2 つのキー トランジスタと強力なダイオードが含まれており、これらは主電源コンバータのキー トランジスタと同じヒートシンク上に配置されます。 原則として、メインコンバータキーの PWM コントローラとアクティブ PFC キーは 1 チップ (PWM/PFC コンボ) です。

アクティブ PFC を備えたスイッチング電源の力率は 0.95 以上に達します。 さらに、110/230 V の主電源スイッチや、電源内部に対応する倍電圧器が必要ないという追加の利点もあります。 ほとんどの PFC 回路は、85 ~ 265 V の電圧を処理します。さらに、短期間の電圧低下に対する電源の感度が低下します。

ちなみに、PFC補正には、アクティブPFC補正のほかに、負荷と直列に高インダクタンスのインダクタを設置するパッシブ補正もあります。 その効率は低く、現代の電源ではこれを見つけることはできません。

⇡ メインコンバータ

絶縁型トポロジ(変圧器を使用)のすべてのパルス電源の一般的な動作原理は同じです。主要なトランジスタ(または複数のトランジスタ)が変圧器の一次巻線に交流を生成し、PWM コントローラが変圧器のデューティ サイクルを制御します。彼らの切り替え。 ただし、特定の回路は、主要なトランジスタやその他の要素の数と、効率、信号形状、ノイズなどの定性的特性の両方が異なります。しかし、ここで注目する価値があるのは、特定の実装に依存する部分が多すぎることです。 興味のある方のために、部品の構成に基づいて特定のデバイスでそれらを識別できるようにする一連の図と表を提供します。

トランジスタ ダイオード コンデンサ 変圧器一次脚
シングルトランジスタフォワード 1 1 1 4
2 2 0 2
2 0 2 2
4 0 0 2
2 0 0 3

リストされたトポロジに加えて、高価な電源にはハーフブリッジの共振バージョンがあり、追加の大きなインダクタ (または 2 つ) と発振回路を形成するコンデンサによって簡単に識別できます。

シングルトランジスタフォワード

⇡ 二次回路

二次回路は、変圧器の二次巻線以降にあるものすべてです。 最新の電源では、トランスには 2 つの巻線があり、一方から 12 V が取り出され、もう一方から 5 V が取り出されます。電流はまず 2 つのショットキー ダイオード (バスごとに 1 つ以上) のアセンブリを使用して整流されます。負荷の高いバス - 12 V - 強力な電源には 4 つのアセンブリがあります)。 効率の点でより効率的なのは、ダイオードの代わりに電界効果トランジスタを使用する同期整流器です。 しかし、これは 80 PLUS Platinum 証明書を取得した真に先進的で高価な電源の特権です。

3.3V レールは通常、5V レールと同じ巻線から駆動され、電圧のみが可飽和インダクタ (Mag Amp) を使用して降圧されます。 3.3 V の電圧用の変圧器の特別な巻線は珍しいオプションです。 現在の ATX 標準の負電圧のうち、-12 V のみが残り、これは別個の低電流ダイオードを介して 12 V バスの二次巻線から除去されます。

コンバータキーの PWM 制御は、変圧器の一次巻線の電圧を変更し、したがってすべての二次巻線の電圧を一度に変更します。 同時に、コンピュータの電流消費は電源バス間で決して均等に分散されません。 最新のハードウェアでは、最も負荷の高いバスは 12 V です。

異なるバスの電圧を個別に安定化するには、追加の対策が必要です。 古典的な方法では、グループ安定化チョークを使用します。 3 つの主母線がその巻線を通過するため、1 つの母線の電流が増加すると、他の母線の電圧が低下します。 12 V バス上の電流が増加し、電圧降下を防ぐために、PWM コントローラが主要なトランジスタのデューティ サイクルを低減したとします。 その結果、5 V バスの電圧が許容限界を超える可能性がありましたが、グループ安定化チョークによって抑制されました。

3.3 V バスの電圧は、別の可飽和インダクタによってさらに調整されます。

より高度なバージョンでは、可飽和チョークにより 5 V バスと 12 V バスを個別に安定化できますが、現在ではこの設計が高価な高品質電源の DC-DC コンバータに取って代わられています。 後者の場合、変圧器には電圧 12 V の単一の二次巻線があり、DC-DC コンバータのおかげで 5 V と 3.3 V の電圧が得られます。 この方法は電圧の安定性にとって最も有利です。

出力フィルタ

各バスの最終ステージは、主要なトランジスタによって生じる電圧リップルを平滑化するフィルターです。 さらに、周波数が電源ネットワークの周波数の 2 倍に等しい入力整流器の脈動が、電源の二次回路にある程度浸透します。

リップル フィルターにはチョークと大きなコンデンサが含まれています。 高品質の電源は少なくとも 2,000 uF の静電容量を特徴としていますが、安価なモデルのメーカーは、たとえば公称値の半分のコンデンサを取り付けるときに節約のための予備を持っており、必然的にリップル振幅に影響を与えます。

⇡ 待機電力 +5VSB

電源のコンポーネントの説明は、PC のスリープ モードを可能にし、常に電源を入れておく必要があるすべてのデバイスの動作を保証する 5 V スタンバイ電圧源に触れずに説明することはできません。 「勤務室」は、低電力変圧器を備えた別個のパルスコンバータによって電力を供給されます。 一部の電源では、メイン コンバータの一次回路から PWM コントローラを絶縁するためにフィードバック回路で使用される 3 番目のトランスもあります。 他の場合には、この機能はフォトカプラ (LED とフォトトランジスタが 1 つのパッケージに入っている) によって実行されます。

⇡ 電源のテスト方法

電源の主なパラメータの 1 つは電圧の安定性であり、これはいわゆる電圧に反映されます。 クロスロード特性。 KNH は、12 V バスの電流または電力を一方の軸にプロットし、3.3 および 5 V バスの合計電流または電力をもう一方の軸にプロットした図です。両方の変数により、公称値からの電圧偏差はタイヤごとに決まります。 したがって、12 V バス用と 5/3.3 V バス用の 2 つの異なる KNH を発行します。

ドットの色は偏差のパーセンテージを示します。

  • 緑: ≤ 1%;
  • 薄緑色: ≤ 2%;
  • 黄色: ≤ 3%;
  • オレンジ: ≤ 4%;
  • 赤: ≤ 5%。
  • 白: > 5% (ATX 標準では許可されていません)。

KNH を取得するには、強力な電界効果トランジスタの熱を放散することによって負荷を作成する、カスタムメイドの電源テストベンチが使用されます。

もう 1 つの同様に重要なテストは、電源出力のリップル振幅を決定することです。 ATX 規格では、12 V バスの場合は 120 mV 以内、5 V バスの場合は 50 mV 以内のリップルが許容されます。高周波リップル (メイン コンバータ スイッチの周波数の 2 倍) と低周波リップル (メイン コンバータ スイッチの周波数の 2 倍) が区別されます。供給ネットワークの周波数)。

Hantek DSO-6022BE USB オシロスコープを使用し、仕様で指定された電源の最大負荷でこのパラメータを測定します。 以下のオシログラムでは、緑色のグラフは 12 V バスに対応し、黄色のグラフは 5 V に対応します。リップルは正常の範囲内であり、マージンがあることがわかります。

比較のために、古いコンピューターの電源出力のリップルの写真を示します。 このブロックはもともと優れたものではありませんでしたが、時間の経過とともに改善されていないことは確かです。 低周波リップルの大きさから判断すると(画面上の振動に合わせて電圧掃引分周が 50 mV に増加していることに注意してください)、入力の平滑コンデンサはすでに使用できなくなっています。 5 V バス上の高周波リップルは、許容範囲の 50 mV に近づいています。

次のテストでは、定格電力の 10 ~ 100% の負荷におけるユニットの効率を決定します (家庭用電力計を使用して測定された出力電力と入力電力を比較することによって)。 比較のために、グラフにはさまざまな 80 PLUS カテゴリの基準が示されています。 しかし、これは最近ではあまり関心を集めていません。 グラフは、最上位の Corsair PSU と非常に安価な Antec の結果を比較したものですが、その差はそれほど大きくありません。

ユーザーにとってより差し迫った問題は、内蔵ファンからの騒音です。 轟音を立てる電源試験スタンドの近くで直接測定することは不可能なので、レーザータコメータを使用してインペラの回転速度を測定します。これも出力 10 ~ 100% です。 以下のグラフは、この電源装置の負荷が低い場合、135mm ファンは低速のままで、ほとんど音が聞こえないことを示しています。 最大負荷ではノイズがすでに確認できますが、それでも十分許容できるレベルです。

電鋳(これについては後で詳しく説明します)に少し夢中になり、そのために新しい電源が必要になりました。 その要件は、約 5V の最大電圧で 10A の出力電流です。 もちろん、私の視線はすぐに不要なコンピューター電源の束に落ちました。

もちろん、コンピューターの電源を実験室用の電源に変換するというアイデアは新しいものではありません。 インターネットでいくつかのデザインを見つけましたが、もう 1 つあれば問題ないと判断しました。 リメイクの過程で私はたくさんの間違いを犯したので、このような電源を自分で作ることに決めた場合は、それらを考慮に入れて、より良いものを作るでしょう!

注意! このプロジェクトは初心者向けであるように見えますが、そのようなものは何もありません。プロジェクトは非常に複雑です。 覚えておいてください。

デザイン

ベッドの下から引き出した電源の出力は250Wです。 5V/10Aの電源を作ってしまうと貴重な電力が失われてしまいます! 関係ない! 電圧を 25V に上げてみましょう。たとえば、バッテリーの充電に適している可能性があります。そこでは約 15V の電圧が必要です。

さらに進むには、まずソース ブロックの回路を見つける必要があります。 原則として、すべての電源回路は既知であり、Google で検索できます。 Google に必要なものは、ボードに書かれています。

友人が私の図をくれました。 彼女が来た。 (新しいウィンドウで開きます)

はい、はい、私たちはこれらすべての根性を這わなければなりません。 TL494 のデータシートがこれに役立ちます。

したがって、最初に行う必要があるのは、電源が +12 ボルトおよび +5 ボルトのバスで生成できる最大電圧を確認することです。 これを行うには、製造元が慎重に配置したフィードバック ジャンパを取り外します。

抵抗 R49 ~ R51 はコンパレータの正入力をグランドにプルします。 そして、ほら、出力の最大電圧が得られます。

電力供給を開始しようとしています。 そう、パソコンがなければ始まりません。 実際には、PS_ON ピンをグランドに接続してオンにする必要があります。 通常、PS_ON は基板にラベルが貼られていますが、後で必要になるため、切り取りません。 しかし、Q10、Q9、Q8 の不可解な回路をオフにしてみましょう。この回路は出力電圧を使用し、それを遮断すると電源が起動しなくなります。 ソフトスタートは抵抗器 R59、R60、コンデンサ C28 で動作します。

ということで、電源が立ち上がりました。 最大出力電圧が表示されました。

注意! 出力電圧は出力コンデンサが設計された電圧よりも高いため、コンデンサが爆発する可能性があります。 コンデンサーは変えたかったので気にしませんでしたが、目は変えられません。 気をつけて!

したがって、+12V – 24V と +5V – 9.6V から学びました。 電圧リザーブはちょうど2倍のようです。 非常によく! 電源の出力電圧を 20V に、出力電流を 10A に制限しましょう。 したがって、最大 200W の電力が得られます。

パラメータは決まっているようです。

次に、制御電子機器を作成する必要があります。 電源ユニットのブリキのケースは私を満足させませんでした(そして結局無駄でした) - 何かを傷つける傾向があり、またグランドに接続されています(これは安価なオペアンプでの電流測定を妨げます) 。

ボディはMaszczykオフィスのZ-2Wを選びました

電源から発生するノイズを測定しましたが、非常に小さいことが判明したため、プラスチックケースを使用することはかなり可能です。

このケースの後、私は Corel Draw を使用して、フロント パネルがどのように見えるべきかを考えました。

エレクトロニクス

私は電子機器を 2 つの部分 (擬似パネルと制御電子機器) に分割することにしました。 この分割の理由は、フロント パネルに制御電子機器を収容するのに十分なスペースがなかったためです。

電子機器の主電源としてスタンバイ電源を選択しました。 負荷が高くなるとビープ音が鳴り止むことがわかり、7 セグメント インジケータが理想的であることがわかりました。電源に負荷がかかり、電圧と電流が表示されます。

偽パネル:

インジケーター、ポテンショメーター、LED が付いています。 7 セグメント デバイスに大量の配線を引きずらないように、74AC164 シフト レジスタを使用しました。 なぜ HC ではなく AC なのでしょうか? HC の場合、すべてのレッグの最大合計電流は 50mA、AC の場合、各レッグあたり 25mA です。 インジケータ電流として 20mA を選択しました。つまり、74HC164 では明らかに十分な電流が得られません。

制御電子機器– ここではすべてがもう少し複雑です。

回路を作成する過程で、私は特定の間違いを犯し、その代償として基板上に大量のジャンパーを取り付けてしまいました。 修正された図が提供されます。

つまり、U1A はディファレンシャルです。 電流アンプ。 最大電流時の出力は 2.56V で、これは ADC コントローラの基準と一致します。

U1B は電流コンパレータそのものです。電流が抵抗で指定されたしきい値を超えると、tl494 が「停止」します。

U2A は、電源が電流制限モードで動作していることを示します。

U2B – 電圧コンパレータ。

U3A、U3B – オルタネーター付きリピーター。 実際のところ、変数は比較的抵抗が高く、その抵抗も変化します。 これにより、フィードバックを補正することがはるかに困難になります。 しかし、彼らに同じ抵抗を与えれば、すべてがはるかに簡単になります。

コントローラーを使えばすべてが明確になります。それは平凡な Atmega8 であり、倉庫に眠っていた深い皿の中にさえあります。 ファームウェアは比較的単純で、はんだ付けの間に左足で実行されました。 しかし、それにも劣らず、働いています。

コントローラーは RC 発振器から 8 MHz で動作します (適切なヒューズを取り付ける必要があります)。

幸いなことに、電流測定を「ハイサイド」に移動する必要があるため、負荷の電圧を直接測定できるようになります。 この回路では、大電流では、測定された電圧に最大 200 mV の誤差が生じます。 私は失敗しました、そして悔い改めます。 私の間違いを繰り返さないことを願っています。

出力部分の手直し

私たちは不要なものをすべて捨てます。 図は次のようになります (クリック可能)。

コモンモードチョークを少し改造して、12V用の巻線と5V用の巻線を2つ直列に接続しましたが、最終的には約100μHとなり、かなり大きな値になりました。 コンデンサも1000uF/25Vを3個並列接続したものに交換しました。

変更後の出力は次のようになります。

設定

起動しましょう。 あまりのノイズの大きさに驚かされます!

300mV! パックは反響を呼んでいるようだ。 OSを限界まで遅くしても、パックは消えません。 したがって、OSの問題ではありません。

いろいろ調べてみたところ、異音の原因はワイヤーだったことが分かりました! o_o シンプルな2芯2メートルワイヤー! オシロスコープをその前に接続するか、コンデンサをオシロスコープのプローブに直接接続すると、リップルは 20 mV に減少します。 この現象をうまく説明することはできません。 もしかしたら、シェアしていただける方もいらっしゃるでしょうか? さて、何をすべきかは明らかです。電源回路にはコンデンサが必要であり、そのコンデンサは電源端子に直接接続する必要があります。

さて、Y-コンデンサについて。 中国人はそれらを節約し、供給しませんでした。 したがって、Y コンデンサなしの出力電圧は

そして今 - Y コンデンサを使用して:

より良い? 疑いなく! さらに、Y コンデンサを取り付けた後、電流計の不具合はすぐに止まりました。

また、ネットワーク内のゴミが少なくとも少なくなるように、コンデンサ X2 も取り付けました。 残念ながら同じようなコモンモードチョークを持っていないのですが、見つけたらすぐに取り付けます。

フィードバック。

私は彼女について書きました、読んでください

冷却

ここは工夫する必要があったところです。 全負荷で数秒後には、積極的な冷却の必要性の問題はなくなりました。 出力ダイオードアセンブリが最も熱くなります。

アセンブリには通常のダイオードが含まれているため、ショットキーダイオードに置き換えることを考えていました。 しかし、これらのダイオードの逆電圧は約 100 ボルトであることが判明し、ご存知のとおり、高電圧ショットキー ダイオードは従来のダイオードよりもそれほど優れているわけではありません。

したがって、追加のラジエーターを(取り付けられるだけ多く)取り付けて、アクティブな冷却を構成する必要がありました。

ファンの電源はどこから得ますか? それで、ずっと考えたんですが、やっと思いつきました。 tl494 は 25V 電源から電力を供給されます。 それを(図のジャンパー J3 から)取り出し、7812 スタビライザーで下げます。

換気のために、120mm ファン用のカバーを切り出し、対応するグリルを取り付け、ファン自体を 80mm に設定する必要がありました。 これを行うことができる唯一の場所はトップカバーでした。したがって、設計は非常に悪いものであることが判明しました。ある種の金属くずがトップから落ちて、電源の内部回路をショートさせる可能性があります。 自分自身に2点を与えます。 電源ハウジングから離れるべきではありませんでした。 私の間違いを繰り返さないでください!

ファンは一切付属しておりません。 トップカバーは押し込むだけです。 それでサイズもぴったりになりました。

結果

結論。 したがって、この電源は 1 週間動作しており、非常に信頼できると言えます。 驚いたことに、放射が非常に少なく、これは良いことです。

私が遭遇した落とし穴について説明してみました。 二度と繰り返さないことを願っています。 幸運を!

新しいコンピュータ機器を購入するとき、多くの人は古いシステムユニットをゴミ箱に捨てます。 それはかわいい 機能的なコンポーネントがまだ含まれている可能性があるため、近視眼的です、他の目的にも使用できます。 特に、コンピュータの電源について話しています。

自分で作るとコストが最小限で済むため、お金を大幅に節約できることは注目に値します。

コンピュータの電源は、それぞれ+5、+12、-12、-5 Vの電圧コンバータです。特定の操作を通じて、そのような電源から自分の手で車用の完全に動作する充電器を作成できます。 一般に、充電器には次の 2 種類があります。

多くのオプション (エンジン始動、トレーニング、再充電など) を備えた充電器。

バッテリーを再充電するためのデバイス - このような充電は、以下の機能を備えた車に必要です。 走行間の走行距離が少ない.

ほとんどの車両は短距離で使用されるため、2 番目のタイプの充電器に興味があります。 車を始動し、一定の距離を走行した後、電源を切りました。 このような操作を行うと、車のバッテリーの充電が非常に早くなくなり、特に冬によく起こります。 したがって、バッテリーを非常に迅速に充電して動作状態に戻すことができる、このような固定ユニットが求められています。 充電自体は約 5 アンペアの電流を使用して実行され、端子の電圧は 14 ~ 14.3 V の範囲になります。電圧と電流の値を乗算して計算される充電電力は、コンピューターの電源から供給できます。 、平均電力は約300〜350 Wであるためです。

コンピューターの電源を充電器に変換する

優れた実験用電源は非常に高価であり、すべてのアマチュア無線家がそれを買えるわけではありません。
それにもかかわらず、家庭では、さまざまなアマチュア無線設計への電力供給に十分に対応でき、さまざまなバッテリーの充電器としても機能する、優れた特性を備えた電源を組み立てることができます。
このような電源はアマチュア無線家によって組み立てられ、通常はどこでも入手可能で安価です。

この記事では、ATX 自体の変換についてはほとんど注意を払いません。平均的な資格を持つアマチュア無線家にとって、コンピューターの電源を研究室用の電源やその他の目的に変換することは通常は難しくありませんが、初心者のアマチュア無線家は、これに関して多くの質問があります。 基本的に、電源のどの部品を取り外す必要があるか、どの部品を残す必要があるか、そのような電源を調整可能な電源に変えるために何を追加する必要があるかなどです。

特にそのようなアマチュア無線家のために、この記事では、ATX コンピュータの電源を、研究室の電源としても充電器としても使用できる安定化電源に変換する方法について詳しく説明したいと思います。

変更するには、TL494 PWM コントローラーまたはその類似物で作られた、動作する ATX 電源が必要です。
このようなコントローラーの電源回路は、原則として互いに大きな違いはなく、基本的にはすべて類似しています。 電源装置の電力は、変換後のユニットから将来取り外す予定の電力よりも小さくてはなりません。

電力 250 W の一般的な ATX 電源回路を見てみましょう。 Codegen 電源の場合、回路はこれとほとんど変わりません。

このような電源の回路はすべて、高電圧部分と低電圧部分で構成されています。 線路側から見た電源プリント基板の写真(下)では、高電圧部分は幅広の空のストリップ(線路なし)によって低電圧部分から分離されており、右側に位置しています(サイズが小さくなります)。 触ることはせず、低電圧部分のみで作業します。
これは私のボードです。その例を使用して、ATX 電源を変換するためのオプションを示します。

私たちが検討している回路の低電圧部分は、電源の出力電圧を制御するオペアンプ回路である TL494 PWM コントローラで構成されており、それらが一致しない場合は PWM の 4 番目のレグに信号を与えます。コントローラーを操作して電源をオフにします。
オペアンプの代わりにトランジスタを電源ボードに取り付けることもでき、原理的には同じ機能を実行します。
次に整流器部分が来ます。これは、12 ボルト、+5 ボルト、-5 ボルト、+3.3 ボルトのさまざまな出力電圧で構成されますが、今回の目的では、このうち +12 ボルトの整流器のみが必要になります (黄色の出力ワイヤ)。
残りの整流器と付随部品は、PWM コントローラーとクーラーに電力を供給するために必要な「デューティ」整流器を除いて、取り外す必要があります。
デューティ整流器は 2 つの電圧を提供します。 通常、これは 5 ボルトで、2 番目の電圧は約 10 ~ 20 ボルト (通常は約 12 ボルト) になります。
2 番目の整流器を使用して PWM に電力を供給します。 ファン(クーラー)も接続されています。
この出力電圧が 12 ボルトより大幅に高い場合は、後で検討する回路で説明するように、追加の抵抗を介してファンをこの電源に接続する必要があります。
下の図では、高電圧部分を緑の線、「スタンバイ」整流器を青の線、その他取り外す必要があるものをすべて赤でマークしました。

そこで、赤色でマークされているすべてのはんだを外し、12 ボルト整流器で標準の電解液 (16 ボルト) を、将来の電源の出力電圧に対応する高電圧のものに変更します。 また、PWMコントローラーの12番目の脚と、回路内のマッチングトランスの巻線の中間部分(回路内にある場合は抵抗R25とダイオードD73)のはんだ付けを外し、代わりにジャンパーをはんだ付けする必要があります。図の青い線で描かれている基板に接続します(ダイオードと抵抗をはんだ付けせずに閉じるだけで済みます)。 回路によっては、この回路が存在しない場合があります。

次に、最初の脚の PWM ハーネスに、+12 ボルトの整流器に接続する抵抗を 1 つだけ残します。
PWM の 2 番目と 3 番目のレグでは、マスター RC チェーン (図では R48 C28) のみを残します。
PWM の 4 番目のレッグには、抵抗を 1 つだけ残します (図では R49 として指定されています。はい、他の多くの回路では、PWM の 4 番目のレッグと 13 ~ 14 のレッグの間には、通常、電解コンデンサがあります。電源のソフトスタート用に設計されているため、(もしあれば) 触らないでください。私のボードにはそれがなかったため、取り付けました。
標準的な回路での容量は 1 ~ 10 μF です。
次に、コンデンサとの接続を除くすべての接続から 13 ~ 14 のレッグを解放し、PWM の 15 番目と 16 番目のレッグも解放します。

すべての操作を実行すると、次の結果が得られるはずです。

私のボードでは次のようになります (下の写真)。
ここでは、グループ安定化チョークを 1.3 ~ 1.6 mm のワイヤで元のコア上に 1 層で巻き直しました。 これは約 20 ターンに収まりますが、これを実行してそこにあったターンを残す必要はありません。 彼にとってもすべてがうまくいきます。
また、ボード上に別の負荷抵抗器も取り付けました。これは、並列接続された 2 つの 1.2 kOhm 3W 抵抗で構成され、合計抵抗は 560 Ohms でした。
ネイティブ負荷抵抗は 12 ボルトの出力電圧用に設計されており、抵抗は 270 オームです。 私の出力電圧は約40ボルトになるので、そのような抵抗を取り付けました。
これは、50 ~ 60 mA の負荷電流に対して (アイドル時の電源の最大出力電圧で) 計算する必要があります。 電源を完全に無負荷で動作させることは望ましくないため、回路内に配置されます。

基板を部品側から見た図。

さて、電源を安定化電源にするには、電源の準備されたボードに何を追加する必要がありますか。

まず、パワートランジスタの焼損を防ぐためには、負荷電流の安定化と短絡保護の問題を解決する必要があります。
同様のユニットをリメイクするためのフォーラムで、現在の安定化モードを試しているときに、非常に興味深いものを見つけました。 プロラジオ、フォーラムメンバー DWD以下の引用を引用しましたが、全文引用します。

「以前、PWM コントローラのエラー アンプの入力の 1 つに低い基準電圧があると、電流源モードで UPS を正常に動作させることができないとお話しました。
50mV 以上は正常ですが、それ以下は正常ではありません。 原理的には50mVが保証されていますが、原理的には頑張れば25mVも得られます。 それ以下のものは機能しませんでした。 安定して動作せず、干渉により興奮したり混乱したりします。 これは、電流センサーからの信号電圧が正の場合です。
ただし、TL494 のデータシートには、電流センサーから負電圧を除去する場合のオプションがあります。
回路をこのオプションに変換したところ、素晴らしい結果が得られました。
これが図の一部です。

実際には、2 点を除いてすべてが標準です。
まず、電流センサーからの負の信号で負荷電流を安定させるときの最良の安定性は、事故なのかパターンなのか?
この回路は 5mV の基準電圧でうまく動作します。
電流センサーからの正の信号の場合、安定した動作はより高い基準電圧 (少なくとも 25 mV) でのみ得られます。
抵抗値が 10 オームと 10 コオームの場合、電流は出力短絡まで 1.5 A で安定します。
より多くの電流が必要なので、30 オームの抵抗を取り付けました。 安定化は、15mV の基準電圧で 12...13A のレベルで達成されました。
次に (そして最も興味深いことに) 電流センサー自体がありません...
その役割は、長さ 3 cm、幅 1 cm のボード上のトラックの断片によって果たされます。 トラックは薄いはんだ層で覆われています。
この線路を長さ2cmでセンサーとして使用した場合、電流は12~13Aレベルで安定し、長さ2.5cmの場合は10Aレベルで安定します。」

この結果は標準のものよりも優れていることが判明したので、同じ方法で進みます。

まず、トランスの二次巻線(フレキシブル編組)の中間端子をマイナス線から外す必要がありますが、それをはんだ付けせずに(署名が許可されている場合)、それを接続する基板上のプリントトラックを切断します。マイナス線。
次に、巻線の中間端子をマイナス線に接続する電流センサー(シャント)をトラックのカット間にはんだ付けする必要があります。

欠陥のあるポインタ電流電圧計 (ツェシェク) を見つけた場合、または中国のポインタやデジタル機器からシャントを取得するのが最善です。 見た目はこんな感じです。 長さは1.5〜2.0cm程度で十分です。

もちろん、上で書いたように試してみることもできます。 DWDつまり、編組線から共通線までの経路が十分に長い場合は、それを電流センサーとして使用しようとしますが、私はこれを実行しませんでした。このような別の設計の基板に遭遇しました。ここで、出力を接続する 2 つのワイヤー ジャンパーは共通のワイヤーで編組された赤い矢印で示されており、プリントされたトラックがそれらの間を走っていました。

したがって、ボードから不要な部品を取り外した後、これらのジャンパーを取り外し、その場所に欠陥のある中国の「ツェシカ」からの電流センサーをはんだ付けしました。
次に、巻き直したインダクタを所定の位置にはんだ付けし、電解液と負荷抵抗を取り付けました。
これが私の基板の外観です。ジャンパー線の代わりに取り付けられた電流センサー (シャント) を赤い矢印でマークしました。

次に、別のワイヤを使用してこのシャントを PWM に接続する必要があります。 編組の側から - 10 オームの抵抗を介して 15 番目の PWM レッグを使用し、16 番目の PWM レッグを共通ワイヤに接続します。
10 オームの抵抗を使用すると、電源の最大出力電流を選択できます。 図上で DWD抵抗は 30 オームですが、ここでは 10 オームから始めます。 この抵抗の値を増やすと、電源の最大出力電流が増加します。

前に述べたように、私の電源の出力電圧は約 40 ボルトです。 これを行うために、変圧器を巻き戻しましたが、原則として巻き戻すことはできませんが、別の方法で出力電圧を増加させることができましたが、私にとってはこの方法の方が便利であることがわかりました。
これについては後ほど説明しますが、今のところは続行して、電源または充電器が機能するように、ボードに必要な追加部品の取り付けを開始しましょう。

PWM の 4 番目と 13 ~ 14 番目のレッグの間の基板上にコンデンサがない場合 (私の場合のように)、回路にコンデンサを追加することをお勧めします。
また、出力電圧 (V) と電流 (I) を調整するために 2 つの可変抵抗器 (3.3 ~ 47 kOhm) を取り付け、以下の回路に接続する必要があります。 接続線はできるだけ短くすることをお勧めします。
以下に、必要な図の一部​​のみを示します。このような図の方が理解しやすいでしょう。
図中、新たに取り付けた部品を緑色で示しています。

新しく取り付けた部品の図。

この図について少し説明しましょう。
- 最上部の整流器は当直室です。
- 可変抵抗器の値は 3.3 および 10 kOhm として示されています。値は見つかったものです。
- 抵抗器 R1 の値は 270 オームとして示されています。これは必要な電流制限に従って選択されます。 小さい値から始めれば、最終的にはまったく異なる値 (たとえば 27 オーム) になる可能性があります。
- コンデンサ C3 が基板上に存在する可能性があることを予期して、コンデンサ C3 を新たに取り付けられた部品としてマークしませんでした。
- オレンジ色の線は、電源の設定プロセス中に選択または回路に追加する必要がある要素を示しています。

次に、残りの 12 ボルト整流器を扱います。
電源が生成できる最大電圧を確認してみましょう。
これを行うには、PWMの最初の脚(整流器の出力に接続されている抵抗器)から一時的にはんだ付けを外します(上の図によると24 kΩ)。次に、ユニットをネットワークにオンにして、最初に接続する必要があります。ネットワークワイヤーの断線に接続し、通常の75-95白熱灯をヒューズとして使用します。 この場合、電源は可能な最大電圧を提供します。

電源をネットワークに接続する前に、出力整流器の電解コンデンサが高電圧のものに交換されていることを確認してください。

それ以降の電源のオン操作はすべて白熱灯のみを使用して実行してください。これにより、エラーが発生した場合の緊急事態から電源が保護されます。 この場合、ランプは単に点灯し、パワートランジスタはそのまま残ります。

次に、電源の最大出力電圧を修正(制限)する必要があります。
これを行うには、PWM の最初のレグの 24 kOhm 抵抗器 (上の図によると) を、調整抵抗器 (たとえば 100 kOhm) に一時的に変更し、必要な最大電圧に設定します。 弊社の電源が供給できる最大電圧より 10 ~ 15% 低くなるように設定することをお勧めします。 次に、調整抵抗の代わりに永久抵抗をはんだ付けします。

この電源を充電器として使用する場合は、逆電圧が 40 ボルトで充電器に非常に適しているため、この整流器で使用されている標準ダイオード アセンブリをそのまま使用できます。
その場合、将来の充電器の最大出力電圧は、上記の方法で約 15 ~ 16 ボルトに制限する必要があります。 12 ボルトのバッテリ充電器の場合、これで十分であり、このしきい値を増やす必要はありません。
変換した電源を安定化電源として使用する場合、出力電圧が 20 ボルトを超える場合、このアセンブリは適切ではなくなります。 適切な負荷電流を備えた高電圧のものに交換する必要があります。
ボードに 2 つのアセンブリを並列に取り付け、それぞれ 16 アンペア、200 ボルトにしました。
このようなアセンブリを使用して整流器を設計する場合、将来の電源の最大出力電圧は 16 ボルトから 30 ~ 32 ボルトになる可能性があります。 それはすべて電源のモデルによって異なります。
電源の最大出力電圧をチェックするときに、電源が計画よりも低い電圧を生成し、より多くの出力電圧(たとえば40〜50ボルト)が必要な場合は、ダイオードアセンブリの代わりに、ダイオードブリッジの場合は、編組のはんだをその場所から外して空中に放置し、はんだ付けされた編組の代わりにダイオードブリッジのマイナス端子を接続します。

ダイオードブリッジによる整流回路。

ダイオードブリッジを使用すると、電源の出力電圧は2倍になります。
ダイオード KD213 (任意の文字) は、出力電流が最大 10 アンペア、KD2999A、B (最大 20 アンペア)、および KD2997A、B (最大 30 アンペア) に達するダイオード ブリッジに非常に適しています。 もちろん、最後のものが最高です。
それらはすべて次のようになります。

この場合、ダイオードをラジエーターに取り付けて、それらを互いに絶縁することを考える必要があります。
しかし、私は別の道を選びました。単に変圧器を巻き戻して、上で述べたように実行しました。 基板上にそのためのスペースがあったため、2 つのダイオード アセンブリを並列に接続しました。 私にとって、この道のほうが簡単であることがわかりました。

変圧器の巻き戻しは特に難しいことではありません。その方法については以下で説明します。

まず、トランスのはんだを基板から外し、基板を見て、12 ボルトの巻線がどのピンにはんだ付けされているかを確認します。

大きく分けて2種類あります。 写真の通りです。
次に変圧器を分解する必要があります。 もちろん、小さいものに対処するのは簡単ですが、大きいものにも対処できます。
これを行うには、目に見えるワニス(接着剤)の残留物からコアをきれいにし、小さな容器を用意し、その中に水を注ぎ、そこに変圧器を置き、ストーブの上に置き、沸騰させて変圧器を「調理」する必要があります。 20〜30分。

小型の変圧器の場合、これで十分です(さらに少なくすることも可能です)。このような手順は、変圧器のコアと巻線にまったく損傷を与えません。
次に、トランスコアをピンセットで持ち(容器の中で直接行うことができます)、鋭利なナイフを使用して、フェライトジャンパーをW字型コアから外そうとします。

この手順でワニスが柔らかくなるため、これは非常に簡単に行うことができます。
次に、同じように慎重に、フレームを W 字型のコアから外します。 これも非常に簡単に行えます。

次に、巻線を巻き上げます。 最初に一次巻線の半分、ほとんどが約 20 ターンになります。 巻き上げて、巻き方向を覚えます。 この巻線の第 2 端は、変圧器のさらなる作業を妨げない限り、一次側の残りの半分との接続点からはんだ付けを外す必要はありません。

次に、二次的なものをすべて巻き上げます。 通常は、12 ボルト巻線の両方の半分を一度に 4 回巻き、次に 5 ボルト巻線を 3+3 回巻きます。 すべてを巻き上げ、端子からはんだを外し、新しい巻線を巻きます。
新しい巻線には 10+10 ターンが含まれます。 直径1.2〜1.5mmのワイヤー、または適切な断面の細いワイヤー(巻きやすい)のセットで巻きます。
12ボルトの巻線がはんだ付けされた端子の1つに巻線の始まりをはんだ付けし、10回巻きます。巻線の方向は関係ありません。タップを「編組」に、同じ方向にします。私たちは始めました - さらに10回巻き、最後を残りのピンにはんだ付けします。
次に、二次側を絶縁し、一次側の後半を、先に巻いたのと同じ方向に、その上に巻き付けます。
トランスを組み立て、基板にはんだ付けし、電源の動作を確認します。

電圧を調整するプロセス中に、外来ノイズ、きしむ音、またはパチパチ音が発生する場合、それらを取り除くには、図の下のオレンジ色の楕円で囲まれた RC チェーンを選択する必要があります。

場合によっては、抵抗を完全に削除してコンデンサを選択できることもありますが、抵抗なしではそれができない場合もあります。 3 ~ 15 個の PWM レッグの間にコンデンサまたは同じ RC 回路を追加してみてください。
これでも問題が解決しない場合は、追加のコンデンサ (オレンジ色の丸で囲った部分) を取り付ける必要があります。その定格は約 0.01 uF です。 これがあまり役に立たない場合は、PWM の 2 番目のレグと電圧レギュレータの中間端子との間に追加の 4.7 kOhm 抵抗を取り付けます (図には示されていません)。

次に、たとえば 60 ワットの車のランプを電源出力に負荷し、抵抗「I」で電流を調整する必要があります。
電流調整制限が小さい場合は、シャントからの抵抗値 (10 オーム) を増やし、電流を再度調整する必要があります。
この抵抗の代わりに調整抵抗を取り付けないでください。その値を変更するには、より高いまたはより低い値の別の抵抗を取り付ける必要があります。

電流が増加すると、ネットワーク配線回路内の白熱灯が点灯する場合があります。 次に、電流を減らし、電源をオフにして、抵抗値を前の値に戻す必要があります。

また、電圧および電流レギュレータの場合は、ワイヤおよびリジッド リードが付属する SP5-35 レギュレータを購入してみるのが最善です。

これは、マルチターン抵抗器(わずか1.5ターン)の類似物であり、その軸は滑らかな粗調整器と組み合わされています。 最初は「スムーズ」に調整し、限界に達すると「ざっくり」に調整し始めます。
このような抵抗器を使用した調整は非常に便利で、高速かつ正確であり、マルチターンを使用するよりもはるかに優れています。 ただし、入手できない場合は、次のような通常のマルチターンのものを購入してください。

さて、コンピューターの電源を作り直すことで計画していたすべてのことをお話ししたようですが、すべてが明確でわかりやすいことを願っています。

電源の設計について質問がある場合は、フォーラムで質問してください。

あなたのデザインがうまくいきますように!


この記事では、アマチュア無線家にとって非常に役立つ、古いコンピュータの電源を使用して実験用の電源を作成する方法を説明します。
コンピュータの電源は、地元のフリー マーケットで非常に安く購入することも、PC をアップグレードした友人や知人に頼むこともできます。 電源の作業を開始する前に、高電圧は生命に危険を及ぼすものであり、安全規則に従い細心の注意を払う必要があることを覚えておく必要があります。
私たちが作成した電源には、5V と 12V の固定電圧を持つ 2 つの出力と、1.24 ~ 10.27V の調整可能な電圧を持つ 1 つの出力があります。 出力電流は使用するコンピュータの電源の電力に依存し、私の場合は5V出力で約20A、12V出力で9A、安定化出力で約1.5Aです。

必要なものは次のとおりです。


1. 古い PC (任意の ATX) からの電源供給
2. LCD電圧計モジュール
3. マイクロ回路用ラジエーター (任意の適切なサイズ)
4. LM317チップ(電圧レギュレータ)
5. 電解コンデンサ 1uF
6. コンデンサ0.1uF
7. LED 5mm - 2個。
8. 扇風機
9. スイッチ
10. 端子 - 4 個
11. 抵抗 220 オーム 0.5W - 2 個
12. はんだ付けアクセサリ、M3 ネジ 4 本、ワッシャー、セルフタッピングネジ 2 本、および長さ 30 mm の真鍮ポスト 4 本。

このリストはおおよそのものであり、誰もが手元にあるものを使用できることを明確にしたいと思います。

ATX 電源の一般的な特性:

デスクトップコンピュータで使用されるATX電源は、PWMコントローラを使用したスイッチング電源です。 大まかに言えば、これは回路が変圧器と整流器で構成される古典的な回路ではないことを意味します。そして電圧安定器。その作業には次の手順が含まれます。
A)入力高電圧は最初に整流され、フィルタリングされます。
b)次の段階では、定電圧が、周波数約 40 kHz の可変持続時間またはデューティ サイクル (PWM) を持つ一連のパルスに変換されます。
V)その後、これらのパルスはフェライト変圧器を通過し、出力はかなり大きな電流で比較的低い電圧を生成します。 さらに、変圧器は、
回路の高電圧部分と低電圧部分。
G)最後に、信号は再度整流され、フィルタリングされて、電源の出力端子に送信されます。 二次巻線の電流が増加して出力電圧が低下すると、PWM コントローラーがパルス幅を調整し、これにより出力電圧が安定します。

このようなソースの主な利点は次のとおりです。
- 小型でハイパワー
- 高効率
ATX という用語は、電源がマザーボードによって制御されることを意味します。 コントロールユニットおよび一部の周辺デバイスの動作を保証するため、電源がオフの場合でも、5V および 3.3V のスタンバイ電圧がボードに供給されます。

デメリットの方へ これには、パルス状の干渉、場合によっては無線周波数干渉の存在が含まれる場合があります。 さらに、このような電源装置を動作させると、ファンの騒音が聞こえます。


電源供給電力

電源の電気的特性は、通常ケースの側面に貼られているステッカー (図を参照) に印刷されています。 そこから次の情報を取得できます。


電圧 - 電流

3.3V-15A

5V-26A

12V-9A

5V-0.5A

5 Vsb - 1 A


このプロジェクトでは、5V と 12V の電圧が適しています。 最大電流はそれぞれ26Aと9Aとなり、非常に優れています。

供給電圧

PC電源の出力は、さまざまな色のワイヤーハーネスで構成されています。 ワイヤーの色は電圧に対応します。

電源電圧 +3.3V、+5V、-5V、+12V、-12V、およびグランドを備えたコネクタに加えて、5VSB、PS_ON、および PWR_OK の 3 つの追加コネクタがあることに簡単に気づくことができます。

5VSBコネクタ電源がスタンバイ モードのときにマザーボードに電力を供給するために使用されます。
PS_ONコネクタ(power on) はスタンバイモードから電源をオンにするために使用されます。 このコネクタに 0V の電圧が印加されると、電源がオンになります。 マザーボードなしで電源を動作させるには、マザーボードを次のように接続する必要があります。共通線(アース)。
POWER_OK コネクタスタンバイ モードでは、ゼロに近い状態になります。 電源をオンにし、すべての出力で必要な電圧レベルを生成すると、POWER_OK コネクタに約 5V の電圧が表示されます。

重要:コンピュータに接続せずに電源を機能させるには、緑色のワイヤを共通ワイヤに接続する必要があります。 これを行う最良の方法は、スイッチを使用することです。

電源のアップグレード

1. 分解清掃


電源を分解して徹底的に掃除する必要があります。 これには、空気を吹き込むためにオンになっている掃除機またはコンプレッサーが最適です。 細心の注意を払う必要があるので... ネットワークから電源を切断した後でも、生命を脅かす電圧がボード上に残ります。

2. ワイヤーを準備する


使用しない配線はすべてハンダを外すか噛みちぎります。 この場合、赤 2 つ、黒 2 つ、黄色 2 つ、ライラック、緑を残します。
十分な強力なはんだごてがある場合は、余分なワイヤをはんだ付けします。そうでない場合は、ワイヤ カッターで切断し、熱収縮材で絶縁します。

3. フロントパネルを製作します。


まず、フロントパネルを配置する場所を選択する必要があります。 理想的なオプションは、電源のワイヤが出ている側です。 次に、Autocad または別の同様のプログラムでフロント パネルの図面を作成します。 金鋸、ドリル、カッターを使用して、プレキシガラスからフロント パネルを作成します。

4. ラックの配置


フロントパネルの図面にある取り付け穴に従って、電源ハウジングに同様の穴を開け、フロントパネルを固定するラックをネジで固定します。

5. 電圧の調整と安定化

出力電圧を調整するには、レギュレータ回路を追加する必要があります。 組み込みの容易さと低コストにより、有名な LM317 チップが選択されました。
LM317 は、最大 1.5A の電流で 1.2V ~ 37V の範囲で電圧調整を行うことができる 3 端子調整可能な電圧レギュレータです。 マイクロ回路の配線は非常に簡単で、出力電圧の設定に必要な2つの抵抗で構成されています。 さらに、この超小型回路には過熱および過電流保護機能があります。
マイクロ回路の接続図とピン配置を以下に示します。


抵抗 R1 と R2 は出力電圧を 1.25V ~ 37V に調整できます。 つまり、この場合、電圧が 12V に達するとすぐに、抵抗 R2 をさらに回転させても電圧は調整されません。 レギュレータの回転範囲全体にわたって調整を行うには、抵抗器 R2 の新しい値を計算する必要があります。 計算するには、チップ メーカーが推奨する式を使用できます。


または、この式の簡略化された形式:

Vout = 1.25(1+R2/R1)


誤差は非常に小さいため、2 番目の式を使用できます。

得られた式を考慮すると、次の結論が得られます。可変抵抗器が最小値 (R2 = 0) に設定されている場合、出力電圧は 1.25V です。 抵抗ノブを回すと、出力電圧は最大電圧に達するまで増加します。この場合、最大電圧は 12V よりわずかに低くなります。 言い換えれば、最大値は 12V を超えてはなりません。

新しい抵抗値の計算を始めましょう。 抵抗器 R1 の抵抗値を 240 オームとし、抵抗器 R2 の抵抗値を計算してみましょう。
R2=(Vout-1.25)(R1/1.25)
R2=(12-1.25)(240/1.25)
R2=2064オーム

2064 オームに最も近い標準の抵抗値は 2 k オームです。 抵抗値は次のようになります。
R1= 240 ああ、R2= 2

これでレギュレータの計算は終了です。

6. レギュレーターアセンブリ

次のスキームに従ってレギュレーターを組み立てます。



以下は概略図です。


レギュレータは、部品をマイクロ回路のピンに直接はんだ付けし、ワイヤを使用して残りの部品を接続する表面実装によって組み立てられます。 この目的専用にプリント回路基板をエッチングしたり、回路基板上に回路を組み立てたりすることもできます。 このプロジェクトでは、回路は回路基板上に組み立てられました。

スタビライザーチップを良好なラジエーターに取り付ける必要もあります。 ラジエーターにネジ用の穴がない場合は、2.9 mmのドリルで穴が開けられ、マイクロ回路にねじ込まれるのと同じM3ネジでネジが切られます。

ヒートシンクを電源ケースに直接ネジ止めする場合は、マイカまたはシリコンでチップの背面をヒートシンクから絶縁する必要があります。 この場合、LM317 を固定するネジは、プラスチックまたは getinaks ワッシャーを使用して絶縁する必要があります。 ラジエーターが電源の金属ケースと接触しない場合は、スタビライザー チップをサーマル ペースト上に取り付ける必要があります。 この図では、ラジエーターがプレキシガラス プレートを介してエポキシ樹脂でどのように取り付けられているかがわかります。

7. 接続

はんだ付けする前に、フロントパネルにLED、スイッチ、電圧計、可変抵抗器、コネクタを取り付ける必要があります。 LED は 5 mm ドリルで開けた穴に完全にフィットしますが、さらに瞬間接着剤で固定することもできます。 スイッチと電圧計は、正確にカットされた穴にあるラッチでしっかりと固定され、コネクタはナットで固定されています。 すべての部品を固定したら、次の図に従ってワイヤのはんだ付けを開始できます。

電流を制限するために、220 オームの抵抗器が各 LED に直列にはんだ付けされています。 接合部は熱収縮により絶縁されています。 コネクタはケーブルに直接またはアダプタ コネクタを介してはんだ付けされますが、ワイヤはフロント パネルを問題なく取り外せるように十分な長さが必要です。