Нестандартное использование компьютерного ИП

Рейтинг:  0 / 5

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

Андрей Кашкаров, г. Санкт-Петербург
В практике радиолюбителя часто возникает необходимость в легком и компактном источнике питания с выходным током до 20 А, при напряжении на нагрузке 5... 15 В. О том, как переделать стандартный компьютерный ИП в такой источник, рассказано в этой статье. Мощный источник питания предлагается получить из компьютерного ИП GoldenPower моделей LC-B250ATX, LC-B350ATX, а также InWin IP-P300AQ2, IP-P350AQ2, IP-P400AQ2, IP-P350GJ20 и других аналогичных выполненных на ИМС типа 2003. Большой плюс компьютерного ИП (далее - ИП ПК) в том, что он стабильно работает при изменении сетевого напряжения от 180 до 250 В (некоторые экземпляры работают и при большем разбросе напряжений). От ИП ПК мощностью 200 Вт реально получить полезный ток нагрузки 15... 17 А, а в кратковременном режиме - до 22 А. У компьютерных ИП с мощностью 350 Вт ток в нагрузке пропорционально возрастает.


Компьютерные ИП типового ряда АТХ12 (рис.1), предназначенные для использования в ПК на базе процессоров Pentium IV (выполнены на микросхемах 2003, AT2005Z, SG6105, КА3511, LPG-899, DR-B2002, IW1688) содержат меньшее количество дискретных элементов на плате и имеют меньшую стоимость, чем построенные на основе популярной ИМС ТL494.
Отличительная особенность ИП этого типа -24-контактный разъем и 4 дополнительных контакта в виде отдельного штекера. Можно ожидать, что в перспективе «бюджетные» компьютерные ИП будут выполняться на основе этих или подобных микросхем других фирм-производителей. Однако сложность в том, что логотипа фирмы-производителя на корпусе микросхемы 2003 нет и поиск информации о ней затруднен. Тем важнее передать наработанный опыт переделки и ремонта таким ИП всем заинтересованным читателям.
ИП ПК можно применять не только по прямому назначению, но и в виде источников питания для широкого спектра электронных конструкций, требующих для своей работы постоянное напряжения 5 и 12В. Путем незначительной переделки, описанной ниже, сделать это легко. Приобрести ИП ПК можно отдельно, как в магазине, так и на рынке (бывший в употреблении за символическую цену). Этим ИП ПК выгодно отличаются от всех других промышленных вариантов источника питания.
В блоке питания компьютера GoldenPower JNC моделей LC-B250ATX и LC-B350ATX, а также InWin IP-P300AQ2, IP-P350AQ2, IP-P400AQ2, IP-P350GJ20 установлена микросхема 2003 IFF LFS
0237Е, в иных встречаются BAZ7822041H, 2003 BAY05370332H, DR-B2002, SG6105. Все эти микросхемы конструктивно отличаются друг от друга назначением выводов и «начинкой», но принцип работы у них аналогичный ИМС 2003 IFF LFS 0237Е (далее - 2003), представляющей собой ШИМ (широтно-импульсный модулятор сигналов) в корпусе DIP-16.
Описание и принцип работы
Напряжение питания Vcc (вывод 1) на микросхему U2 поступает от источника дежурного напряжения +5V_SB. На отрицательный вход усилителя ошибки IN микросхемы (вывод 4) поступает сумма выходных напряжений ИП +3,3 В, +5 В и +12 В, сумматор выполнен соответственно на резисторах R57, R60, R62. Управляемый стабилитрон микросхемы U2 используется в схеме оп-тронной обратной связи в источнике дежурного напряжения +5V_SB, второй стабилитрон используется в схеме стабилизации выходного напряжения +3,3V.
Назначение выводов микросхемы 2003 приведено в табл.1.
Таблица 1
 

Обозначение         Номер вывода            вывода

Выполняемая функция

Vcc

1

Напряжение питания, подключается к дежурному источнику +5V_SB

PSon

2

Вход сигнала PS_ON, управляющего работой БП:

PSon=0, БП включен, присутствуют все выходные напряжения; PSon=1, БП выключен, присутствует только дежурное напряжение +5V_SB

V33

3

Вход напряжения +3,3 В

V5

4

Вход напряжения +5 В

PR

5

Вход для организации защиты БП

V12

6

Вход напряжения +12 В

OP1/OP2

S/7

Выходы управления двухтактным полумостовым преобразователем БП

PG

9

Тестирование. Выход с открытым коллектором сигнала PG (Power Good): PG=0, одно или несколько выходных напряжений не соответствуют норме; PG=1, выходные напряжения БП находятся в заданных пределах

Fbl

10

Катод управляемого стабилитрона

Vrefl

11

Управляющий электрод управляемого стабилитрона

GND

12

Общий провод

COMP

13

Выход усилителя ошибки и отрицательный вход компаратора ШИМ

IN

14

Отрицательный вход усилителя ошибки

SS

15

Положительный вход усилителя ошибки, подключен к внутреннему источнику Uref=2,5 В. Вывод используется для организации «мягкого старта» преобразователя БП

Ri

16

Вход для подключения внешнего резистора 75 кОм


Схема управления (СУ) выходным полумостовым преобразователем ИП выполнена по двухтактной схеме на транзисторах 01, 02 (обозначение на печатной плате) типа Е13009 и трансформаторе ТЗ типа EL33-ASH (рис.2), по стандартной схеме, применяемой в компьютерных ИП. Взаимозаменяемые транзисторы - MJE13005, MJE13007, MJE13009 (фирмы Motorola) выпускают многие зарубежные фирмы-производители, поэтому вместо аббревиатуры MJE могут присутствовать в маркировке транзистора символы ST, РНЕ, KSE, НА, MJF и другие.
Для питания СУ используется отдельная обмотка трансформатора дежурного режима Т2 типа EE-19N. Чем большую мощность имеет трансформатор ТЗ (чем толще провод использован в обмотках), тем больше выходной ток всего ИП ПК. В различных печатных платах, которые мне приходилось ремонтировать, «раскачивающие» транзисторы имели наименование 2SC945 и Н945Р, 2SC3447, 2SC3451, 2SC3457, 2SC3460(61), 2SC3866, 2SC4706, 2SC4744, BUT11A, BUT12A, BUT18A, BUV46, MJE13005, а обозначение на плате Q5 и Q6. При этом на плате всего 3 (!) транзистора. Также и сама (единственная) микросхема 2003 IFF LFS 0237E обозначена U2, при этом на плате нет ни одного обозначения U1 или U3. Однако оставим эту странность в обозначении элементов на печатных платах «на совести китайского производителя». Сами обозначения не принципиальны. Главное отличие рассматриваемых ИП типа LC-B250ATX - наличие на плате одной микросхемы типа 2003 IFF LFS 0237E и внешний вид платы, соответствующий рис.2.

В микросхеме применен управляемый стабилитрон (выводы 10, 11), аналогичный TL431. Он используется для стабилизации цепи питания 3,3 В. Причем из практики моего ремонта ИП ПК рассматриваемых моделей, именно это является самым слабым местом в компьютерном ИП. Прежде чем заменять микросхему 2003 рекомендую сначала проверить эту цепь.
Методика простого тестирования
АТХ блоков питания на микросхеме 2003
Если ИП не запускается, нужно в первую очередь снять крышку корпуса (рис.2) и проверить оксидные конденсаторы и другие элементы на печатной плате внешним осмотром.
Оксидные (электролитические) конденсаторы явно подлежат замене, если их корпуса вздуты (как показано на рис.3) и если они имеют сопротивление менее 100 кОм - определяют «прозвонкой» омметром, к примеру, М830.

Вторым этапом проверяют диодные сборки.
Как быстро восстановить «убитый» ИП на микросхеме 2003
Одна из часто встречающихся неисправностей ИП на основе микросхемы 2003 - отсутствие стабильного запуска. Запуск производится кнопкой Power на передней панели системного блока, при этом контакты кнопки замыкаются и вывод 9 микросхемы U2 (2003 и аналогичной) соединяется с «корпусом» (общим проводом). В «косе» проводов это, как правило, зеленый и черный провода. Самое простое восстановление сводится к отсоединению от печатной платы вывода 9 микросхемы U2. Теперь ИП ПК включается стабильно путем нажатия «черной» клавиши на его корпусе. Этот метод хорош тем, что позволяет и далее без ремонта (который не всегда экономически оправдан) использовать морально устаревший компьютерный ИП или тогда, когда ИП используется не по назначению.
Проверка срабатывания защиты по току
Закоротите тонким проводом, к примеру, МГТФ-0,08 шину+12 В на корпус (общий провод). При этом выходное напряжение ИП должно пропасть.
Чтобы оно восстановилось, выключите ИП на пару минут (для разряда высоковольтных конденсаторов в ИП) и удалите замыкающую перемычку. Включите ИП снова - он заработает в штатном режиме.
Увеличение мощности ИП типа LC-B250ATX
Изменения в плате ИП ПК
На печатной плате (рис.2) установлены два высоковольтных оксидных (электролитических) конденсатора 220 мкФ 200 В. Для улучшения фильтрации, ослабления импульсных помех и, в итоге, для обеспечения устойчивости компьютерного ИП к максимальным нагрузкам эти конденсаторы заменяют конденсаторами большей емкости, к примеру, 680 мкФ 350 В.

Замена оксидных конденсаторов и установка вентилятора
Напряжение на обкладках оксидного конденсатора в устройствах ИП ПК порядка 200 В, емкость в диапазоне 200...400 мкФ. Китайский производитель (VITO, Feron и другие) устанавливает, как правило, самые дешевые пленочные конденсаторы, не заботясь ни о температурном режиме, ни о надежности устройства. Оксидный конденсатор в данном случае применяется в устройстве ИП в качестве высоковольтного фильтра питания, поэтому он должен быть высокотемпературным (105°С).
Несмотря на рабочее напряжение, указанное на таком конденсаторе 250...400 В (с запасом, как и положено), он все равно довольно быстро «сдает»... высоковольтные конденсаторы фирм КХ, CapXon, HCY CD11GH и ASH-ELB043 - это высоковольтные оксидные конденсаторы, специально разработанный для применения в электронных устройствах питания.Если не удалось обнаружить неисправные конденсаторы, внешним осмотром, следующим шагом все равно выпаивают оксидные конденсаторы на шине +12 В, вместо них устанавливают конденсаторы большей емкости - 4700 мкФ 25 В. Участок печатной платы ИП ПК с оксидными конденсаторами, подлежащими замене, показан на рис.4.

Вентилятор аккуратно снимаем и устанавливаем наоборот, так чтобы поток воздуха был внутрь, а не наружу. Это нововведение улучшает охлаждение радиоэлементов, в итоге повышает надежность устройства при длительной эксплуатации. Капля машинного масла, аккуратно нанесенная на вращающиеся детали вентилятора (между крыльчаткой и осью электродвигателя), не помешает, но при этом значительно уменьшает шум от вращения. Замена диодных сборок более мощными На печатной плате ИП ПК диодные сборки установлены на радиаторах, их вид и участок платы показан на рис.5.

В центре установлена сборка UF1002F (на линии 12 В), справа, рядом, на этом радиаторе установлена диодная сборка D92-02, обеспечивающая напряжение питания 5 В. Если это напряжение не нужно, данную сборку можно выпаять. D92-02 рассчитана на ток до 20 А и напряжение 200 В, поэтому она вполне подходит для установки вместо UF1002 (ток до 10 А).

На рис.6 показан внешний вид диодных сборок UF1002F (корпус ТО-220) и более мощной D92-02 (корпус ТО-247).
Диодную сборку фирмы FUJI D92-02 можно заменить S16C40C, S15D40C, S30D40C, 40CPQ060, 30CPQ045, 30CTQ060, PSR16C40CT, S20C40C, SBL2040CT, SAC/D95-04 (напряжение до 400 В), 20FL2CZ51A (300 В), 2SC2625, SB3040PT (ток 30 A), S30D40C (40 В). У диодов с барьером Шотки меньше падение напряжения и, соответственно, нагрев.
Особенность замены в том, что «штатная» диодная сборка по выходу (шина 12 В) UF1002F имеет полностью пластмассовый корпус из композита, поэтому крепится к общему радиатору с использованием термопасты. А диодная сборка FUJI D92-02 (и аналогичные) имеет металлическую пластину в корпусе, что предполагает установливать ее на радиатор через обязательную изолирующую прокладку и диэлектрическую шайбу под винт.
Причина выхода из строя диодных сборок UF1002F - в выбросах напряжения на диодах с амплитудой, увеличивающейся при работе ИП под нагрузкой. При малейшем превышении допустимого обратного напряжения диоды Шотки получают необратимый пробой, поэтому рекомендуемая замена более мощными диодными сборками, в случае перспективного использования ИП ПК с мощной нагрузкой, оправдана.
Выводы выходного напряжения
Выводим две клеммы из ИП для подключения внешней нагрузки. Я сделал это с помощью двух (одинаковой длины) отрезков провода сетевого питания компьютерного ИП и подключил к клеммнику все три предварительно пропаянные жилы в каждом проводнике для уменьшения потери мощности в проводниках, идущих от ИП к нагрузке (рис.7).

Подойдет и другой электрический многожильный медной кабель, к примеру, ПВСН 2x2,5, где 2,5, т.е. с сечением каждого проводника 2,5 мм2.
Также можно не выводить провода на клемм-ник, а выход 12 В подключить в корпусе ИП ПК к неиспользуемому разъему сетевого кабеля монитора ПК.
Особенность ИП на микросхеме 2003 и приоритет защиты
Сигнал, уровень которого пропорционален мощности нагрузки преобразователя ИП, снимается со средней точки первичной обмотки разделительного трансформатора ТЗ, далее через диод D11 и резистор R35, он поступает на корректирующую цепочку R42R43R65C33, после которой подается на вывод PR микросхемы. Поэтому в данной схеме устанавливать приоритет защиты по какому-либо одному напряжению затруднительно, так как для этого пришлось бы сильно изменить схему.
Как повысить выходное напряжение ИП?
Регулируемое выходное напряжение бывает очень полезно. К примеру, для питания от компьютерного ИП электронных устройств для легкового автомобиля, у которого напряжение в бортовой сети 12,5...14,2 В (при работающем двигателе).
Чем больше уровень питающего напряжения, тем больше выходная мощность автомобильного электронного устройства. Особенно это важно для радиостанций. Для примера рассмотрим адаптацию популярной радиостанции (трансивера) к нашему ИП LC-B250ATX- повышение напряжения по шине 12 В до 13,5... 13,8 В.
Припаиваем подстроечный резистор, к примеру, СП5-28А (желательно с индексом «А» в обозначении, т.е. с линейной характеристикой) сопротивлением 18...22 кОм между выводом 6 микросхемы U2 и шиной +12 В.
На выход +12 В устанавливаем автомобильную лампочку мощностью 5... 12 Вт в качестве эквивалента нагрузки (можно подключить и постоянный резистор 5... 10 Ом с мощностью рассеяния от 15 Вт и выше).
Включаем ИП, к шине +12 В подключаем вольтметр и контролируем напряжение. Вращением движка переменного резистора устанавливаем выходное напряжение 13,8 В.
Выключаем питание и замеряем омметром получившееся сопротивление подстроечного резистора. Затем между шиной +12 В и выводом 6 микросхемы U2 припаиваем постоянный резистор соответствующего сопротивления. Таким же образом можно скорректировать напряжение по выходу +5 В. При этом резистор подключают к выводу 4 микросхемы 2003 IFF LFS 0237E.
Переделанные указанным образом компьютерные ИП работают годами в режиме 24 часа в сутки с полной нагрузкой.
Литература
1. А. Шмелёв. Зарядные устройства для автомобильного аккумулятора на основе компьютерных БП типа AT и АТХ//Электрик. -2016. - №11. -С.38.
PA1 '2017

Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи

Яндекс.Метрика