Как согласовать блоки питания

Обновлено: 02.07.2024

Приветствую на канале. Сегодня я покажу как сделать компьютерный блок питания более стабильным. Не многие знают, что под нагрузкой у компьютерных блоков питания просаживается напряжение. Это происходит как на линии 5 вольт, так и на линии 12 вольт. Причина тому, общая обратная связь по обеим линиям.

Буду показывать на примере такого блока питания. На глаз ватт 300.

Важно. Включать блок в сеть, после каких либо изменений в схеме, рекомендую через лампочку 220 вольт 40-60 Ватт.

Включаем блок питания без нагрузки, к выходу подключаем провода мультиметра, и видим напряжение 12,48 вольт.

Да, чтобы блок запустился нужно контакт PS-ON, он же зеленый провод на разъёме, подключить к минусу.

При подключении лампочки накаливания 12 вольт и всего 5 ватт, напряжение просело до 11,98 вольт. Просадка составила 0,5 вольта.

С линией 5 вольт, та же история.

Напряжение просело на 0,02 вольта. Но это только при небольшой нагрузке. С мощной нагрузкой, все будет куда более существенно.

Если посмотреть на упрощённую схему выходной части компьютерного блока питания, то можно заметить, что обратная связь подключена как к 5-ти вольтовой линии, так и к 12-ти. На схеме это резисторы R1 и R2. Мой блок устроен на ШИМ контроллере TL494, поэтому вход обратной связи, это первая нога, у других микросхем, естественно будут другие ноги.

Что происходит при работе? Когда появляется нагрузка, например на линии 12 вольт, блок пытается стабилизировать, то есть приподнять напряжение, в месте с этим поднимает напряжение на 5-ти вольтовой линии. (Трансформатор ведь общий). Но к ней тоже подключена обратная связь, микросхема видит, что напряжение 5 вольт растет, понимая это, пытается его снизить. Тем самым затрагивая напряжение на 12-ти вольтовой линии. В итоге обратная связь по 5-ти вольтовой линии мешает корректно стабилизировать напряжение на 12-ти вольтовой линии. Все тоже самое происходит, если нагружать 5-ти вольтовую линию.

Что делать? Все просто, убираем резистор обратной связи. Нужны 12 вольт, значит убираем резистор с 5-ти вольт. Нужны 5 вольт убираем резистор с 12-ти вольт.

При удалении резистора обратной связи напряжение немного подрастет, например на линии 12 вольт может подняться более 13 вольт, его можно подстроить подбором резистора обратной связи по 12 ти вольтам. На схеме это R2.

Если нужен регулируемый блок питания, то вместо резистора обратной связи, устанавливаем переменный резистор. Чем меньше сопротивление, тем меньше напряжение и наоборот. Более 22 -23 вольт на 12-ти вольтовой линии, поднимать напряжение не рекомендую. И да, если поднимаете напряжение более 14-15 вольт не забудьте заменить выходные электролитические конденсаторы на напряжение 25-35 вольт. Рекомендую 35 вольт.

Если произойдет обрыв переменного резистора, то на выходе напряжение взлетит на максимум. Это чревато выходом из строя нагрузки. Поэтому рекомендую поставить переменный резистор вместо R3. Зависимость будет обратная, чем ниже сопротивление тем выше напряжение и наоборот. Еще в таком случае рекомендую увеличить сопротивления, как R1 так и R3, так как суммарное низкое сопротивление приведет к повышенному току на делителе и он будет греться, что приведет к изменению сопротивления, а соответственно напряжения, ну и в итоге к вероятному сгоранию резисторов делителя.

Если сильно изменить напряжение, от номинальных, то супервизор может вырубит TL494. Что бы этого избежать нужно от 4 ноги TL494 отпаять диод, через который супервизор управляет выключением блока. В данном блоке, супервизор сделан на компараторе LM339N.

В итоге получаем адекватный с нормальной стабилизацией блок питания. Сейчас конечно, все больше блоков с DC-DC преобразователями. С ними такой проблемы нет. В них каждое напряжение стабилизируется независимо. Ну, а если нужен просто нормальный блок питания , то можно купить на всем известном сайте .

В видео ниже, можно наглядно посмотреть просадку напряжения, и какой эффект достигается при удалении резистора ОС.

На этом думаю всё. Не забываем подписываться, ставить лайки, писать комментарии. Ну, и по желанию поддержать канал.

Блок питания извлечён из корпуса. Пучок проводов слева подключается к компьютеру. Большой компонент посередине типа трансформатора — это фильтрующий индуктор. Кликабельно, как и все фотографии в статье

Вы когда-нибудь задумывались, что находится внутри блока питания (БП) вашего компьютера? Задача БП — преобразовать питание из сети (120 или 240 В переменного тока, AC) в стабильное питание постоянного, то есть однонаправленного тока (DC), который нужен вашему компьютеру. БП должен быть компактным и дешёвым, при этом эффективно и безопасно преобразовывать ток. Для этих целей при изготовлении используются различные методы, а сами БП внутри устроены гораздо сложнее, чем вы думаете.

Наш ИБП формата ATX упакован в металлический корпус размером с кирпич, из которого выходит множество разноцветных кабелей. Внутри корпуса мы видим плотно упакованные компоненты. Инженеры-конструкторы явно были озабочены проблемой компактности устройства. Многие компоненты накрыты радиаторами. Они охлаждают силовые полупроводники. То же самое для всего БП делает встроенный вентилятор. На КДПВ он справа.

Хотя процесс может показаться чрезмерно сложным, но большинство бытовой электроники от мобильника до телевизора на самом деле питаются через ИБП. Высокочастотный ток позволяет сделать маленький, лёгкий трансформатор. Кроме того, импульсные БП очень эффективны. Импульсы настраиваются таким образом, чтобы обеспечить только необходимую мощность, а не превращать избыточную мощность в отработанное тепло, как в линейном БП.

Первым делом входной переменный ток проходит через цепь входного фильтра, которая фильтрует электрический шум, то есть беспорядочные изменения электрического тока, ухудшающие качество сигнала.

Фильтр ниже состоит из индукторов (тороидальных катушек) и конденсаторов. Квадратные серые конденсаторы — специальные компоненты класса X для безопасного подключения к линиям переменного тока.

Компоненты входного фильтра

Переменный ток с частотой 60 герц в сети меняет своё направление 60 раз в секунду (AC), но компьютеру нужен постоянный ток в одном направлении (DC). Полномостовой выпрямитель на фотографии ниже преобразует переменный ток в постоянный. Выходы постоянного тока на выпрямителе отмечены знаками ? и + , а переменный ток входит через два центральных контакта, которые постоянно меняют свою полярность. Внутри выпрямителя — четыре диода. Диод позволяет току проходить в одном направлении и блокирует его в другом направлении, поэтому в результате переменный ток преобразуется в постоянный ток, протекающий в нужном направлении.

На мостовом выпрямителе видна маркировка GBU606. Цепь фильтра находится слева от выпрямителя. Большой чёрный конденсатор справа — один из удвоителей напряжения. Маленький жёлтый конденсатор — это специальный керамический Y-конденсатор, который защищает от всплесков напряжения

Ниже — две схемы, как работает мостовой выпрямитель. На первой схеме у верхнего входа переменного тока положительная полярность. Диоды пропускают поток на выход DC. На второй схеме входы переменного тока поменяли полярность, как это происходит постоянно в AC. Однако конфигурация диодов гарантирует, что выходной ток остаётся неизменным (плюс всегда сверху). Конденсаторы сглаживают выход.

На двух схемах показан поток тока при колебаниях входного сигнала AC. Четыре диода заставляют ток течь в направлении по стрелке

Переключатель 115/230 В

Схема удвоителя напряжения. Каждый конденсатор получает полный вольтаж, поэтому на выходе DC двойное напряжение. Серые диоды не используются в работе удвоителя

Источник питания с маркировкой основных элементов. Радиаторы, конденсаторы, плата управления и выходные кабели удалены ради лучшего обзора (SB означает источник резервного питания, standby supply)

К этому моменту входной переменный ток преобразован в высоковольтный постоянный ток около 320 В 2 . Постоянный ток нарезается на импульсы переключающим (импульсным) транзистором ( switching transistor на схеме выше). Это силовой МОП-транзистор (MOSFET) 3 . Поскольку во время использования он нагревается, то установлен на большом радиаторе. Импульсы подаются в главный трансформатор, который в некотором смысле является сердцем БП.

Трансформатор состоит из нескольких катушек проволоки, намотанных на намагничиваемый сердечник. Высоковольтные импульсы, поступающие в первичную обмотку трансформатора, создают магнитное поле. Сердечник направляет это магнитное поле на другие, вторичные обмотки, создавая в них напряжение. Так ИБП безопасно вырабатывает выходной ток: между двумя сторонами трансформатора нет электрического соединения, только соединение через магнитное поле. Другим важным аспектом является то, что в первичной обмотке много оборотов проволоки вокруг сердечника, а на вторичных контурах гораздо меньше. В результате получается понижающий трансформатор: выходное напряжение намного меньше входного, но при гораздо большем вольтаже.

Теперь можно посмотреть на вторую, низковольтную часть БП. Вторичная схема производит четыре выходных напряжения: 5, 12, ?12 и 3,3 вольта. Для каждого выходного напряжения отдельная обмотка трансформатора и отдельная схема для получения этого тока. Силовые диоды (ниже) преобразуют выходы трансформатора в постоянный ток. Затем индукторы и конденсаторы фильтруют выход от всплесков напряжения. БП должен регулировать выходное напряжение, чтобы поддерживать его на должном уровне даже при увеличении или уменьшении нагрузки. Интересно, что в БП используется несколько различных методов регулирования.

Крупным планом показаны выходные диоды. Слева вертикально установлены цилиндрические диоды. В центре — пары прямоугольных силовых диодов Шоттки, в каждом корпусе по два диода. Эти диоды прикреплены к радиатору для охлаждения. Справа обратите внимание на два медных провода в форме скоб. Они используются в качестве резисторов для измерения тока

Основными являются выходы 5 и 12 В. Они регулируются одной микросхемой контроллера на основной стороне. Если напряжение слишком низкое, микросхема увеличивает ширину импульсов, пропуская больше мощности через трансформатор и увеличивая напряжение на вторичной стороне БП. А если напряжение слишком высокое, чип уменьшает ширину импульса. Примечание: одна и та же схема обратной связи управляет выходами на 5 и 12 В, поэтому нагрузка на одном выходе может изменять напряжение на другом. В более качественных БП два выхода регулируются по отдельности 5 .

Нижняя сторона печатной платы. Обратите внимание на большое расстояние между цепями основной и вторичной сторон БП. Также обратите внимание, какие широкие металлические дорожки на основной стороне БП для тока высокого напряжения и какие тонкие дорожки для схем управления

Вы можете задать вопрос, как микросхема контроллера на основной стороне получает обратную связь об уровнях напряжения на вторичной стороне, поскольку между ними нет электрического соединения (на фотографии виден широкий зазор). Трюк в использовании хитроумной микросхемы под названием оптоизолятор. Внутри чипа на одной стороне чипа инфракрасный светодиод, на другой светочувствительный фототранзистор. Сигнал обратной связи подаётся на LED и детектируется фототранзистором на другой стороне. Таким образом оптоизолятор обеспечивает мост между вторичной и первичной сторонами, передавая информацию светом, а не электричеством 6 .

Источник питания также обеспечивает отрицательное выходное напряжение (?12 В). Это напряжение в основном устарело, но использовалось для питания последовательных портов и слотов PCI. Регулирование питания ?12 В кардинально отличается от регулирования +5 и +12 В. Выход ?12 В управляется стабилитроном (диодом Зенера) — это специальный тип диода, который блокирует обратный ток до определённого уровня напряжения, а затем начинает проводить его. Избыточное напряжение рассеивается в виде тепла через силовой резистор (розовый) под управлением транзистора и стабилитрона (поскольку этот подход расходует энергию впустую, современные высокоэффективные БП не используют такой метод регулирования).

Питание ?12 В регулируется крошечным стабилитроном ZD6 длиной около 3,6 мм на нижней стороне печатной платы. Соответствующий силовой резистор и транзистор A1015 находятся на верхней стороне платы

Пожалуй, наиболее интересной схемой регулирования является выход 3,3 В, который регулируется магнитным усилителем. Магнитный усилитель — это индуктор с особыми магнитными свойствами, которые заставляют его работать как ключ (переключатель). Когда ток подаётся в индуктор магнитного усилителя, то сначала он почти полностью блокирует ток, поскольку индуктор намагничивается и магнитное поле увеличивается. Когда индуктор достигает полной намагниченности (то есть насыщается), его поведение внезапно меняется — и индуктор позволяет частицам течь беспрепятственно. Магнитный усилитель в БП получает импульсы от трансформатора. Индуктор блокирует переменную часть импульса. Выход 3,3 В регулируется изменением ширины импульса 7 .

Магнитный усилитель представляет собой кольцо из ферритового материала с особыми магнитными свойствами. Вокруг кольца намотано несколько витков проволоки

Основные компоненты установлены на верхней стороне платы со сквозными отверстиями, а нижняя сторона покрыта крошечными SMD-компонентами, которые нанесены путём поверхностного монтажа. Обратите внимание на резисторы с нулевым сопротивлением в качестве перемычек

Чёрно-жёлтые трансформаторы: трансформатор для резервного питания находится слева, а основной трансформатор — справа. Перед ним установлена микросхема для управления резервным питанием. Большой цилиндрический конденсатор справа — компонент удвоителя напряжения. Белые капли — это силикон, который изолирует компоненты и удерживает их на месте

Блок питания ATX сложно устроен внутри, с множеством компонентов, от массивных индукторов и конденсаторов до крошечных компонентов поверхностного монтажа 10 . Однако эта сложность позволяет выпускать эффективные, маленькие и безопасные БП. Для сравнения, я когда-то писал о блоке питания 1940-х годов, который выдавал всего 85 ватт мощности, но был размером с чемодан, весил 50 кг и стоил сумасшедшие деньги. В наше время с продвинутыми полупроводниками делают гораздо более мощные БП дешевле 50 долларов, и такое устройство поместится у вас в руке.

Блок питания REC-30 для телетайпа Model 19 (ВМФ США) 1940-х годов

Я уже писал о БП, включая историю блоков питания в IEEE Spectrum. Вам также могут понравиться детальные разборы зарядного устройства Macbook и зарядного устройства iPhone.

1 Intel представила стандарт ATX для персональных компьютеров в 1995 году. Стандарт ATX (с некоторыми обновлениями) по-прежнему определяет конфигурацию материнской платы, корпуса и блока питания большинства настольных компьютеров. Здесь мы изучаем блок питания 2005 года, а современные БП более продвинутые и эффективные. Основные принципы те же, но есть некоторые изменения. Например, вместо магнитных усилителей почти везде используют преобразователи DC/DC.

Этикетка на блоке питания

На этикетке БП указано, что он изготовлен компанией Bestec для настольного компьютера Hewlett-Packard Dx5150. Этот БП слегка не соответствует формату ATX, он более вытянут в длину. [вернуться]

2 Вы можете задать вопрос, почему AC напряжением 230 В преобразуется в постоянный ток 320 В. Причина в том, что напряжение переменного тока обычно измеряется как среднеквадратичное, которое в каком-то смысле усредняет изменяющуюся форму волны. По факту в 230-вольтовом сигнале AC есть пики до 320 вольт. Конденсаторы БП заряжаются через диоды до пикового напряжения, поэтому постоянный ток составляет примерно 320 вольт (хотя немного провисает в течение цикла). [вернуться]

3 Силовой транзистор представляет собой силовой МОП-транзистор FQA9N90C. Он выдерживает 9 ампер и 900 вольт. [вернуться]

4 Интегральная схема питается от отдельной обмотки на трансформаторе, которая выдаёт 34 вольта для её работы. Налицо проблема курицы и яйца: управляющая микросхема создаёт импульсы для трансформатора, но трансформатор питает управляющую микросхему. Решение — специальная цепь запуска с резистором 100 kΩ между микросхемой и высоковольтным током. Она обеспечивает небольшой ток для запуска микросхемы. Как только чип начинает отправлять импульсы на трансформатор, то питается уже от него. [вернуться]

5 Метод использования одного контура регулирования для двух выходов называется перекрёстным регулированием. Если нагрузка на одном выходе намного выше другого, напряжения могут отклоняться от своих значений. Поэтому во многих БП есть минимальные требования к нагрузке на каждом выходе. Более продвинутые БП используют DC/DC преобразователи для всех выходов, чтобы контролировать точность напряжения. Дополнительные сведения о перекрёстном регулировании см. в этих двух презентациях. Один из обсуждаемых методов — многоуровневая укладка выходных обмоток, как в нашем БП. В частности, 12-вольтовый выход реализован в виде 7-вольтового выхода поверх 5-вольтового выхода, что даёт 12 вольт. При такой конфигурации ошибка 10% (например) в 12-вольтовой цепи будет составлять всего 0,7 В, а не 1,2 В. [вернуться]

6 Оптоизоляторы представляют собой компоненты PC817, которые обеспечивают 5000 вольт изоляции между сторонами БП (то есть между высокой и низкой сторонами). Обратите внимание на прорезь в печатной плате под оптоизоляторами. Это дополнительная мера безопасности: она гарантирует, что ток высокого напряжения не пройдёт между двумя сторонами оптоизолятора вдоль поверхности печатной платы, например, при наличии загрязнения или конденсата (в частности, прорезь увеличивает расстояние утечки). [вернуться]

7 Ширина импульса через магнитный усилитель устанавливается простой схемой управления. В обратной части каждого импульса индуктор частично размагничивается. Схема управления регулирует напряжение размагничивания. Более высокий вольтаж усиливает размагничивание. Тогда индуктору требуется больше времени для повторного намагничивания, и, таким образом, он дольше блокирует входной импульс. При более коротком импульсе в цепи выходное напряжение уменьшается. И наоборот, более низкое напряжение размагничивания приводит к меньшему размагничиванию, поэтому входной импульс блокируется не так долго. В итоге выходное напряжение регулируется изменением напряжения размагничивания. Обратите внимание, что ширина импульса в магнитном усилителе регулируется управляющей микросхемой. Магнитный усилитель сокращает эти импульсы по мере необходимости при регулировании выходного напряжения 3,3 В. [вернуться]

8 Плата управления содержит несколько микросхем, включая операционный усилитель LM358NA, чип супервизора/сброса TPS3510P, четырёхканальный дифференциальный компаратор LM339N и прецизионный эталон AZ431. Чип супервизора интересный — он специально разработан для БП и контролирует выходное напряжение, чтобы оно было не слишком высоким и не слишком низким. Прецизионный эталон AZ431 — это вариант эталонного чипа TL431, который часто используется в БП для обеспечения опорного (контрольного) напряжения. Я уже писал о TL431. [вернуться]

9 Источник резервного питания использует другую конфигурацию — обратноходовой трансформатор. Здесь установлена управляющая микросхема A6151 с переключающим транзистором, что упрощает конструкцию.

Схема БП с использованием A6151. Она взята из справочника, поэтому не идентична схеме нашего БП, хотя близка к ней
[вернуться]

10 Если хотите изучить подробные схемы различных БП формата ATX, рекомендую сайт Дэна Мельника. Удивительно, сколько существует реализаций БП: различные топологии (полумостовые или прямые), наличие или отсутствие преобразования коэффициента мощности (PFC), разнообразные системы управления, регулирования и мониторинга. Наш БП довольно похож на БП с прямой топологией без PFC, внизу той странички на сайте Дэна. [вернуться]

Расскажу о том, как мы можем размещать блоки питания для светодиодных лент и светильников большой мощности, какие при этом будут тонкости, какие блоки лучше использовать.

Как я уже несколько раз писал ранее, кабели и падения напряжения от блока до ленты надо считать, а не на глаз размещать блок где-нибудь поближе и брать кабель потолще с запасом. Калькуляторов расчёта кабелей лент в интернете много. Учите закон Ома, господа электрики.

На всякий случай перечислю понятия, с которыми мы работаем:

Напряжение, измеряется в вольтах. Для рассматриваемых нами лент оно обычно 24 вольта.
Ток, измеряется в амперах. Чем больше ток, тем с большим вниманием надо смотреть на потребитель.
Сопротивление, измеряется в омах. Определяет то, каково будет падение напряжения. Чем длиннее кабель, тем больше сопротивление. Чем больше площадь сечения кабеля, тем меньше сопротивление.
Падение напряжения определяет то, насколько меньшее напряжение дойдёт до начала ленты. Часть напряжения уйдёт на нагрев кабеля. Оно зависит от выше указанных величин. Падение напряжения — это ток, помноженный на сопротивление. На ток мы повлиять не можем (разве что выбирать ленты меньшей мощности), а на сопротивление можем, делая кабель короче и толще.

Размещение блока у ленты

Если блок питания размещён у ленты, то лента может быть любого напряжения, хоть на 12 вольт. Чем больше напряжение, как мы помним, тем меньше ток при той же мощности, а значит, меньше падение напряжения в кабеле. Но если кабель от блока до ленты совсем короткий, то и падение напряжения будет небольшое, поэтому ленту можно брать 12-вольтовую. Но при удалении блока от ленты переходим обязательно на 24 вольта минимум, а то и на 48. Про 48 вольт надо помнить, что усилители и контроллеры (в том числе и модули управления лентами у различных систем Умного Дома) работают с лентами 12-24 вольта, 48 встречается редко. У Arlight всего одна модель усилителя со входом 0-10 вольт. Так как ленты на 12, 24 и 48 вольт одинаковой мощности стоят одинаково, то от использования 12 вольт стоит вообще отказаться, если только у вас уже не приобретена лента или блок на 12 вольт.

Вот небольшой 150-ваттный блок, к нему подключен модуль управления лентой по беспроводному протоколу Z-Wave Fibaro RGBW. Впоследствии эта ниша закроется специально вырезанным куском гипрока с вырезом для ленты и маленькой ручкой, крепиться будет на мебельных магнитах.

В таких случаях можно отлично использовать блоки питания Arlight, они есть в разных исполнениях, в том числе и очень компактные. Например, вот этот блок питания мощностью 150 ватт имеет длину 322мм, а ширину и высоту всего 30 и 22мм. Влезет на полку шкафа или за потолок

Если вы не планируете диммировать светодиодную ленту, то на одну группу ленты можно подключить несколько блоков, подведя к ним шлейфом один кабель питания 220 вольт и располагая блоки у начала лент. Но, если у вас такая мощная лента, лучше, конечно, озаботиться диммированием, хоть это и усложнит систему: нужно будет размещать где-то блок, после него диммер и усилитель, а потом уже подключать ленту.

Кстати. При выборе блока питания для ленты, независимо от того, где он будет стоять, выбирайте блок питания с корректором коэффициента мощности — PFC. Эти буквы у блоков Arlight есть в названии, если корректор там есть. В интернете можно найти много теории о том, что это такое и зачем он нужен, но если вкратце, то он нужен, и стоит того, чтобы переплатить за блок питания 5-10%. Особенно для мощных блоков питания, мощнее 200 ватт.

Немного подсчётов. Предположим, у нас от щита идёт кабель 3х1.5 длиной 30 метров, а около ленты стоит блок питания на 300 ватт и питает ленты мощностью 250 ватт напряжением 24 вольта.

Ток от щита до блока питания равен 250 ватт делить на 230 вольт = 1,09 ампера, это довольно немного. Из-за того, что ток такой небольшой, падение напряжения на участке кабеля от щита до блока составит всего 3 вольта, то есть, до блока дойдёт 227 вольт.

А теперь предположим, что блок питания находится не у ленты, а в щите. Тот же кабель сечением 1.5, те же 30 метров. Ток будет равен 250 ватт делить на 24 вольта = 10,41 ампера, это уже прилично. В этом случае у начала ленты будет напряжение 16,5 вольт, что приведёт к тому, что она будет светить заметно тусклее.

Размещение блока питания ленты в промежуточном месте

Размещать блоки питания и прочее оборудование управления лентами не у начала ленты, не в щите, но где-то посередине, в каких-то скрытых лючках и нишах, я не люблю.

Во-первых, потому, что эти места обычно плохо доступны. Либо закрыты мебелью, либо вообще располагаются за потолком, и работать с ними надо задрав голову, что неудобно.

Во-вторых, эти места, не являясь щитами, неудобны для установки предохранителей и автоматов. К тому же, они не имеют стенок из металла или пластика, поэтому пожароопасны.

В этой нише в коридоре, которая закроется стенкой шкафа, расположены блоки питания и модули Fibaro RGBW. Собрано всё достаточно красиво и аккуратно, даже блоки питания не прижаты к гипроку, а установлены на проставках. Ниша может быть доступна, так как шкаф будет разбираться. Но, во-первых, при необходимости туда не получиться быстро добраться, во-вторых, там нет автоматов на отдельные блоки питания, в третьих, место остаётся пожароопасным.

Ещё вариант размещения за потолком:

Сделано здорово: через оргстекло всё видно, есть даже вентилятор с термостатом, который не даст перегреться. Но все те же три потенциальные проблемы, что и в предыдущем варианте. Так что я советую размещать блоки либо в простом доступе у начала ленты, либо в щите, такой вариант не рекомендую.

Размещения блока питания ленты в щите

Плюсы размещения блока в щите:

Открываем щит — сразу видим все блоки, контроллеры, усилители, автоматы и соединения Не надо ничего разбирать и залезать за потолок.
Можно размещать меньше блоков, но более мощных. Может, одного мощного хватит на всю квартиру.
Удобно ставить автоматы на каждый блок, чтобы можно было каждый блок отключать. Важный момент: для блоков мощностью от 150-200 ватт есть понятие пускового тока, он значительно превышает номинальный. Поэтому не надо ставить на все блоки вплоть до 1000 ватт автомат на 6 ампер. Практика показывает, что автомат категории С часто выбивается при включении блока питания от 240 ватт, а от 480 ватт лучше использовать 16 ампер, разумеется, не забывая от автомата до блока использовать кабель сечением 2.5.
Удобно ставить предохранители на DIN рейку. У всех производителей клемм на DIN рейку есть клеммы с предохранителями, надо только следить за тем, чтобы номинальный ток клемм был не ниже того, что у нас планируется через клемму пустить. У большинства клемм с предохранителем номинальный ток 6.3 ампера, но есть модели с током до 20 ампер.

Держатель предохранителя ABB

Минус размещения блоков в щите — надо считать падение напряжения в кабеле от блока до ленты. Как это делать — я писал здесь.

Можно для блоков питания и сопутствующего оборудования использовать отдельный электрощит. Вот пример такого щита из моего проекта:

Здесь для управления лентами общей мощностью 2700 ватт использован металлический шкаф EMW, размеры 800х600х210мм. В шкафу расположены два блока питания Meanwell по 960 ватт и три блока по 480 ватт, 9 усилителей до 15 ампер на канал, клеммы с предохранителями DKC (формат предохранителей 6х32мм, 15 ампер), автоматы и кросс-модуль для блоков питания, кросс-модули для подключения усилителей, блоков и лент, модуль управления лентами Larnitech DW-RGB03. Плюсы питания лент идут через предохранители, затем на усилитель, минусы лент на усилитель напрямую. Питание усилителей от блоков питания идёт через кросс-модуль. В принципе, тут можно обойтись и без кросс-модулей между блоками питания и усилителями, так как у блоков по три выхода для + и для -, но мне так показалось удобнее.

В общем случае кросс-модуль нам удобен для подключения лент, так как до всех лент плюс идёт общий от блока питания. Минусы от блока питания и от лент также удобно подключить через кросс-модуль, если ленты диммировать не надо, то минусы лент подключаются к кросс-модулю напрямую, а плюсы через релейный модуль. Кросс-модуль на 4 рейки, как на картинке ниже, можно использовать, когда ленты подключаются к двум блокам питания, а места в щите мало. Туда же и заземление профилей лент можно подключить, если оно есть.

На шину CAN также подключен модуль Larnitech BW-SW06 с подключаемым датчиком температуры для измерения температуры внутри щита и для контроля работы блоков питания (у них есть выходы DC OK). В основном электрощите кабель питания этого щита управления лентами защищён УЗО и автоматом и подключен через контактор, чтобы контроллер мог отключить питание щита при срабатывании датчика дыма в помещении, при критическим превышении температуры в щите (сначала можно просто отключить ленты, если не помогает, то всё питание щита) или просто при неиспользовании лент. Модули управления лентами питаются от шины, на них отключение питания блоков не влияет.

Если мы посмотрим схемы подключения усилителей к модулям управления, то мы увидим, что нам предлагается к модулю управления подключить участок ленты, соответствующий по мощности модулю, а затем через усилитель подключить дополнительные ленты.

На практике это достаточно неудобно. Если уж использовать усилитель, то лучше подключать ленты прямо к усилителю. Усилитель выбирается нужной мощности, у Arlight есть модели вплоть до 20 ампер. Усилитель для RGB и RGBW использовать удобнее, у него сразу несколько каналов. Разумеется, можно подключить белые ленты через RGB усилитель, каналы усиления у него независимые друг от друга, только надо помнить, что на один усилитель подключается один блок питания.

Выбор блоков питания лент

Если блоки размещаем не в щите, то используем любые подходящей мощности и размера. И не забывайте про класс защиты блока — IP. Если блок будет во влажном или пыльном месте, то лучше брать его с классом защиты IP54 или выше. Блоки питания в металлических перфорированных корпусах не так удобны: они всегда крупнее, внутрь попадает пыль, клеммы подключения у них плохо защищены.

Для щитов удобнее блоки на DIN рейку. Но в некоторых случаях можно поставить и блоки стандартного формата. Вот пример:

Это диммируемые блоки питания Meanwell серии HLG. Очень удобно, нам нужны только модули контроллера с выходом 0-10 вольт, и мы управляем лентой без крупных усилителей. В данном случае блоки, отключающие их реле и автоматы помещаются в щите ABB AT62, управляются с контроллера Beckhoff, выход 0-10 вольт от модулей KL4408. Реле отключают блоки питания при неиспользовании.

Если брать блоки питания на DIN рейку, то тут у Arlight ассортимент не очень большой. А на момент написания статьи в наличии никаких блоков на DIN рейку у них вообще нет. Поэтому смотрим на Meanwell, у них есть блоки питания на DIN рейку мощностью вплоть до 960 ватт. Например, модель SDR-960-24.

Meanwell SDR-960-24

Удобен наличием трёх выходов для + и для — 24 вольт, подстройкой выходного напряжения, контрольными контактами (клеммник слева от выходов 24В). Минус у него — глубина 150мм, то есть, он не влезет в щиты ABB серий AT и U. Нужен более глубокий щит.

Есть модель TDR-960-24 с 3-фазным вводом. Есть модели на 48 вольт. Если нужно вместить блок в щит ABB AT или U, то есть блок DRT-960-24, у него глубина всего 100мм, зато длина 276мм, шире рейки на 12 DIN мест.

Разумеется, всегда можно разместить блоки питания лент в слаботочном шкафу — там больше места, значит, лучше охлаждение блоков. Важно размещать так, чтобы они были хорошо обслуживаемыми.

Всем здравствуйте! Сегодня, по нескольким, просьбам решил написать краткую статью в которой мы слегка "пробежимся" по некоторым схемам блоков питания. И немного сравним плюсы и минусы тех и других.

В схемах первых блоков питания использовались понижающие (повышающие) трансформаторы. В зависимости от того что требовалось. Повысить или понизить напряжение. Схемы были достаточно просты, надёжны и имели не большое количество деталей. По большому счету можно обойтись всего тремя деталями. Трансформатор, диодный мост и фильтрующий электролитический конденсатор.

Вот схема простого не стабилизированного блока питания. Минус - не стабилизированное напряжение. Для некритичных схем.

Не стабилизированный он считается по тому, что если входное напряжение будет занижено, то и выходное напряжение станет ниже заявленного. Выходное напряжение зависит от данных трансформатора.

Так-же были простейшие схемы со стабилизацией.

Стабилизация данного блока осуществляется подбором стабилитрона VD2. В зависимости от напряжения стабилизации стабилитрона можно "настроить" выходное напряжение блока питания.Минусом этой схемы является слабый выходной ток такого блока.

Так-же были схемы со стабилизацией и защитой от короткого замыкания на транзисторах. Такие схемы можно использовать для изготовления лабораторных блоков питания. Минусом таких блоков является относительно бОльшее количество деталей, но есть и свои плюсы в защите и более высоком выходном токе.

И по проще ,с регулировкой, стабилизацией, но без защиты.

Ещё есть схемы со стабилизацией на микросхемах типа КРЕН или их современных собратьях типа LM78xx KIA78xx и прочих.

Есть стабилизаторы типа LM79xx- всё то-же самое но другой полярности .

Схема без регулировки выходного напряжения. Плюс - стабилизированное выходное напряжение до 35 вольт (зависит от включения крен) и хороший выходной ток до1,5 ампера, есть внутренняя защита. Минусом является то, что нужен хороший радиатор для охлаждения стабилизатора и мощный трансформатор.

Также на этих стабилизаторах (крен) можно собрать и регулируемую схему.Плюсы- плавная регулировка напряжения, хороший ток. Минусы - хороший радиатор и наличие трансформатора с большИм выходным напряжением и током.

Есть схемы блоков питания с более высоким выходным током. Так-же регулируемые. На стабилизаторах типа LM317- аналог крен. Выходной ток повышается за счёт добавления выходного транзистора.

Так-же есть схемы с двухполярным питанием. Эти схемы имеют так-же бОльший выходной ток. Так-как на "выходе" блока установлены силовые транзисторы.

А сейчас подведём краткий итог использования трансформаторных блоков питания.

Минусами является то, что в большинстве случаев требуется хороший трансформатор.С достаточно высоким КПД. А это в обычных трансформаторах требует большИх размеров. В таких блоках желательно примерять тороидальные трансформаторы. Нужно хорошее охлаждение для элементов. И конечно относительно не большой выходной ток. Хотя для начинающего радиолюбителя в начале практики вполне себе достаточно. Для схем на стабилизаторах типа КРЕН(LM78xx) выходное напряжение трансформатора должно быть выше стабилизируемого примерно на 15-20% выше! Пример если блок питания на 12 вольт, то трансформатор должен быть примерно 15 вольт.

Плюсами этих блоков является всё-же относительно не большое количество деталей, лёгкость в сборке схемы, практически не требуют никакой отладки и как правило работают с первого раза. Схемы сами по себе достаточно надёжны! Что опять-же важно и не только для начинающих, но и для профессионалов!

Ну вот вкратце и всё чем хотел на данный момент поделится.

В следующих публикациях рассмотрим другие схемы блоков питания, в том числе будут и импульсные.

Надеюсь для начинающих радиолюбителей статья будет полезна.

Всем спасибо за внимание!

Если статья поможет вам в решении некоторых проблем, буду очень рад.

Остались вопросы или пожелания? Не стесняйтесь, пишите в комментариях, с удовольствием пообщаемся.

Ставьте лайки и подписывайтесь на канал и вы всегда будете в курсе новых публикаций.

Приходите почаще будет много интересного, а также читайте и другие статьи нашей странички и смотрите видео.

Не только радиолюбителям, но и просто в быту, может понадобиться мощный блок питания. Чтоб было до 10А выходного тока при максимальном напряжении до 20 и более вольт. Конечно-же, мысль сразу направляется на ненужные компьютерные блоки питания ATX. Прежде чем приступать к переделке, найдите схему на именно ваш БП.

Последовательность действий по переделке БП ATX в регулируемый лабораторный.

1. Удаляем перемычку J13 (можно кусачками)

2. Удаляем диод D29 (можно просто одну ногу поднять)

3. Перемычка PS-ON на землю уже стоит.

5. Удаляем 3.3-х вольтовую часть: R32, Q5, R35, R34, IC2, C22, C21.

6. Удаляем 5В: сборку шоттки HS2, C17, C18, R28, можно и "типа дроссель" L5.

8. Меняем плохие : заменить С11, С12 (желательно на бОльшую ёмкость С11 – 1000uF, C12 – 470uF).

9. Меняем несоответствующие компоненты: С16 (желательно на 3300uF х 35V как у меня, ну хотя бы 2200uF x 35V обязательно!) и резистор R27 – у Вас его уже нет вот и замечательно. Советую его заменить на более мощный, например 2Вт и сопротивление взять 360-560 Ом. Смотрим на мою плату и повторяем:

10. Убираем всё с ног TL494 1,2,3 для этого удаляем резисторы: R49-51 (освобождаем 1-ю ногу), R52-54 (. 2-ю ногу), С26, J11 (. 3-ю ногу)

11. Не знаю почему, но R38 у меня был перерублен кем-то 🙂 рекомендую Вам его тоже перерубить. Он участвует в обратной связи по напряжению и стоит параллельно R37-му.

12. Отделяем 15-ю и 16-ю ноги микросхемы от "всех остальных", для этого делаем 3 прореза существуюших дорожек а к 14-й ноге восстанавливаем связь перемычкой, как показано на фото.

13. Теперь подпаиваем шлейф от платы регулятора в точки согласно схемы, я использовал отверстия от выпаянных резисторов, но к 14-й и 15-й пришлось содрать лак и просверлить отверстия, на фото.

14. Жила шлейфа №7 (питание регулятора) можно взять от питания +17В ТЛ-ки, в районе перемычки, точнее от неё J10/ Просверлить отверстие в дорожку, расчистить лак и туда. Сверлить лучше со стороны печати.

Ещё посоветовал бы поменять конденсаторы высоковольтные на входе (С1, С2). У Вас они очень маленькой ёмкости и наверняка уже изрядно подсохли. Туда нормально станут 680uF x 200V. Теперь, собираем небольшую платку, на которой будут элементы регулировки. Вспомогательные файлы смотрите тут .

Здравствуйте, сейчас я расскажу о переделке ATX блока питания модели codegen 300w 200xa в лабораторный блок питания с регулировкой напряжения от 0 до 24 Вольт, и ограничением тока от 0,1 А до 5 Ампер. Выложу схему, которая у меня получилась, может кто чего улучшит или добавит. Выглядит сама коробка вот так, хотя наклейка, может быть синей или другого цвета.

Причем платы моделей 200xa и 300x почти одинаковы. Под самой платой есть надпись CG-13C, может быть CG-13A. Возможно, есть другие модели похожие на эту, но с другими надписями.

Выпаивание ненужных деталей

Изначально схема выглядела вот так:

Нужно убрать всё лишнее, провода atx разъёма, отпаять и смотать ненужные обмотки на групповом дросселе стабилизации. Под дросселем на плате, где написано +12 вольт ту обмотку и оставляем, остальные сматываем. Отпаять косу от платы (основного силового трансформатора), не в коем случае не откусывайте её. Снять радиатор вместе с диодами Шоттки, а после того как уберём все лишнее, будет выглядеть вот так:

Конечная схема после переделки, будет выглядеть вот так:

В общем выпаиваем все провода, детали.

Делаем шунт

Делаем шунт, с которого будем снимать напряжение. Смысл шунта в том, что падение напряжения на нём, говорит ШИМ-у о том, как нагружен по току – выход БП. Например сопротивление шунта у нас получилось 0,05 (Ом), если измерить напряжение на шунте в момент прохождения 10 А то напряжение на нём будет:

U=I*R = 10*0,05 = 0,5 (Вольт)

Про манганиновый шунт писать не буду, поскольку его не покупал и у меня его нет, использовал две дорожки на самой плате, замыкаем дорожки на плате как на фото, для получения шунта. Понятное дело, что лучше использовать манганиновый, но и так работает более чем нормально.

Ставим дроссель L2 (если есть) после шунта

Вообще их рассчитывать надо, но если что – на форуме где-то проскакивала программа по расчету дросселей.

Подаём общий минус на ШИМ

Можно не подавать, если он уже звонится на 7 ноге ШИМ. Просто на некоторых платах на 7 выводе не было общего минуса после выпайки деталей (почему – не знаю, мог ошибаться, что не было:)

Припаиваем к 16 выводу ШИМ провод

Припаиваем к 16 выводу ШИМ – провод, и данный провод подаём на 1 и 5 ножку LM358

Между 1 ножкой ШИМ и выходом плюс, припаиваем резистор

Данный резистор будет ограничивать напряжение выдаваемое БП. Этот резистор и R60 образует делитель напряжения, который будет делить выходное напряжение и подавать его на 1 ножку.

На 2-ю ножку приходит задача по выходному напряжению БП, поскольку на вторую ножку максимально может прийти 5 вольт (vref) то обратное напряжение должно приходить на 1-ю ножку тоже не больше 5 вольт. Для этого нам и нужен делитель напряжения из 2х резисторов, R60 и тот что мы установим с выхода БП на 1 ногу.

Как это работает: допустим переменным резистором выставили на вторую ногу ШИМ 2,5 Вольта, тогда ШИМ будет выдавать такие импульсы (повышать выходное напряжение с выхода БП) пока на 1 ногу ОУ не придёт 2,5 (вольта). Допустим если этого резистора не будет, блок питания выйдет на максимальное напряжение, потому как нет обратной связи с выхода БП. Номинал резистора 18,5 кОм.

Устанавливаем на выход БП конденсаторы и нагрузочный резистор

Нагрузочный резистор можно поставить от 470 до 600 Ом 2 Ватта. Конденсаторы по 500 мкф на напряжение 35 вольт. Конденсаторов с требуемым напряжением у меня не было, поставил по 2 последовательно по 16 вольт 1000 мкф. Припаиваем конденсаторы между 15-3 и 2-3 ногами ШИМ.

Припаиваем диодную сборку

Ставим диодную сборку ту, что и стояла 16С20C или 12C20C, данная диодная сборка рассчитана на 16 ампер (12 ампер соответственно), и 200 вольт обратного пикового напряжения. Диодная сборка 20C40 нам не подойдет – не думайте её ставить – она сгорит (проверено 🙂 ).

Если у вас есть какие либо другие диодные сборки смотрите чтоб обратное пиковое напряжение было минимум 100 В ну и на ток, какой по больше. Обычные диоды не подойдут – они сгорят, это ультро-быстрые диоды, как раз для импульсного блока питания.

Ставим перемычку для питания ШИМ

Поскольку мы убрали кусок схемы который отвечал за подачу питания на ШИМ PSON, нам надо запитать ШИМ от дежурного блока питания 18 В. Собственно, устанавливаем перемычку вместо транзистора Q6.

Припаиваем выход блока питания +

Затем разрезаем общий минус который идёт на корпус. Делаем так, чтоб общий минус не касался корпуса, иначе закоротив плюс, с корпусом БП, всё сгорит.

Припаиваем провода, общий минус и +5 Вольт, выход дежурки БП

Данное напряжение будем использовать для питания вольт-амперметра.

Припаиваем провода, общий минус и +18 вольт к вентилятору

Данный провод через резистор 58 Ом будем использовать для питания вентилятора. Причём вентилятор нужно развернуть так, чтоб он дул на радиатор.

Припаиваем провод от косы трансформатора на общий минус

Припаиваем 2 провода от шунта для ОУ LM358

Припаиваем провода, а также резисторы к ним. Данные провода пойдут на ОУ LM357 через резисторы 47 Ом.

Припаиваем провод к 4 ножке ШИМ

При положительном +5 Вольт напряжении на данном входе ШИМ, идёт ограничение предела регулирования на выходах С1 и С2, в данном случае с увеличением на входе DT идёт увеличение коэффициента заполнения на С1 и С2 (нужно смотреть как транзисторы на выходе подключены). Одним словом – останов выхода БП. Данный 4-й вход ШИМ (подадим туда +5 В) будем использовать для остановки выхода БП в случае КЗ (выше 4,5 А) на выходе.

Собираем схему усиления тока и защиты от КЗ

Внимание: это не полная версия – подробности, в том числе фотографии процесса переделки, смотрите на форуме.

Автор материала: xz

Обсудить статью ЛАБОРАТОРНЫЙ БП С ЗАЩИТОЙ ИЗ ОБЫЧНОГО КОМПЬЮТЕРНОГО

Если у Вас есть ненужный блок питания от компьютера ATX, то его можно легко превратить в лабораторный импульсный регулируемый блок питания, с регулировкой не только напряжения, но и тока, а это значит, что его можно использовать, например, для зарядки или восстановления аккумуляторов.

Блок питания имеет следующие параметры:

Напряжение – регулируемое, от 1 до 24В
Ток – регулируемый, от 0 до 10А

Возможны и другие пределы регулировки, по Вашей необходимости.

Для переделки подойдёт любой блок питания ATX, собранный на ШИМ-контроллере TL494. Часто в блоках питания применяется аналог этой микросхемы – KA7500.

Схемы большинства блоков питания похожи, и даже если Вы не смогли найти схему конкретно Вашего – ничего страшного. Первостепенная задача – выпаять из платы вторичные цепи после силового трансформатора, а также цепи, управляющие работой микросхемы TL494. На схеме ниже эти участки подсвечены красным. Перед выпаиванием пометьте выводы вторичной обмотки силового трансформатора по шине 12 вольт. Они нам понадобятся.

Нажмите на схему для увеличения
При этом на плате освободится много места. Печатные дорожки также можно удалить, проведя по ним нагретым паяльником. Некоторые печатные дорожки, идущие от выводов микросхемы, которые мы задействуем в дальнейшем, можно оставить для удобства и припаиваться к ним.

Теперь необходимо собрать новые выходные цепи и цепи регулировки тока и напряжения. К помеченным ранее обмоткам трансформатора шины 12 вольт необходимо припаять сборку двух диодов Шоттки с общим катодом. Сборку можно взять с шины +5В, обычно она имеет следующие параметры: напряжение – 30В, ток – 20А. Диоды Шоттки имеют очень малое падение напряжения, что в данном случае немаловажно. При данном типе выпрямителя можно питать большинство нагрузок.

Если же вам необходим большой ток на максимальном напряжении, данного варианта недостаточно. В этом случае необходимо убрать среднюю точку трансформатора, а выпрямитель сделать из четырёх диодов по классической схеме.

Затем необходимо намотать дроссель. Для этого необходимо взять выпаянный дроссель групповой стабилизации и смотать с него все обмотки. Сердечник дросселя имеет жёлтый цвет, одна сторона с торца покрашена белым. На это кольцо необходимо намотать 20 витков двемя проводами диаметром 1мм впараллель. Если такой толстой проволоки нет, то можно соединить вместе несколько жил более тонкой проволоки и намотать ими параллельно. При такой намотке все выводы на обоих концах обмотки необходимо залудить и соединить. Дроссель с такими параметрами обеспечит ток около 3А. Если нужен больший ток, то дроссель следует намотать десятью параллельными проводами диаметром 0,5мм.

После этого можно приступать к сборке той части схемы, которая отвечает за регулировки. Авторство этого метода принадлежит пользователю DWD, ссылка на тему с обсуждением:

Регулировка работает очень просто. Рассмотрим цепь регулировки напряжения. На вход компаратора (вывод 1) микросхемы TL494 подключен делитель напряжения на двух резисторах. Напряжение на их средней точке должно быть равно приблизительно 4.95 вольтам. Если Вы хотите изменить верхний предел регулировки напряжения блока питания, необходимо пересчитать именно этот делитель. Второй вход компаратора (вывод 2) подключен к средней точке переменного резистора, таким образом здесь также получается делитель напряжения. Если напряжение на выводе 1 компаратора будет меньше напряжения на выводе 2, то микросхема будет увеличивать ширину импульсов, пока напряжения не уравняются. Таким образом и осуществляется регулировка выходного напряжения блока питания.

Регулировка тока работает аналогично, только здесь для контроля протекающего в нагрузке тока используется падение напряжения на шунте Rш. В качестве шунта может быть использован практически любой шунт сопротивлением 0.01-0.05 Ом, например – участок токопроводящей дорожки, шунт от миллиамперметра или несколько SMD-резисторов. Верхний предел регулировки задаётся подстроечным резистором сопротивлением 1кОм. Если подстройка верхнего предела не нужна, то этот резистор следует заменить постоянным сопротивлением 270 Ом, что обеспечит регулировку до 10А.

Фото блока питания приведено ниже. На передней панели расположен экран ампервольтметра, под которым находятся ручки регуляторов напряжения и тока. Выходные клеммы выполнены из гнёзд RCA, приклееных изнутри эпоксидкой. К таким клеммам очень удобно цеплять зажимы типа крокодил. Большой жёлтый светодиод является индикатором включения блока питания, которое осуществляется большим красным переключателем.

В виду того, что корпус для блока питания выбран очень компактный (16*12см), монтаж получился плотный с обилием проводов. В будущем провода можно собрать в жгуты.

Для охлаждения блока питания применён термостат на микросхеме К157УД1, который охлаждает сборку выпрямительных диодов Шоттки и включается по мере надобности автоматически, затем выключается. О его конструкции будет рассказано отдельно.

Читайте также: