Conversão de fontes de alimentação de computador com controladores PWM, como dr-b2002, dr-b2003, sg6105 em fontes de alimentação de laboratório. Substituição de conjuntos de diodos por outros mais poderosos

Lasca ULN2003 (ULN2003a)é essencialmente um conjunto de chaves compostas poderosas para uso em circuitos de carga indutiva. Pode ser usado para controlar grandes cargas, incluindo relés eletromagnéticos, motores corrente direta, válvulas solenóides, em diversos circuitos de controle e outros.

Chip ULN2003 - descrição

Breve descrição do ULN2003a. O microcircuito ULN2003a é um conjunto de transistor Darlington com interruptores de saída de alta potência, que possui diodos de proteção nas saídas, que são projetados para proteger o controle circuitos elétricos do surto de tensão reverso da carga indutiva.

Cada canal (par Darlington) em ULN2003 é classificado para carga de 500mA e pode lidar com uma corrente máxima de 600mA. As entradas e saídas estão localizadas opostas uma à outra na caixa do microcircuito, o que facilita muito a fiação placa de circuito impresso.

ULN2003 pertence à família ULN200X de microcircuitos. Diferentes versões deste IC são projetadas para lógicas específicas. Em particular, o microcircuito ULN2003 é projetado para funcionar com dispositivos lógicos TTL (5V) e CMOS. ULN2003 é amplamente utilizado em circuitos de controle de uma ampla gama de cargas, como drivers de relé, drivers de vídeo, drivers de linha, etc. ULN2003 também é usado em drivers de motor de passo.

Diagrama de bloco de ULN2003

Diagrama esquemático

Especificações

Corrente nominal do coletor de uma chave - 0,5A;
Tensão máxima de saída até 50 V;
Diodos de proteção nas saídas;
A entrada é adaptada a todos os tipos de lógica;
Possibilidade de uso para controle de relé.

Analógico ULN2003

Abaixo está uma lista do que pode substituir ULN2003 (ULN2003a):

Análogo estrangeiro de ULN2003 - L203, MC1413, SG2003, TD62003.
O análogo doméstico de ULN2003a é um microcircuito.

Microcircuito ULN2003 - diagrama de conexão

O ULN2003 é freqüentemente usado para controlar um motor de passo. Abaixo está o diagrama de fiação para o ULN2003a e o motor de passo.

Introdução

Grande vantagem unidade de computador A fonte de alimentação reside no fato de funcionar de forma estável quando a tensão da rede muda de 180 para 250 V, e algumas cópias funcionam mesmo com uma variação maior de tensões. É possível obter uma corrente de carga útil de 15-17 A de uma unidade de 200 W, e em uma pulsada (modo de curto prazo de carga aumentada) - até 22 A. e abaixo, na maioria das vezes feita em microcircuitos 2003, AT2005Z , SG6105, KA3511, LPG-899, DR-B2002, IW1688. Esses dispositivos contêm menos elementos discretos na placa e têm um custo menor do que aqueles construídos com base nos microcircuitos PWM - TL494 populares. Neste artigo, veremos várias abordagens para consertar as fontes de alimentação mencionadas e daremos alguns conselhos práticos.

Blocos e diagramas

A fonte de alimentação do computador pode ser utilizada não apenas para o fim a que se destina, mas também como fonte de uma ampla gama de estruturas eletrônicas para o lar, exigindo para o seu trabalho Voltagem constante 5 e 12 V. Com uma pequena alteração descrita abaixo, isso não é nada difícil de fazer. Um PSU PC pode ser adquirido separadamente em uma loja e usado em qualquer mercado de rádio (se não houver "caixas" próprias suficientes) por um preço simbólico.

Desta forma, o fornecimento de energia do computador se compara favoravelmente com a perspectiva de usar um rádio mestre em um laboratório doméstico de todas as outras opções industriais. Como exemplo, tomaremos unidades JNC dos modelos LC-B250ATX e LC-B350ATX, bem como InWin IP-P300AQ2, IP-P350AQ2, IP-P400AQ2, IP-P350GJ20, que usam o chip 2003 IFF LFS 0237E em seu design . Alguns outros têm BAZ7822041H ou 2003 BAY05370332H. Todos esses microcircuitos são estruturalmente diferentes uns dos outros na finalidade dos pinos e do "enchimento", mas o princípio de funcionamento é o mesmo para eles. Portanto, o microcircuito 2003 IFF LFS 0237E (doravante chamá-lo de 2003) é um PWM (modulador de largura de pulso de sinais) em um pacote DIP-16. Até recentemente, a maioria das fontes de alimentação de computador de baixo custo fabricadas por empresas chinesas eram baseadas no chip controlador Texas Instruments TL494 PWM (http://www.ti.com) ou em suas contrapartes de outros fabricantes, como Motorola, Fairchild, Samsung e outros. O mesmo microcircuito possui um análogo doméstico de KR1114EU4 e KR1114EU3 (a pinagem das conclusões na versão doméstica é diferente). Vamos começar com os métodos de diagnóstico e teste de problemas.

Como mudar a tensão de entrada

O sinal, cujo nível é proporcional à potência de carga do conversor, é obtido do ponto médio do enrolamento primário do transformador de isolamento T3, em seguida, através do diodo D11 e do resistor R35 é alimentado ao circuito de correção R42R43R65C33, após o que é alimentado ao pino PR do microcircuito. Portanto, neste esquema, é difícil estabelecer a prioridade de proteção para qualquer tensão. Aqui, o esquema teria de ser drasticamente alterado, o que não é lucrativo em termos de tempo.

Em outros circuitos de alimentação de computador, por exemplo, em LPK-2-4 (300 W), a tensão do cátodo de um diodo Schottky duplo do tipo S30D40C, um retificador de tensão de saída de +5 V, é alimentado ao UVac entrada do microcircuito U2 e é usado para controlar a alimentação de entrada voltagem alternada BP. Ajustável voltagem de saída pode ser útil para um laboratório doméstico. Por exemplo, para fonte de alimentação de uma unidade de fonte de alimentação de computador de dispositivos eletrônicos para um carro, onde a tensão é rede de bordo(com o motor funcionando) 12,5-14 V. Quanto maior o nível de tensão, maior a potência útil do dispositivo eletrônico. Isso é especialmente importante para estações de rádio. Por exemplo, considere a adaptação de uma estação de rádio popular (transceptor) para nossa fonte de alimentação LC-B250ATX - aumentando a tensão no barramento de 12 V para 13,5-13,8 V.

Soldamos um resistor trimmer, por exemplo, SP5-28V (de preferência com o índice "B" na designação - um sinal de linearidade da característica) com uma resistência de 18-22 kΩ entre o pino 6 do microcircuito U2 e o + Barramento de 12 V. Na saída de +12 V, instalamos uma lâmpada de 5-12 W no carro como uma carga equivalente (você também pode conectar um resistor fixo de 5-10 Ohm com uma potência dissipada de 5 W e mais). Após a considerada pequena revisão da fonte de alimentação, o ventilador não pode ser conectado e a própria placa não pode ser inserida no gabinete. Iniciamos a fonte de alimentação, conectamos um voltímetro ao barramento de +12 V e controlamos a tensão. Girando o motor resistor variável defina a tensão de saída para 13,8 V.

Desligue a energia e meça a resistência do aparador resultante com um ohmímetro. Agora, entre o barramento de +12 V e o pino 6 do microcircuito U2, soldamos um resistor constante de resistência correspondente. Da mesma forma, você pode ajustar a tensão na saída de +5 V. O próprio resistor de limitação é conectado ao pino 4 do microcircuito 2003 IFF LFS 0237E.

O princípio de funcionamento do circuito de 2003

A tensão de alimentação Vcc (pino 1) para o microcircuito U2 vem da fonte de tensão de espera + 5V_SB. A entrada negativa do amplificador de erro IN do microcircuito (pino 4) recebe a soma das tensões de saída da fonte de alimentação +3,3 V, +5 V e +12 V. O somador é feito, respectivamente, nos resistores R57, R60 , R62. O diodo zener controlado do microcircuito U2 é usado no circuito de realimentação do optoacoplador na fonte de tensão de espera + 5V_SB, o segundo diodo zener é usado no circuito de estabilização de tensão de saída de + 3,3 V. O circuito de controle do conversor de meia-ponte de saída da unidade de fonte de alimentação é feito de acordo com esquema push-pull nos transistores Q1, Q2 (designação na placa de circuito impresso) tipo E13009 e no transformador T3 tipo EL33-ASH de acordo com o esquema padrão usado em unidades de computador.

Os transistores intercambiáveis - MJE13005, MJE13007, Motorola MJE13009 são produzidos por muitos fabricantes estrangeiros, portanto, em vez da abreviatura MJE, os símbolos ST, PHE, KSE, HA, MJF e outros podem estar presentes na marcação do transistor. Um enrolamento separado do transformador de reserva T2, tipo EE-19N, é usado para alimentar o circuito. Quanto mais potência o transformador T3 tiver (quanto mais grosso o fio for usado nos enrolamentos), maior será a corrente de saída da própria fonte de alimentação. Em algumas placas de circuito impresso que tive de reparar, os transistores "oscilantes" foram nomeados 2SC945 e H945P, 2SC3447, 2SC3451, 2SC3457, 2SC3460 (61), 2SC3866, 2SC4706, 2SC4744, BUT11A, BUT12A, BUT18A, BU13005, MJ a placa foi listados como Q5 e Q6. E ao mesmo tempo, havia apenas 3 transistores na placa! O mesmo microcircuito 2003 IFF LFS 0237E foi designado como U2 e, ao mesmo tempo, não há uma única designação U1 ou U3 na placa. Porém, vamos deixar essa estranheza na designação dos elementos nas placas de circuito impresso na consciência do fabricante chinês. As designações em si não são fundamentais. A principal diferença entre as fontes de alimentação consideradas do tipo LC-B250ATX é a presença na placa de um microcircuito do tipo 2003 IFF LFS 0237E e aparência Pranchas.

O microcircuito usa um diodo zener controlado (pinos 10, 11), semelhante ao TL431. Ele é usado para estabilizar o circuito da fonte de alimentação de 3,3 V. Observe que, na minha prática de consertar fontes de alimentação, o circuito acima é o ponto mais fraco em uma fonte de alimentação de computador. No entanto, antes de trocar o microcircuito de 2003, recomendo que você verifique primeiro o próprio circuito.

Diagnóstico de fontes de alimentação ATX em um chip de 2003

Se a fonte de alimentação não iniciar, você deve primeiro remover a tampa do invólucro e verificar os capacitores de óxido e outros elementos na placa de circuito impresso por inspeção externa. Os condensadores de óxido (eletrolíticos) têm claramente de ser substituídos se os seus corpos estiverem inchados e se tiverem uma resistência inferior a 100 kΩ. Isso é determinado pela "discagem" de um ohmímetro, por exemplo, o modelo M830 no modo de medição apropriado. Uma das falhas mais comuns de uma fonte de alimentação baseada em um microcircuito de 2003 é a falta de uma partida estável. O lançamento é feito pelo botão Power no painel frontal da unidade de sistema, enquanto os contatos do botão estão fechados, e o pino 9 do microcircuito U2 (2003 e similares) é conectado à "caixa" por um fio comum.

Em uma "trança", geralmente são fios verdes e pretos. Para restaurar rapidamente a operabilidade do dispositivo, basta desconectar o pino 9 do chip U2 da placa de circuito impresso. Agora, a unidade de fonte de alimentação deve ligar de forma estável, pressionando a tecla no painel traseiro da unidade de sistema. Este método é bom na medida em que permite ainda, sem reparo, o que nem sempre é financeiramente vantajoso, usar uma unidade de fonte de alimentação de computador desatualizada ou quando a unidade é usada para outros fins, por exemplo, para alimentar estruturas eletrônicas em um rádio doméstico laboratório amador.

Se você segurar o botão reset antes de ligar a energia e soltá-lo após alguns segundos, o sistema irá simular um aumento no atraso do sinal Power Good. Assim você poderá verificar os motivos da falha de perda de dados no CMOS (afinal, a bateria nem sempre é a culpada). Se dados, como o tempo, forem perdidos de forma intermitente, o atraso de desligamento deve ser verificado. Para fazer isso, "reset" é pressionado antes de desligar a alimentação e mantido por mais alguns segundos, simulando a aceleração da remoção do sinal Power Good. Se os dados forem salvos durante esse desligamento, será um longo atraso durante o desligamento.

Aumento de potência

A placa de circuito impresso contém dois capacitores eletrolíticos de alta tensão com capacidade de 220 μF. Para melhorar a filtragem, atenuar o ruído de impulso e, como resultado, para garantir a estabilidade da PSU do computador às cargas máximas, esses capacitores são substituídos por análogos de capacidade mais alta, por exemplo, 680 μF para uma tensão operacional de 350 V. Breakdown, a perda de capacidade ou quebra do capacitor de óxido no circuito PS reduz ou anula a filtragem da tensão de alimentação. A tensão nas placas do capacitor de óxido em dispositivos de fonte de alimentação é de cerca de 200 V, e a capacitância está na faixa de 200-400 μF. Os fabricantes chineses (VITO, Feron e outros) instalam, via de regra, os capacitores de filme mais baratos, não se preocupando muito com o regime de temperatura ou a confiabilidade do aparelho. Neste caso, o capacitor de óxido é utilizado no dispositivo de alimentação como filtro de alta tensão, portanto deve ser de alta temperatura. Apesar da tensão de operação indicada em tal capacitor de 250-400 V (com uma margem, como deveria ser), ele ainda "se rende" devido à sua má qualidade.

Para substituição, recomendo condensadores de óxido da KX, CapXon, nomeadamente HCY CD11GH e ASH-ELB043 - estes são condensadores de óxido de alta tensão especialmente concebidos para uso em dispositivos eletrônicos nutrição. Mesmo que um exame externo não nos permitisse encontrar capacitores com defeito, no próximo passo ainda soldamos os capacitores no barramento de +12 V e, em vez disso, instalamos análogos de uma capacidade maior: 4700 μF para uma tensão operacional de 25 V. a ser substituída é mostrado na Figura 4. Removemos cuidadosamente a ventoinha e a instalamos vice-versa - de forma que ela sopre para dentro e não para fora. Essa modernização melhora o resfriamento dos elementos radioativos e, como resultado, aumenta a confiabilidade do dispositivo durante a operação de longo prazo. Uma gota de óleo de máquina ou de uso doméstico nas partes mecânicas do ventilador (entre o impulsor e o eixo do motor elétrico) não fará mal. Na minha experiência, pode-se dizer que o ruído do soprador durante a operação é significativamente reduzido.

Substituição de conjuntos de diodos por outros mais poderosos

Na placa de circuito impresso da fonte de alimentação, os conjuntos de diodos são montados nos radiadores. No centro há um conjunto UF1002G (para fonte de alimentação de 12 V), à direita deste radiador há um conjunto de diodo D92-02, que fornece energia para –5 V. Se tal tensão não for necessária em um laboratório doméstico , este tipo de montagem pode ser irremediavelmente evaporado. Em geral, o D92-02 é projetado para uma corrente de até 20 A e uma tensão de 200 V (em modo pulsado de curta duração, várias vezes maior), por isso é bastante adequado para instalação em vez do UF1002G (corrente acima a 10 A).

O conjunto de diodo Fuji D92-02 pode ser substituído, por exemplo, por S16C40C, S15D40C ou S30D40C. Todos eles, neste caso, são adequados para substituição. Diodos com barreira Schottky têm menos queda de tensão e, consequentemente, aquecimento.

A peculiaridade da substituição é que o conjunto de diodo "padrão" na saída (barramento de 12 V) UF1002G possui uma caixa composta totalmente de plástico, portanto é acoplado a um radiador comum ou a uma placa condutora de corrente utilizando pasta térmica. E o conjunto do diodo Fuji D92-02 (e similares) possui uma placa metálica na caixa, o que implica cuidados especiais na instalação em um radiador, ou seja, através de uma junta isolante obrigatória e uma arruela dielétrica para parafuso. O motivo da falha dos conjuntos de diodos UF1002G são os surtos de tensão nos diodos com uma amplitude que aumenta quando a fonte de alimentação está operando sob carga. Ao menor excesso da tensão reversa permissível, os diodos Schottky sofrem uma ruptura irreversível, portanto, a substituição recomendada por conjuntos de diodos mais potentes no caso do uso futuro de uma fonte de alimentação com uma carga potente é plenamente justificada. Finalmente, há uma dica que permitirá que você teste a funcionalidade do mecanismo de proteção. Vamos curto-circuitar um fio fino, por exemplo, MGTF-0.8, o barramento de +12 V para o corpo (fio comum). Portanto, a tensão deve desaparecer completamente. Para restaurá-lo, desligue a fonte de alimentação por alguns minutos para descarregar os capacitores de alta tensão, remova o shunt (jumper), remova a carga equivalente e ligue a fonte de alimentação novamente; vai funcionar normalmente. Convertidas dessa forma, as fontes de alimentação do computador operam por anos em um modo de 24 horas com carga total.

Potência da saída

Suponha que você precise usar a fonte de alimentação para fins domésticos e precise remover dois terminais do bloco. Fiz isso usando dois (do mesmo comprimento) pedaços de fio elétrico desnecessário da PSU do computador e conectei todos os três núcleos pré-soldados em cada condutor ao bloco de terminais. Para reduzir a perda de energia nos condutores que vão da fonte de alimentação à carga, outro cabo elétrico com um cabo multicore de cobre (menos perda) também é adequado - por exemplo, PVSN 2x2,5, onde 2,5 é a seção transversal de um condutor. Você também não pode conduzir os fios ao bloco de terminais, mas conectar a saída de 12 V na caixa da fonte de alimentação do PC ao conector não utilizado do cabo de rede do monitor do PC.
Atribuição do pino do microcircuito 2003
PSon 2 - Entrada do sinal PS_ON que controla o funcionamento da fonte: PSon = 0, fonte ligada, todas as tensões de saída presentes; PSon = 1, a fonte de alimentação está desligada, apenas a tensão de espera + 5V_SB está presente
V33-3 - entrada de tensão +3,3 V
V5-4 - entrada de tensão +5 V
V12-6 - entrada de tensão +12 V
OP1 / OP2-8 / 7 - Saídas de controle para um conversor de fonte de alimentação push-pull meia-ponte
PG-9 - Teste. Saída com sinal de coletor aberto PG (Power Good): PG = 0, uma ou mais tensões de saída são anormais; PG = 1, as tensões de saída da PSU estão dentro dos limites especificados
Vref1-11 - Eletrodo de controle de diodo zener controlado
Fb1-10 - Diodo zener controlado por catodo
GND-12 - Fio comum
COMP-13 - Saída do amplificador de erro e entrada negativa do comparador PWM
IN-14 - Entrada negativa do amplificador de erro
SS-15 - Entrada positiva do amplificador de erro, conectado à fonte interna Uref = 2,5 V. A saída é usada para organizar uma "partida suave" do conversor
Ri-16 - Entrada para conectar um resistor externo de 75 kOhm
Vcc-1 - Tensão de alimentação, conectado à fonte standby + 5V_SB
PR-5 - Entrada para organizar a proteção da fonte de alimentação

Carregador de uma fonte de alimentação de computador com suas próprias mãos

Situações diferentes requerem fontes de alimentação de diferentes tensões e potências. Portanto, muitas pessoas compram ou fazem um que seja suficiente para todas as ocasiões.

E a maneira mais fácil é tomar o computador como base. Este laboratório unidade de fonte de alimentação com características 0-22 V 20 A redesenhado com um pequeno ajuste do computador ATX em PWM 2003. Para alteração, usei o mod JNC. LC-B250ATX. A ideia não é nova e existem muitas soluções semelhantes na Internet, algumas foram estudadas, mas a final acabou por ser própria. Estou muito satisfeito com o resultado. Agora estou esperando um pacote da China com indicadores combinados de tensão e corrente e, portanto, vou substituí-lo. Então será possível chamar meu LBP de desenvolvimento - carregador para baterias de automóveis.

Esquema unidade regulada fonte de energia:

Em primeiro lugar, retirei todos os fios das tensões de saída +12, -12, +5, -5 e 3,3 V. Retirei tudo, exceto diodos de +12 V, capacitores, resistores de carga.

Eletrólitos de alta tensão de entrada substituídos 220 x 200 por 470 x 200. Se houver, então é melhor colocar uma capacidade maior. Às vezes, o fabricante economiza no filtro de entrada para a fonte de alimentação - consequentemente, eu recomendo soldar se não estiver disponível.

Bobina de saída + 12V rebobinada. Novo - 50 voltas com fio de 1 mm de diâmetro, retirando os enrolamentos antigos. O capacitor foi substituído por 4.700 microfarads x 35 V.

Como a unidade tem uma fonte de alimentação em espera com tensões de 5 e 17 volts, usei-a para alimentar o 2003 e na unidade de teste de tensão.

No pino 4, apliquei uma tensão direta de +5 volts da "sala de serviço" (ou seja, conectei ao pino 1). Usando um resistor 1,5 e um divisor de tensão de 3 kΩ de 5 volts da potência de reserva, fiz 3.2 e apliquei na entrada 3 e no terminal direito do resistor R56, que vai para o pino 11 do microcircuito.

Tendo instalado um microcircuito 7812 na saída de 17 volts da sala de trabalho (capacitor C15), recebi 12 volts e o conectei a um resistor de 1 Kom (sem um número no diagrama), que é conectado à extremidade esquerda do microcircuito pino 6. Além disso, por meio de um resistor de 33 Ohm, a ventoinha de resfriamento foi alimentada, que foi simplesmente girada para que explodisse para dentro. O resistor é necessário para reduzir a velocidade e o ruído do ventilador.

Toda a cadeia de resistores e diodos de tensões negativas (R63, 64, 35, 411, 42, 43, C20, D11, 24, 27) foi descartada da placa, o pino 5 do microcircuito foi curto-circuitado ao aterramento.

Ajuste adicionado indicador de tensão e tensão de saída de uma loja online chinesa. É necessário apenas alimentá-lo com +5 V da sala de trabalho, e não com a tensão medida (começa a funcionar com +3 V). Testes de alimentação

Os testes foram realizados conexão simultânea de várias lâmpadas de carro (55 + 60 + 60) W.

Isso é cerca de 15 Amperes a 14 V. Trabalhei 15 minutos sem problemas. Algumas fontes recomendam isolar o fio de saída comum de 12 V da caixa, mas então um apito aparece. Usando o auto-rádio como fonte de alimentação, não notei nenhuma interferência nem no rádio nem nos outros modos, e 4 * 40 W funciona perfeitamente. Atenciosamente, Andrey Petrovsky.

Conte em:

O artigo apresenta um projeto simples de um regulador PWM, com o qual você pode facilmente converter uma fonte de alimentação de computador montada em um controlador diferente do popular tl494, em particular dr-b2002, dr-b2003, sg6105 e outros, em um de laboratório com uma tensão de saída ajustável e limitando a corrente na carga. Também aqui vou compartilhar a experiência de retrabalho de fontes de alimentação de computador e descrever as maneiras comprovadas de aumentar sua tensão de saída máxima.

Mas todas as coisas boas chegam ao fim algum dia e, recentemente, mais e mais fontes de alimentação de computador começaram a aparecer nas quais outros controladores PWM foram instalados, em particular, dr-b2002, dr-b2003, sg6105. Surgiu a pergunta: como essas PSUs podem ser utilizadas para a fabricação de IPs de laboratório? A busca por circuitos e comunicação com rádios amadores não permitiu avanços nessa direção, embora tenha sido possível encontrar uma breve descrição e um diagrama da inclusão de tais controladores PWM no artigo "PWM controllers sg6105 e dr-b2002 in computer power fontes. "A partir da descrição, tornou-se claro que esses controladores tl494 muito mais difícil e tentando controlá-los de fora para regular a tensão de saída é dificilmente possível. Portanto, decidiu-se abandonar essa ideia. No entanto, ao estudar os circuitos das "novas" fontes de alimentação, notou-se que a construção do circuito de controle para um conversor de meia-ponte push-pull foi realizada de forma semelhante à "velha" fonte de alimentação - em dois transistores e um transformador de isolamento.

Foi feita uma tentativa de instalar o tl494 com sua cintagem padrão em vez do microcircuito dr-b2002, conectando os coletores dos transistores de saída tl494 às bases do transistor do circuito de controle do conversor da fonte de alimentação. Como um tl494 de cintagem para garantir a regulação da tensão de saída, o circuito de M. Shumilov acima mencionado foi testado repetidamente. Esta inclusão do controlador PWM permite desabilitar todos os intertravamentos e esquemas de proteção disponíveis na fonte de alimentação, além disso, este esquema é muito simples.

Uma tentativa de substituição do controlador PWM foi coroada de sucesso - a fonte de alimentação começou a funcionar, o ajuste da tensão de saída e a limitação de corrente também funcionaram, como nas “antigas” fontes de alimentação convertidas.

Descrição do diagrama do dispositivo

Construção e detalhes

A unidade reguladora PWM é montada em uma placa de circuito impresso de fibra de vidro revestida de folha de um lado com um tamanho de 40x45 mm. O desenho da placa de circuito impresso e o layout dos elementos são mostrados na figura. O desenho é mostrado do lado da instalação do componente.

A placa é projetada para a instalação de componentes de saída. Não há requisitos especiais para eles. O transistor vt1 pode ser substituído por qualquer outro transistor bipolar de condução direta de parâmetros semelhantes. A placa prevê a instalação de resistências de compensação r5 de diferentes tamanhos padrão.

Instalação e comissionamento

A placa é fixada em um local conveniente com um parafuso próximo ao local de instalação do controlador PWM. O autor achou conveniente prender a placa em um dos dissipadores de calor da fonte de alimentação. As saídas pwm1, pwm2 são soldadas diretamente nos orifícios correspondentes do controlador PWM instalado anteriormente - os terminais dos quais vão para as bases dos transistores de controle do conversor (pinos 7 e 8 do microcircuito dr-b2002). A saída vcc é conectada ao ponto em que há uma tensão de saída do circuito de energia em espera, cujo valor pode estar na faixa de 13 ... 24V.

A tensão de saída da fonte de alimentação é regulada pelo potenciômetro r5, a tensão de saída mínima depende do valor do resistor r7. O resistor r8 pode ser usado para limitar a tensão de saída máxima. O valor da corrente de saída máxima é regulado pela seleção do valor do resistor r3 - quanto menor for sua resistência, maior será a corrente de saída máxima da fonte de alimentação.

O procedimento para converter uma unidade de alimentação de computador em um IP de laboratório

O trabalho de alteração da unidade de alimentação está associado ao trabalho em circuitos com alta voltagem portanto, é altamente recomendável conectar a fonte de alimentação à rede por meio de um transformador de isolamento com capacidade de pelo menos 100W. Além disso, para evitar a falha dos principais transistores no processo de configuração do IP, ele deve ser conectado à rede através de uma lâmpada incandescente de "segurança" para 220V com potência de 100W. Ele pode ser soldado à PSU em vez do fusível da rede elétrica.

Antes de proceder com a alteração da fonte de alimentação de um computador, é aconselhável certificar-se de que esteja funcionando corretamente. Antes de ligar, as lâmpadas automotivas de 12 V com potência de até 25 W devem ser conectadas aos circuitos de saída de + 5 V e + 12 V. Em seguida, conecte a fonte de alimentação à rede e conecte o pino ps-on (geralmente verde) ao fio comum. Se a fonte de alimentação estiver funcionando corretamente, a lâmpada de "segurança" piscará brevemente, a fonte de alimentação começará a funcionar e as lâmpadas na carga de + 5V, + 12V acenderão. Se, depois de ligar, a lâmpada de "segurança" acender com o calor total, é possível uma quebra dos transistores de potência, diodos da ponte retificadora, etc.

A seguir, você deve encontrar na placa da fonte de alimentação o ponto em que está a tensão de saída do circuito de alimentação em espera. Seu valor pode estar na faixa de 13 ... 24V. Deste ponto no futuro, iremos fornecer energia para a unidade controladora PWM e a ventoinha de resfriamento.

Em seguida, você deve dessoldar o controlador PWM padrão e conectar a unidade reguladora PWM à placa de fonte de alimentação de acordo com o diagrama (Fig. 1). A entrada p_in é conectada à saída da fonte de alimentação de 12 volts. Agora você precisa verificar o funcionamento do regulador. Para fazer isso, conecte uma carga na forma de uma lâmpada de carro à saída p_out, traga o controle deslizante do resistor r5 totalmente para a esquerda (para a posição de resistência mínima) e conecte a fonte de alimentação à rede (novamente através uma lâmpada de "segurança"). Se a lâmpada de carga acender, certifique-se de que o circuito de ajuste está funcionando. Para fazer isso, é necessário girar com cuidado o controle deslizante do resistor r5 para a direita, embora seja aconselhável controlar a tensão de saída com um voltímetro para não queimar a lâmpada de carga. Se a tensão de saída for regulada, a unidade reguladora PWM está funcionando e você pode continuar a atualizar a unidade de fonte de alimentação.

Soldamos todos os fios de carga da fonte de alimentação, deixando um fio nos circuitos de +12 V e um fio comum para conectar a unidade controladora PWM. Soldamos: diodos (conjuntos de diodos) em circuitos +3,3 V, +5 V; diodos retificadores -5 V, -12 V; todos os condensadores de filtro. Capacitores eletrolíticos o filtro do circuito de +12 V deve ser substituído por capacitores com a mesma capacidade, mas com uma tensão permitida de 25 V ou mais, dependendo da tensão de saída máxima esperada da fonte de alimentação de laboratório fabricada. Em seguida, instale o resistor de carga mostrado no diagrama da Fig. 1 como r2 necessário para garantir uma operação estável do MT sem carga externa. A potência de carga deve ser de cerca de 1W. A resistência do resistor r2 pode ser calculada com base na tensão de saída máxima da fonte de alimentação. No caso mais simples, um resistor de 2 watts de 200-300 ohms é adequado.

Em seguida, você pode remover os elementos de tubulação do controlador PWM antigo e outros componentes de rádio dos circuitos de saída não utilizados da unidade de fonte de alimentação. Para não perder acidentalmente algo "útil", recomenda-se dessoldar as peças não completamente, mas uma a uma, e só depois de se certificar de que o MT está funcionando, retire a peça completamente. Em relação à bobina de filtro l1, o autor geralmente não faz nada com ela e usa o enrolamento de circuito padrão de + 12V. Isso se deve ao fato de que, por razões de segurança, a corrente máxima de saída da fonte de alimentação do laboratório é geralmente limitada a um nível não excedendo a classificação para o circuito de fonte de alimentação de +12 V. ...

Após a limpeza da instalação, recomenda-se aumentar a capacitância do capacitor do filtro C1 da fonte de alimentação standby, substituindo-o por um capacitor com valor nominal de 50 V / 100 μF. Além disso, se o diodo vd1 instalado no circuito for de baixa potência (em caixa de vidro), recomenda-se substituí-lo por um mais potente, soldado do retificador do circuito de -5 V ou -12 V. Você também deve selecionar a resistência do resistor r1 para operação confortável do ventilador de refrigeração M1.

A experiência de retrabalho de fontes de alimentação de computador mostrou que usando vários esquemas de controle para um controlador PWM, a tensão máxima de saída da fonte de alimentação estará na faixa de 21 ... 22 V. Isso é mais do que suficiente para a fabricação de carregadores para baterias de carro, mas para uma fonte de alimentação de laboratório ainda não é suficiente. Para obter uma tensão de saída aumentada, muitos rádios amadores sugerem o uso de um circuito retificador de ponte para a tensão de saída, mas isso se deve à instalação de diodos adicionais, cujo custo é bastante alto. Considero este método irracional e uso outra forma de aumentar a tensão de saída da fonte de alimentação - modernização transformador.

Existem duas maneiras principais de atualizar um IP de transformador de energia. O primeiro método é conveniente porque sua implementação não requer a desmontagem do transformador. Baseia-se no fato de que normalmente o enrolamento secundário é enrolado em vários fios e é possível "estratificá-lo". Os enrolamentos secundários do transformador de potência são mostrados esquematicamente na Fig. uma). Este é o padrão mais comum. Normalmente, um enrolamento de 5 volts tem 3 voltas, enrolado em 3-4 fios (enrolamentos "3.4" - "comum" e "comum" - "5,6") e um enrolamento de 12 volts - adicionalmente 4 voltas em um fio ( enrolamentos "1" - "3,4" e "5,6" - "2").

Para fazer isso, o transformador é dessoldado, as tomadas do enrolamento de 5 volts são cuidadosamente dessoldadas e o "pigtail" do fio comum é desenrolado. A tarefa é desconectar os enrolamentos de 5 volts conectados em paralelo e ligá-los todos ou parte deles em série, conforme mostrado no diagrama da Fig. b).

Não é difícil isolar os enrolamentos, mas é bastante difícil colocá-los em fase corretamente. Para tanto, o autor utiliza um gerador de sinal senoidal de baixa frequência e um osciloscópio ou milivoltímetro CA. Ao conectar a saída do gerador, sintonizado a uma frequência de 30 ... 35 kHz, ao enrolamento primário do transformador, a tensão nos enrolamentos secundários é monitorada usando um osciloscópio ou milivoltímetro. Combinando a conexão de enrolamentos de 5 volts, eles conseguem um aumento na tensão de saída em relação ao original na quantidade necessária. Desta forma, você pode obter um aumento na tensão de saída da PSU de até 30 ... 40 V.

A segunda maneira de atualizar um transformador de potência é rebobiná-lo. Só assim é possível obter uma tensão de saída superior a 40 V. A tarefa mais difícil aqui é desconectar o núcleo de ferrite. O autor adotou um método de ferver um transformador em água por 30-40 minutos. Mas antes de digerir o transformador, deve-se pensar bem no método de separação do núcleo, visto que depois da digestão ficará muito quente e, além disso, a ferrita quente torna-se muito frágil. Para isso, propõe-se cortar da lata duas tiras em forma de cunha, que podem então ser inseridas na fenda entre o núcleo e a moldura, e com a sua ajuda separar as metades do núcleo. Em caso de quebra ou lascamento de partes do núcleo de ferrite, você não deve ficar muito chateado, pois ele pode ser colado com sucesso com ciacrilano (a chamada "supercola").

Após a liberação da bobina do transformador, é necessário enrolar o enrolamento secundário. Tenho transformadores de pulso há uma característica desagradável - o enrolamento primário é enrolado em duas camadas. Primeiro, a primeira parte do enrolamento primário é enrolada no quadro, depois na tela, em seguida, todos os enrolamentos secundários, novamente a tela e a segunda parte do enrolamento primário. Portanto, você precisa enrolar cuidadosamente a segunda parte do enrolamento primário, lembrando-se de sua conexão e direção do enrolamento. Em seguida, retire a tela, feita na forma de uma camada de folha de cobre com um fio soldado que conduz ao terminal do transformador, que deve primeiro ser dessoldado. Finalmente, enrole os enrolamentos secundários para a próxima tela. Agora, certifique-se de secar bem a bobina com um jato de ar quente para evaporar a água que penetrou no enrolamento durante a digestão.

O número de voltas do enrolamento secundário dependerá da tensão de saída máxima exigida do MT à taxa de aproximadamente 0,33 voltas / V (ou seja, 1 volta - 3 V). Por exemplo, o autor enrolou 2x18 voltas de fio PEV-0.8 e recebeu a tensão máxima de saída da fonte de alimentação de cerca de 53 V. A seção transversal do fio dependerá do requisito para a corrente de saída máxima da fonte de alimentação unidade, bem como nas dimensões da estrutura do transformador.

O enrolamento secundário é enrolado em 2 fios. A extremidade de um fio é imediatamente vedada ao primeiro terminal da estrutura, e o segundo é deixado com uma margem de 5 cm para formar um "pigtail" do terminal zero. Terminado o enrolamento, a extremidade do segundo fio é vedada ao segundo terminal da estrutura e um "pigtail" é formado de tal forma que o número de voltas de ambos os meios-enrolamentos é necessariamente o mesmo.

Agora é necessário restaurar a tela, enrolar a segunda parte previamente enrolada do enrolamento primário do transformador, observando a conexão original e a direção do enrolamento, e montar o núcleo magnético do transformador. Se a fiação do enrolamento secundário estiver soldada corretamente (aos terminais do enrolamento de 12 volts), você pode soldar o transformador na placa de fonte de alimentação e verificar seu desempenho.

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Seção: [Fontes de alimentação (impulso)]
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Os materiais deste artigo foram publicados na revista Radioamator - 2013, nº 11

O artigo apresenta um projeto simples de um regulador PWM, com o qual você pode facilmente converter uma fonte de alimentação de computador montada em um controlador diferente do popular TL494, em particular DR-B2002, DR-B2003, SG6105 e outros, em um laboratório com uma tensão de saída ajustável e limitando a corrente na carga. Também aqui vou compartilhar a experiência de retrabalho de fontes de alimentação de computador e descrever as maneiras comprovadas de aumentar sua tensão de saída máxima.

Na literatura do rádio amador, existem muitos esquemas para converter fontes de alimentação de computador (PSUs) obsoletas em carregadores e fontes de alimentação de laboratório (IP). Mas todos eles se relacionam com as fontes de alimentação nas quais a unidade de controle é construída com base em um chip controlador PWM do tipo TL494 ou seus análogos DBL494, KIA494, KA7500, KR114EU4. Refizemos mais de uma dúzia dessas fontes de alimentação. Carregadores feitos de acordo com o esquema descrito por M. Shumilov no artigo "Fonte de alimentação do computador - carregador", (Rádio - 2009, nº 1) com a adição de um ponteiro instrumento de medição para medir a tensão de saída e corrente de carga... Com base no mesmo esquema, as primeiras fontes de alimentação de laboratório foram fabricadas até que a "Placa universal para controle de fontes de alimentação de laboratório" aparecesse (Radio Yearbook - 2011, No. 5, p. 53). Fontes de alimentação muito mais funcionais podem ser feitas usando este esquema. Um voltímetro de ampere digital descrito no artigo "Um voltímetro de ampere embutido simples no PIC16F676" foi desenvolvido especialmente para este circuito regulador.

Mas todas as coisas boas chegam ao fim algum dia e, recentemente, mais e mais fontes de alimentação de computador começaram a aparecer nas quais outros controladores PWM foram instalados, em particular DR-B2002, DR-B2003, SG6105. Surgiu a pergunta: como essas PSUs podem ser utilizadas para a fabricação de IPs de laboratório? A busca por circuitos e comunicação com rádios amadores não permitiu avançar nesta direção, embora fosse possível encontrar uma breve descrição e diagrama de conexão de tais controladores PWM no artigo "Controladores PWM SG6105 e DR-B2002 em fontes de alimentação de computador". A partir da descrição, ficou claro que esses controladores são muito mais complicados do que o TL494 e dificilmente é possível tentar controlá-los de fora para regular a tensão de saída. Portanto, decidiu-se abandonar essa ideia. No entanto, ao estudar os circuitos das "novas" fontes de alimentação, notou-se que a construção do circuito de controle para um conversor de meia-ponte push-pull foi realizada de forma semelhante à "velha" fonte de alimentação - em dois transistores e um transformador de isolamento.

Foi feita uma tentativa de instalar o TL494 em vez do microcircuito DR-B2002 com sua cintagem padrão, conectando os coletores dos transistores de saída do TL494 às bases do transistor do circuito de controle do conversor da fonte de alimentação. Para garantir a regulação da tensão de saída, o circuito do M. Shumilov mencionado acima foi repetidamente selecionado como a cintagem TL494. Esta inclusão do controlador PWM permite desabilitar todos os intertravamentos e esquemas de proteção disponíveis na fonte de alimentação, além disso, este esquema é muito simples.

Uma tentativa de substituir o controlador PWM foi coroada de sucesso - a fonte de alimentação funcionou, a regulação da tensão de saída e a limitação de corrente também funcionaram, como nas “velhas” fontes de alimentação convertidas.

Descrição do diagrama do dispositivo

Construção e detalhes

A placa é projetada para a instalação de componentes de saída. Não há requisitos especiais para eles. O transistor VT1 pode ser substituído por qualquer outro transistor de condução direta bipolar de parâmetros semelhantes. A placa prevê a instalação de resistores de compensação R5 de diferentes tamanhos padrão.

Instalação e comissionamento

A placa é fixada em um local conveniente com um parafuso próximo ao local de instalação do controlador PWM. O autor achou conveniente prender a placa em um dos dissipadores de calor da fonte de alimentação. As saídas PWM1, PWM2 são soldadas diretamente nos orifícios correspondentes do controlador PWM instalado anteriormente - os terminais dos quais vão para as bases dos transistores de controle do conversor (pinos 7 e 8 do microcircuito DR-B2002). A saída Vcc é conectada ao ponto em que há uma tensão de saída do circuito de energia em espera, cujo valor pode estar na faixa de 13 ... 24V.

A tensão de saída da fonte de alimentação é regulada pelo potenciômetro R5, a tensão de saída mínima depende do valor do resistor R7. O resistor R8 pode ser usado para limitar a tensão de saída máxima. O valor da corrente máxima de saída é regulado pela seleção do valor do resistor R3 - quanto menor sua resistência, maior será a corrente máxima de saída da fonte de alimentação.

O procedimento para converter uma unidade de alimentação de computador em um IP de laboratório

Os trabalhos de alteração do alimentador estão associados a trabalhos em circuitos de alta tensão, pelo que se recomenda fortemente a ligação do alimentador à rede através de um transformador isolador com capacidade de pelo menos 100W. Além disso, para evitar a falha dos principais transistores no processo de configuração do IP, ele deve ser conectado à rede através de uma lâmpada incandescente de "segurança" para 220V com potência de 100W. Ele pode ser soldado à PSU em vez do fusível da rede elétrica.

Antes de proceder com a alteração da fonte de alimentação de um computador, é aconselhável certificar-se de que esteja funcionando corretamente. Antes de ligar, as lâmpadas automotivas de 12 V com potência de até 25 W devem ser conectadas aos circuitos de saída de + 5 V e + 12 V. Em seguida, conecte a fonte de alimentação à rede e conecte o pino PS-ON (geralmente verde) ao fio comum. Se a fonte de alimentação estiver funcionando corretamente, a lâmpada de "segurança" piscará brevemente, a fonte de alimentação começará a funcionar e as lâmpadas na carga de + 5V, + 12V acenderão. Se, depois de ligar, a lâmpada de "segurança" acender com o calor total, é possível uma quebra dos transistores de potência, diodos da ponte retificadora, etc.

Em seguida, você deve dessoldar o controlador PWM padrão e conectar a unidade reguladora PWM à placa de fonte de alimentação de acordo com o diagrama (Fig. 1). A entrada P_IN é conectada à saída da fonte de alimentação de 12 volts. Agora você precisa verificar o funcionamento do regulador. Para isso, conecte uma carga na forma de uma lâmpada de carro à saída P_OUT, traga o motor do resistor R5 para a esquerda (para a posição de resistência mínima) e conecte a fonte de alimentação à rede (novamente através de um Lâmpada de “segurança”). Se a lâmpada de carga acender, certifique-se de que o circuito de ajuste está funcionando. Para isso, é necessário girar com cuidado o controle deslizante do resistor R5 para a direita, embora seja aconselhável controlar a tensão de saída com um voltímetro para não queimar a lâmpada de carga. Se a tensão de saída for regulada, a unidade reguladora PWM está funcionando e você pode continuar a atualizar a unidade de fonte de alimentação.

Soldamos todos os fios de carga da fonte de alimentação, deixando um fio nos circuitos de +12 V e um fio comum para conectar a unidade controladora PWM. Soldamos: diodos (conjuntos de diodos) em circuitos +3,3 V, +5 V; diodos retificadores -5 V, -12 V; todos os capacitores de filtro. Os capacitores eletrolíticos do filtro do circuito de +12 V devem ser substituídos por capacitores com a mesma capacidade, mas com uma tensão permitida de 25 V ou mais, dependendo da tensão de saída máxima esperada da fonte de alimentação do laboratório fabricada. Em seguida, instale o resistor de carga mostrado no diagrama da Fig. 1 como R2 necessário para garantir a operação estável da fonte de alimentação sem carga externa. A potência de carga deve ser de cerca de 1W. A resistência do resistor R2 pode ser calculada com base na tensão de saída máxima da fonte de alimentação. No caso mais simples, um resistor de 2 watts de 200-300 ohms é adequado.

Em seguida, você pode remover os elementos de tubulação do controlador PWM antigo e outros componentes de rádio dos circuitos de saída não utilizados da unidade de fonte de alimentação. Para não perder acidentalmente algo "útil", recomenda-se dessoldar as peças não completamente, mas uma a uma, e só depois de se certificar de que o MT está funcionando, retire a peça completamente. Em relação à bobina do filtro L1, o autor normalmente não faz nada com ela e usa o enrolamento do circuito padrão de + 12V. Isso se deve ao fato de que, por razões de segurança, a corrente máxima de saída da fonte de alimentação do laboratório é geralmente limitada a um nível não excedendo a classificação para o circuito de fonte de alimentação de +12 V. ...

Após a limpeza da instalação, recomenda-se aumentar a capacitância do capacitor do filtro C1 da fonte de alimentação standby, substituindo-o por um capacitor com valor nominal de 50 V / 100 μF. Além disso, se o diodo VD1 instalado no circuito for de baixa potência (em caixa de vidro), é recomendável substituí-lo por um mais potente, soldado do retificador do circuito de -5 V ou -12 V. Você também deve selecione a resistência do resistor R1 para uma operação confortável do ventilador de resfriamento M1.

A experiência de retrabalho de fontes de alimentação de computador mostrou que usando vários esquemas de controle para um controlador PWM, a tensão máxima de saída da fonte de alimentação estará na faixa de 21 ... 22 V. Isso é mais do que suficiente para a fabricação de carregadores para baterias de automóveis, no entanto, ainda não são suficientes para uma fonte de alimentação de laboratório. Para obter uma tensão de saída aumentada, muitos rádios amadores sugerem o uso de um circuito retificador de ponte para a tensão de saída, mas isso se deve à instalação de diodos adicionais, cujo custo é bastante alto. Acho esse método irracional e uso outra forma de aumentar a tensão de saída da fonte de alimentação - modernização do transformador de força.

Existem duas maneiras principais de atualizar um IP de transformador de energia. O primeiro método é conveniente porque sua implementação não requer a desmontagem do transformador. Baseia-se no fato de que normalmente o enrolamento secundário é enrolado em vários fios e é possível "estratificá-lo". Os enrolamentos secundários do transformador de potência são mostrados esquematicamente na Fig. uma). Este é o padrão mais comum. Normalmente, um enrolamento de 5 volts tem 3 voltas, enrolado em 3-4 fios (enrolamentos "3.4" - "comum" e "comum" - "5,6"), e um enrolamento de 12 volts - adicionalmente 4 voltas em um fio (enrolamentos "1" - "3,4" e "5,6" - "2").

Após a liberação da bobina do transformador, é necessário enrolar o enrolamento secundário. Os transformadores de pulso têm uma característica desagradável - o enrolamento primário é enrolado em duas camadas. Primeiro, a primeira parte do enrolamento primário é enrolada no quadro, depois na tela, em seguida, todos os enrolamentos secundários, novamente a tela e a segunda parte do enrolamento primário. Portanto, você precisa enrolar cuidadosamente a segunda parte do enrolamento primário, lembrando-se de sua conexão e direção do enrolamento. Em seguida, retire a tela, feita na forma de uma camada de folha de cobre com um fio soldado que conduz ao terminal do transformador, que deve primeiro ser dessoldado. Finalmente, enrole os enrolamentos secundários para a próxima tela. Agora, certifique-se de secar bem a bobina com um jato de ar quente para evaporar a água que penetrou no enrolamento durante a digestão.