Как самому изготовить полноценный блок питания с диапазоном регулируемого напряжения 2,5-24 вольта, да очень просто, повторить может каждый не имея за плечами радиолюбительского опыта.
Делать будем из старого компьютерного блока питания, ТХ или АТХ без разницы, благо, за годы PC Эры у каждого дома уже накопилось достаточно количество старого компьютерного железа и БП наверняка тоже там есть, поэтому себестоимость самоделки будет незначительной, а для некоторых мастеров равно нулю рублей.
Мне достался для переделки вот какой АТ блок.
Чем мощнее будете использовать БП тем лучше результат, мой донор всего 250W с 10 амперами на шине +12v, а на деле при нагрузке всего 4 А он уже не справляется, происходит полная просадка выходного напряжения.
Смотрите что написано на корпусе.
Поэтому смотрите сами, какой ток вы планируете получать с вашего регулируемого БП, такой потенциал донора и закладывайте сразу.
Вариантов доработки стандартного компьютерного БП множество, но все они основаны на изменении в обвязке микросхемы IC - TL494CN (её аналоги DBL494, КА7500, IR3М02, А494, МВ3759, М1114ЕУ, МPC494C и т.д.).
Рис №0 Распиновка микросхемы TL494CN и аналогов.
Посмотрим несколько вариантов
исполнения схем компьютерных БП, возможно одна из них окажется ваша и разбираться с обвязкой станет намного проще.
Схема №1.
Приступим к работе.
Для начала необходимо разобрать корпус БП, выкручиваем четыре болта, снимаем крышку и смотрим внутрь.
Ищем на плате микросхему из списка выше, если таковой не окажется, тогда можно поискать вариант доработки в интернете под вашу IС.
В моем случае на плате была обнаружена микросхема KA7500, значит можно приступать к изучению обвязки и расположению ненужных нам деталей, которые необходимо удалить.
Для удобства работы, сначала полностью открутим всю плату и вынем из корпуса.
На фото разъём питания 220v.
Отсоединим питание и вентилятор, выпаиваем или выкусываем выходные провода, чтобы не мешали нам разбираться в схеме, оставим только необходимые, один желтый (+12v), черный (общий) и зеленый* (пуск ON) если есть такой.
В моём АТ блоке зеленого провода нет, поэтому он запускается сразу при включении в розетку. Если блок АТХ, то в нем должен быть зеленый провод, его необходимо припаять на "общий", а если пожелаете сделать отдельную кнопку включения на корпусе, то тогда просто поставьте выключатель в разрыв этого провода.
Теперь надо посмотреть на сколько вольт стоят выходные большие конденсаторы, если на них написано меньше 30v , то надо заменить их на аналогичные, только с рабочим напряжение не меньше 30 вольт.
На фото - черные конденсаторы как вариант замены для синего.
Делается это потому, что наш доработанный блок будет выдавать не +12 вольт, а до +24 вольт, и без замены конденсаторы просто взорвутся при первом испытании на 24v, через несколько минут работы. При подборе нового электролита емкость уменьшать не желательно, увеличивать всегда рекомендуется.
Самая ответственная часть работы.
Будем удалять все лишнее в обвязке IC494, и припаивать другие номиналы деталей, чтобы в результате получилась вот такая обвязка (Рис. №1).
Рис. №1 Изменение в обвязке микросхемы IC 494 (схема доработки).
Нам будут нужны только эти ножки микросхемы №1, 2, 3, 4, 15 и 16, на остальные внимание не обращать.
Рис. №2 Вариант доработки на примере схемы №1
Расшифровка обозначений.
Делать надо примерно так , находим ножку №1 (где стоит точка на корпусе) микросхемы и изучаем, что к ней присоединено, все цепи необходимо удалить, отсоединить. В зависимости от того как у вас в конкретной модификации платы будут расположены дорожки и впаяны детали, выбирается оптимальный вариант доработки, это может быть выпаивание и приподнятие одной ножки детали (разрывая цепь) или проще будет перерезать дорожку ножом. Определившись с планом действий, начинаем процесс переделки по схеме доработки.
На фото - замена резисторов на нужный номинал.
На фото - приподнятием ножек ненужных деталей, разрываем цепи.
Некоторые резисторы, которые уже впаяны в схему обвязки могут подойти без их замены, например, нам необходимо поставить резистор на R=2.7k с подключением к "общему", но там уже стоит R=3k подключенный к "общему", это нас вполне устраивает и мы его оставляем там без изменений (пример на Рис. №2, зеленые резисторы не меняются).
На фото - перерезанные дорожки и добавленные новые перемычки, старые номиналы записываем маркером, может понадобится восстановить все обратно.
Таким образом просматриваем и переделываем все цепи на шести ножках микросхемы.
Это был самой сложный пункт в переделке.
Делаем регуляторы напряжения и тока.
Берем переменные резисторы на 22к (регулятор напряжения) и 330Ом (регулятор тока), припаиваем к ним по два 15см провода, другие концы впаиваем на плату согласно схеме (Рис. №1). Устанавливаем на лицевую панель.
Контроль напряжения и тока.
Для контроля нам понадобятся вольтметр (0-30v) и амперметр (0-6А).
Эти приборы можно приобрести в Китайских интернет магазинах по самой выгодной цене, мой вольтметр мне обошелся с доставкой всего 60 рублей. (Вольтметр: )
Амперметр я использовал свой, из старых запасов СССР.
ВАЖНО - внутри прибора есть резистор Тока (датчик Тока), необходимый нам по схеме (Рис. №1), поэтому, если будете использовать амперметр, то резистор Тока ставить дополнительно не надо, без амперметра ставить надо. Обычно RТока делается самодельный, на 2-х ватное сопротивление МЛТ наматывается провод D=0,5-0,6 мм, виток к витку на всю длину, концы припаяем к выводам сопротивления, вот и все.
Корпус прибора каждый сделает под себя.
Можно оставить полностью металлический, прорезав отверстия под регуляторы и приборы контроля. Я использовал обрезки ламината, их легче сверлить и выпиливать.
Для подзарядки аккумуляторной батареи лучший вариант — готовое зарядное устройство (ЗУ). Но его можно сделать своими руками. Существует множество разных способов сборки самодельного ЗУ: от самых простых схем с использованием трансформатора, до импульсных схем с возможностью регулировки. Средним по сложности исполнения является ЗУ из компьютерного блока питания. В статье описано, как своими руками изготовить зарядное устройство из БП компьютера для автомобильного аккумулятора.
[ Скрыть ]
Инструкция по изготовлению
Переделать компьютерный БП в зарядное устройство не сложно, но нужно знать основные требования, предъявляемые к ЗУ, предназначенным заряжать автомобильные аккумуляторы. Для аккумуляторной батареи машины ЗУ должно иметь следующие характеристики: подводимое к батарее максимальное напряжение должно иметь значение 14,4 В, максимальный ток зависит от самого зарядного устройства. Именно такие условия создаются в электрической системе автомобиля при подзарядке аккумулятора от генератора (автор видео Rinat Pak).
Инструменты и материалы
Учитывая, описанные выше требования, для изготовления ЗУ своими руками сначала нужно найти подходящий блок питания. Подойдет б/у АТХ в рабочем состоянии, мощность которого составляет от 200 до 250 ВТ.
За основу мы берем компьютер, который имеет следующие характеристики:
- выходное напряжение 12В;
- номинальное напряжение 110/220 В;
- мощность 230 Вт;
- значение максимального тока не больше 8 А.
Из инструментов и материалов понадобится:
- паяльник и припой;
- отвертка;
- резистор на 2,7 кОм;
- резистор на 200 Ом и 2 Вт;
- резистор на 68 Ом и 0,5 Вт;
- резистор 0,47 Ом и 1 Вт;
- резистор 1 кОм и 0,5 Вт;
- два конденсатора на 25 В;
- автомобильное реле на 12 В;
- три диода 1N4007 на 1 А;
- силиконовый герметик;
- зеленый светодиод;
- вольтамперметр;
- «крокодилы»;
- гибкие медные провода длиной 1 метр.
Приготовив все необходимые инструменты и запчасти можно приступать к изготовлению ЗУ для АКБ из блока питания компьютера.
Алгоритм действий
Зарядка АКБ должна проходить под напряжением в интервале 13,9-14,4 В. Все компьютеры работают с напряжением 12В. Поэтому основная задача переделки – поднять напряжение, идущее от БП до 14,4 В.
Основная переделка будет проводиться с режимом работы ШИМ. Для этого используется микросхема TL494. Можно использовать БП с абсолютными аналогами этой схемы. Данная схема используется, чтобы генерировать импульсы, а также в качестве драйвера силового транзистора, который выполняет функцию защиты от высоких токов. Для регулирования напряжения на выходе компьютерного блока питания предназначена микросхема TL431, которая установлена на дополнительной плате.
Там же находится резистор для настройки, который дает возможность регулировки выходного напряжения в узком интервале.
Работы по переделке блока питания состоят из следующих этапов:
- Для переделок в блоке сначала нужно убрать из него все лишние детали и отпаять провода.Лишним в этом случае является переключатель 220/110 В и провода, идущие к нему. Провода следует отпаять от БП. Для работы блока необходимо напряжение 220 В. Убрав переключатель, мы исключим вероятность сгорания блока при случайном переключении выключателя в положение 110 В.
- Далее отпаиваем, откусываем ненужные провода или применяем любой другой способ их удаления. Сначала отыскиваем синий провод 12В, идущий от конденсатора, его выпаиваем. Проводов может быть два, выпаять надо оба. Нам понадобятся только пучок желтых проводов с выводом 12 В, оставляем 4 штуки. Еще нам понадобится масса – это черные провода, их также оставляем 4 штуки. Кроме того, нужно оставить один провод зеленого цвета. Остальные провода полностью удаляются или выпаиваются.
- На плате по желтому проводу находим два конденсатора в цепи с напряжением 12В, они обычно имеют напряжение 16В, их надо заменить на конденсаторы на 25В. Со временем конденсаторы приходят в негодность, поэтому даже если старые детали еще в рабочем состоянии, их лучше заменить.
- На следующем этапе нам нужно обеспечить работу блока при каждом включении в сеть. Дело в том, что БП в компьютере работает лишь в том случае, если замкнуты соответствующие провода в выходном пучке. Кроме того, нужно исключить защиту от перенапряжения. Эта защита устанавливается для того, чтобы отключать блок питания от электрической сети, если выходное напряжение, которое на него поступает, превышает заданный предел. Исключить защиту необходимо, так как для компьютера допустимо напряжение 12 В, а нам нужно получить на выходе 14,4 В. Для встроенной защиты это будет считаться перенапряжением и она отключит блок.
- Сигнал действия от защиты по перенапряжению отключения, а также сигналы включения и отключения проходят по одному и тому же оптрону. Оптронов на плате всего три. С их помощью осуществляется связь между низковольтной (выходной) и высоковольтной (входной) частями БП. Чтобы защита не смогла сработать при перенапряжении, нужно замкнуть контакты соответствующего оптрона перемычкой из припоя. Благодаря этому блок будет все время находиться во включенном состоянии, если он подключен к электрической сети и не будет зависеть от того, какое напряжение будет на выходе.
- Затем для получения стабильного выходного напряжения на холостом ходу, необходимо увеличить нагрузку на выход БП по каналу, где было напряжение 12 В, а станет 14,4 В, и по каналу 5 В, но его мы не используем. В качестве нагрузки для первого канала на 12 В будет использоваться резистор сопротивлением 200 Ом и мощностью 2 Вт, а канал 5 В будет дополнен для нагрузки резистором сопротивлением 68 Ом и мощностью 0,5 Вт. Как только будут установлены эти резисторы, можно настроить выходное напряжение без нагрузки на холостом ходу до значения 14,4 В.
- Далее нужно ограничить силу тока на выходе. Для каждого блока питания она индивидуальна. В нашем случае ее значение не должно превышать 8 А. Чтобы добиться этого, нужно увеличить номинал резистора в первичной цепи обмотки у силового трансформатора, который применяется как датчик, служащий для определения перегрузки. Для увеличения номинала установленный резистор нужно заменить на более мощный сопротивлением 0,47 Ом и мощностью 1 Вт. После этой замены резистор будет функционировать как датчик перегрузки, поэтому выходной ток не будет выше значения 10 А даже, если сомкнуть выходные провода, имитируя короткое замыкание.
- На последнем этапе нужно добавить схему защиты блока питания от подключения ЗУ к аккумулятору неправильной полярности. Это та схема, которая действительно будет создана своими руками и отсутствует в блоке питания компьютера. Чтобы собрать схему, понадобится автомобильное реле на 12 В с 4 клеммами и 2 диода, рассчитанные на ток в 1 А, например, диоды 1N4007. Кроме того, нужно подключить светодиод зеленого цвета. Благодаря диоду можно будет определить состояние зарядки. Если он будет светится, значит, аккумуляторная батарея подключена правильно и идет ее зарядка. Кроме этих деталей, нужно еще взять резистор сопротивлением 1 кОм и мощностью 0,5 Вт. На рисунке изображена схема защиты.
- Принцип работы схемы следующий. Аккумуляторная батарея с правильной полярностью подключается к выходу ЗУ, то есть блоку питания. Реле срабатывает благодаря оставшейся в батарее энергии. После того как сработает реле, АКБ начинает заряжаться от собранного зарядного устройства через замкнутый контакт релюшки БП. Подтверждением зарядки будет светящийся светодиод.
- Чтобы предотвратить перенапряжение, которое возникает во время отключения катушки за счет электродвижущей силы самоиндукции, в схему параллельно реле включается диод 1N4007. Реле лучше приклеивать к радиатору блока питания силиконовым герметиком. Силикон сохраняет эластичность после высыхания, устойчив к термическим нагрузкам, таким как: сжатие и расширение, нагревание и охлаждение. Когда герметик подсохнет, на контакты реле крепятся остальные элементы. Вместо герметика в качестве крепежа можно использовать болты.
- Подбирать провода для зарядного устройства лучше разных цветов, например, красного и черного цвета. Они должны иметь сечение 2,5 кв. мм, быть гибкими, медными. Длина должна составлять не менее метра. На концах провода должны быть оборудованы крокодилами, специальными зажимами, с помощью которых ЗУ подключается к клеммам АКБ. Для закрепления проводов в корпусе собранного устройства, нужно просверлить в радиаторе соответствующие отверстия. Через них нужно продеть две нейлоновые стяжки, которые и будут держать провода.
Готовое зарядное устройство Чтобы контролировать силу тока зарядки, в корпус зарядного устройства можно еще вмонтировать амперметр. Его нужно подключать параллельно к цепи блока питания. В итоге, мы имеем ЗУ, которое мы можем использовать для зарядки аккумуляторной батареи автомобиля и не только.
Заключение
Достоинством данного зарядного устройства является то, что аккумулятор не будет перезаряжаться при использовании прибора и не испортится, как бы долго ни был подключен к ЗУ.
Недостатком данного зарядного устройства является отсутствие каких-либо индикаторов, по которым можно было бы судить о степени заряженности аккумуляторной батареи.
Трудно определить, зарядился аккумулятор или нет. Рассчитать примерное время зарядки можно, воспользовавшись показаниями на амперметре и применив формулу: силу тока в Амперах, помноженную на время в часах. Экспериментально было получено, что на полную зарядку обычного аккумулятора емкостью 55 А/ч необходимо 24 часа, то есть сутки.
В данном зарядном устройстве сохранена функция от перегрузки и короткого замыкания. Но если оно не защищено от неправильной полярности, нельзя подключать зарядник к аккумулятору с неправильной полярностью, прибор выйдет из строя.
Всем привет! Также очень полезным данное устройство будет для зарядки гелевых АКБ, использующихся, например, в ИБП (источниках бесперебойного питания).
Схем подобного устройства в сети множество, но мое внимание привлекла именно эта.
Вкратце: устройство построено по топологии АТ и по принципу действия является стабилизатором тока с ограничением максимального напряжения на уровне 14,4 В. Ток заряда 10-12 А при соответствующем трансформаторе Т21, что более чем достаточно для аккумулятора авто…
Основное достоинство данной схемы, на мой взгляд, в том, что при превышении током заряда установленного уровня, схема работает как стабилизатор тока, снижая выходное напряжение и заряжая АКБ постоянным током.
По достижении установленного уровня напряжения, схема переходит в режим стабилизации напряжения, когда напряжение остается постоянным, а ток постепенно падает практически до нуля. Таким образом, не допускается “перезаряда” батареи…
Рис.1 Схема автоматического ЗУ
Также очень хотелось видеть напряжение и ток зарядки, не смотря на то, что автор схемы ЗУ отказался от индикатора. Были отобраны несколько вариантов вольтамперметр а, но выбор пал на вольтамперметр с ЖК-индикатором. Устройство «умеет» измерять напряжение до 32 В и ток до 12 А.
Рис.2 Вольтамперметр с ЖК-индикатором
В качестве индикатора решил использовать Winstar WH0802A-TMI.
Рис.3 ЖК-индикатор
Рис.4 Плата ЗУ
Плату вольтамперметра пришлось делать самому 🙂
Рис.5 Плата вольтамперметра
Все это дело собрал в кучу
Рис.6 Плата ЗУ в сборе
Рис.7 Вид сбоку
Рис.8 Плата ЗУ
Рис.9 Вольтамперметр
В заключение фото готового устройства:
Рис.10 Индикация после включения ЗУ
Левым регулятором выставляется напряжение. 14,4 В – среднее положение. Регулируется от 13 до 16 В. Правым регулятором устанавливается порог срабатывания защиты устройства…
Рис.11 Зарядка гелевой АКБ
Различных зарядных устройств на основе блока питания гуляет по просторам интернета немало. Вот решил поведать и я об истории развития своей схемы зарядок. Схема создавалась для того, чтобы наш котомобиль в морозы зимой все же продолжал ездить на авто, а собрать мог каждый желающий, мало-мальски радиокот. Основной упор в схемотехнике зарядных устройств -простота переделки. В наш век "китайтизации" электроники и электронной промышленности зачастую проще, дешевле и доступнее взять готовый AT/ATX блок питания и переделать его под любые свои нужды, нежели купить отдельно силовой трансформатор, диоды на мост, тиристор и прочие детали. Сначала поведаю о самом простом (ну уже проще просто не бывает!!!) и надежном зарядном на основе AT блока питания, без индикатора тока (хотя амперметр никто не мешает поставить).
Ну вот, нашли подходящий блок АТ, собранный на TL494. Моем его, чистим, сушим и смазываем вентилятор.
Небольшое отступление.
О качестве комплектующих для АТ и АТХ блоков. Хочу сказать о важном элементе схемы - фильтрующий конденсатор 310 вольт в первичной цепи. От него зависит не только такой параметр как пульсации выходного напряжения с частотой сети под большой нагрузкой, но и, что очень важно - нагрев самих выходных ключей. Если емкости не хватает, то им приходится работать до 35% своего времени на большей ширине импульса, чем при нормальной емкости, так как среднее средневыпрямленное напряжение уже не 310 вольт, а 250 - 260 вольт за счет пульсаций. Контроллеру приходится отрабатывать такие провалы, увеличивая ширину и время открытого состояния транзистора. Следовательно, им приходится работать на большем токе, чем при достаточной емкости. Из этого вытекает: больше ток - больше нагрев - меньше кпд. (Он и так небольшой 60 - 75% в зависимости от блока). Проведя некоторые измерения более древних и очень старых АТ блоков питания и более новых АТХ выяснилось - китайцы совсем совесть потеряли. Если раньше ставили конденсаторы - как на нем написано, так оно и было. То теперь 50% допуск всегда в минус.
Перебрал сотни блоков: Написано 470МКФ, выпаиваешь замеряешь - 300 -330МКФ, даже новый конденсатор - та же история.
Ну, да и ладно, пусть пишут что хотят: Ну, а нам необходимо заменить в АТ блоке, на основе которого мы будем строить зарядку 200МКФ на эти самые 330МКФ, или еще лучше 470МКФ (настоящих 470). Транзисторам легче будет.
С дросселями та же история.
АТ дроссель: 
АТХ дроссель:
Не домотаны, и кольцо меньше... Следствием уменьшения индуктивности дросселя групповой стабилизации будет акустический свист на малых токах (1-2 ампера). Индуктивность этого дросселя рассчитывается, исходя из режима непрерывности тока через него при минимальных нагрузках. При включении блока, он сразу выходит на мощность не менее 150Вт (зависит от компьютера). Через дроссель протекают определённые токи, не менее какой то величины. Дроссель можно рассчитать на это минимальное значение тока, но тогда, при включении без нагрузки, ток через дроссель станет прерывистым, что повлечёт за собой некоторые неприятности... Схема ШИМ регулирования рассчитана для случая непрерывности тока, по этому, при прерывистом токе, регулирование будет сбиваться, дроссель будет петь, напряжения на выходах будут прыгать, вызывая дополнительные токи перезарядки электролитических конденсаторов... Конечно, в данном случае нам на помощь придет цепь RC коррекции обратной связи, но притуплять скорость реакции на изменение напряжения бесконечно нельзя, В какой-то момент TL494 при КЗ просто не успеет снизить ширину импульса и транзисторы выйдут из строя. Этот процесс достаточно быстрый. Поэтому с этим нужно быть осторожнее. Ну ладно, это было лирическое отступление. Продолжим "танец с бубном" с зарядным устройством.
Схема с мягкой характеристикой зарядного тока.
Плата стандартного АТ блока. Смотрим на схему, что надо выпаять (а выпаять надо много-много лишнего), а что запаять, чтобы получить самую простую зарядку для аккумулятора. Схема взята стандартная, стандартного блока АТ и номиналы уже установленных элементов могут существенно отличаться от ваших. Менять их на указанные на схеме НЕ НАДО! Выпаиваем только ставшие ненужными защиты от перенапряжения, канал 5 вольт, канал -12 вольт. В общем, согласно схеме, оставляем следующее.
В итоге чтобы получить полноценную, регулируемую зарядку на 10 ампер и 15,8в с управляемым от тока нагрузки вентилятором, надо добавить всего восемь деталек!!! А именно: заменить два электролита, добавить шунт очень приближенного сопротивления 0,01ома -0,08 ома (например, три сантиметра шунта с китайского мультика - работает отлично). Фото исходного шунта (Авторский донор снят с советской Цэшки):
Резистор на 120ом, на 3,9к, и примерно 18к, переменный резистор на 10к, конденсатор на 10 нано и перевернуть обмотку на дросселе по каналу -5 вольта для вентилятора. Только не забудьте, что вентилятор теперь подключать надо так: красный на корпус, а черный на -5:.-12в. Шунт припаиваем в разрыв косички с силового трансформатора. Когда будете настраивать резистор на 3,9к то его сопротивление подберите по току заряда 10 ампер на реальном аккумуляторе. Вы не поверите - это всё! Это просто небывалая простота переделки практически уже металлолома во вполне достойную вещь! Если диоды по каналу +12в у Вас изначально стояли FR302, то надо заменить на более мощные, например выпаять из более современного ATX блока питания. Причем короткого замыкания он не боится - входит в ограничение тока. А вот переполюсовка подключения к аккумулятору приведет к большому ба-баху! Про "НОУ-ХАУ", уникальную защиту от перегрузки и короткого замыкания будет написано в статье. Цветными кружочками и линиями обозначены добавленные дополнительные элементы.
Настройка: Все включения до полной настройки проводить включая в сеть только последовательно с лампочкой накаливания 60 ватт. Проверяем монтаж.
Настройка канала напряжения.
Подключаем крокодилами мультиметр в режиме измерения напряжении в диапазоне до 200вольт. Включаем в сеть. Напряжение на выходе должно быть в пределах 16 вольт плюс/минус 4 вольта. Если что-то около 5 вольт, значит забыли заменить резистор в цепи контроля напряжения (1 вывод TL494) на 18к. Если около 23-25в, и постепенно без нагрузки нагреваются выходные ключи, то значит в цепи контроля напряжения (1 вывод TL494) обрыв или сопротивление 18к слишком большое, и блок вышел на полную ширину импульса и все равно не может набрать напряжение, для включения обратной связи. Настраиваем подбором этого резистора на напряжение примерно 15,8 - 16,2 вольта. Если вы выставите 14,4 в то акум через примерно 1 час перестанет у вас заряжаться вообще (проверено многократно на разных аккумуляторах).
Настройка канала тока.
Резистор включенный последовательно с регулятором тока временно меняем на подстроечник 22к выставляем его в положение минимального сопротивления. Подключаем крокодилами мультиметр в режиме измерения тока на диапазоне 10 ампер. Включаем в сеть блок через лампочку. Если лампочка вспыхнула и продолжает ярко светиться, значит что-то напутали, проверяем монтаж. Если амперметр показывает ток в пределах от 1 до 4 ампер то все нормально. Выставляем переменный резистор в режим максимального сопротивления, а подстроечным резистором настраиваем ток 15 -16 ампер. Иногда лампочка не дает так настроить, поэтому настройте примерно такой ток. Теперь подключив на выход разряженный аккумулятор и амперметр последовательно, убираем лампочку и включаем в сеть. Подстроечным резистором подстраиваем более точно ток, но уже 10 ампер. Затем подстроечник выпаиваем, меряем и впаиваем постоянный резистор такого же сопротивления. Вентилятор охлаждения должен вращаться с оборотами пропорционально току. Если на максимальном токе или коротком обороты слишком велики (напряжение выше 20 вольт), то необходимо отмотать витков 10 с обмотки минус 5 вольт канала питания вентилятора Напряжение на вентиляторе при подобранных витках должно быть от 6 вольт до 17 вольт. Все, на этом настройка закончена.
У компьютерного блока питания, наряду с такими преимуществами, как малые габариты и вес при мощности от 250 Вт и выше, есть один существенный недостаток – отключение при перегрузке по току. Этот недостаток не позволяет использовать БП в качестве зарядного устройства для автомобильного аккумулятора, поскольку у последнего в начальный момент времени зарядный ток достигает нескольких десятков ампер. Добавление в БП схемы ограничения тока позволит избежать его отключения даже при коротком замыкании в цепях нагрузки.
Зарядка автомобильного аккумулятора происходит при постоянном напряжении . При этом методе в течение всего времени заряда напряжение зарядного устройства остается постоянным. Заряд аккумулятора таким методом в ряде случаев предпочтителен, так как он обеспечивает более быстрое доведение батареи до состояния, позволяющего обеспечить запуск двигателя. Сообщаемая на первоначальном этапе заряда энергия тратится преимущественно на основной зарядный процесс, то есть на восстановление активной массы электродов. Сила зарядного тока в первоначальный момент может достигать 1,5С, однако для исправных, но разряженных автомобильных аккумуляторов такие токи не принесут вредных последствий, а наиболее распространённые БП ATX мощностью 300 – 350 Вт не в состоянии без последствий для себя отдать ток более 16 – 20А.
Максимальный (начальный) зарядный ток зависит от модели используемого БП, минимальный ток ограничения 0,5А. Напряжение холостого хода регулируется и для заряда стартёрного аккумулятора может составлять 14…14,5В.
Вначале необходимо доработать сам БП, отключив у него защиты по превышению напряжений +3,3В, +5В, +12В, -12В, а также удалив неиспользуемые для зарядного устройства компоненты.
Для изготовления ЗУ выбран БП модели FSP ATX-300PAF. Схема вторичных цепей БП рисовалась по плате, и несмотря на тщательную проверку, незначительные ошибки, к сожалению, не исключены.
На рисунке ниже представлена схема уже доработанного БП.
Для удобной работы с платой БП последняя извлекается из корпуса, из неё выпаиваются все провода цепей питания +3,3V, +5V, +12V, -12V, GND, +5Vsb, провод обратной связи +3,3Vs, сигнальная цепь PG, цепь включения БП PSON, питание вентилятора +12V. Вместо дросселя пассивной коррекции коэффициента мощности (установлен на крышке БП) временно впаивается перемычка, провода питания ~220V, идущие от выключателя на задней стенке БП, выпаиваются из платы, напряжение будет подаваться сетевым шнуром.
В первую очередь деактивируем цепь PSON для включения БП сразу после подачи сетевого напряжения. Для этого вместо элементов R49, C28 устанавливаем перемычки. Убираем все элементы ключа, подающего питание на трансформатор гальванической развязки Т2, управляющего силовыми транзисторами Q1, Q2 (на схеме не показаны), а именно R41, R51, R58, R60, Q6, Q7, D18. На плате БП контактные площадки коллектора и эмиттера транзистора Q6 соединяются перемычкой.
После этого подаем ~220V на БП, убеждаемся в его включении и нормальной работе.
Далее отключаем контроль цепи питания -12V. Удаляем с платы элементы R22, R23, C50, D12. Диод D12 находится под дросселем групповой стабилизации L1, и его извлечение без демонтажа последнего (о переделке дросселя будет написано ниже) невозможно, но это и не обязательно.
Удаляем элементы R69, R70, C27 сигнальной цепи PG.
Включаем БП, убеждаемся в его работоспособности.
Затем отключается защита по превышению напряжения +5В. Для этого выв.14 FSP3528 (контактная площадка R69) соединяется перемычкой с цепью +5Vsb.
На печатной плате вырезается проводник, соединяющий выв.14 с цепью +5V (элементы L2, C18, R20).
Выпаиваются элементы L2, C17, C18, R20.
Включаем БП, убеждаемся в его работоспособности.
Отключаем защиту по превышению напряжения +3,3В. Для этого на печатной плате вырезаем проводник, соединяющий выв.13 FSP3528 с цепью +3,3V (R29, R33, C24, L5).
Удаляем с платы БП элементы выпрямителя и магнитного стабилизатора L9, L6, L5, BD2, D15, D25, U5, Q5, R27, R31, R28, R29, R33, VR2, C22, C25, C23, C24, а также элементы цепи ООС R35, R77, C26. После этого добавляем делитель из резисторов 910 Ом и 1,8 кОм, формирующий из источника +5Vsb напряжение 3,3В. Средняя точка делителя подключается к выв.13 FSP3528, вывод резистора 931 Ом (подойдёт резистор 910 Ом) — к цепи +5Vsb, а вывод резистора 1,8 кОм — к «земле» (выв. 17 FSP3528).
Далее, не проверяя работоспособность БП , отключаем защиту по цепи +12В. Отпаиваем чип-резистор R12. В контактной площадке R12, соединённой с выв. 15 FSP3528 сверлится отверстие 0,8 мм. Вместо резистора R12 добавляется сопротивление, состоящее из последовательно соединённых резисторов номинала 100 Ом и 1,8 кОм. Один вывод сопротивления подсоединяется к цепи +5Vsb, другой – к цепи R67, выв. 15 FSP3528.
Отпаиваем элементы цепи ООС +5V R36, C47.
После удаления ООС по цепям +3,3V и +5V необходимо пересчитать номинал резистора ООС цепи +12V R34. Опорное напряжение усилителя ошибки FSP3528 равно 1,25В, при среднем положении регулятора переменного резистора VR1 его сопротивление составляет 250 Ом. При напряжении на выходе БП в +14В, получаем: R34 = (Uвых/Uоп — 1)*(VR1+R40) = 17,85 кОм, где Uвых, В – выходное напряжение БП, Uоп, В – опорное напряжение усилителя ошибки FSP3528 (1,25В), VR1 – сопротивление подстроечного резистора, Ом, R40 – сопротивление резистора, Ом. Номинал R34 округляем до 18 кОм. Устанавливаем на плату.
Конденсатор C13 3300х16В желательно заменить на конденсатор 3300х25В и такой же добавить на место, освободившееся от C24, чтобы разделить между ними токи пульсаций. Плюсовой вывод С24 через дроссель (или перемычку) соединяется с цепью +12V1, напряжение +14В снимается с контактных площадок +3,3V.
Включаем БП, подстройкой VR1 устанавливаем на выходе напряжение +14В.
После всех внесённых в БП изменений переходим к ограничителю. Схема ограничителя тока представлена ниже.
Резисторы R1, R2, R4…R6, соединённые параллельно, образуют токоизмерительный шунт сопротивлением 0,01 Ом. Ток, протекающий в нагрузке, вызывает на нём падение напряжения, которое ОУ DA1.1 сравнивает с опорным напряжением, установленным подстроечным резистором R8. В качестве источника опорного напряжения используется стабилизатор DA2 с выходным напряжением 1,25В. Резистор R10 ограничивает максимальное напряжение, подаваемое на усилитель ошибки до уровня 150 мВ, а значит, максимальный ток нагрузки до 15А. Ток ограничения можно рассчитать по формуле I = Ur/0,01, где Ur, В – напряжение на движке R8, 0,01 Ом – сопротивление шунта. Схема ограничения тока работает следующим образом.
Выход усилителя ошибки DA1.1 подсоединён с выводом резистора R40 на плате БП. До тех пор, пока допустимый ток нагрузки меньше установленного резистором R8, напряжение на выходе ОУ DA1.1 равно нулю. БП работает в штатном режиме, и его выходное напряжение определяется выражением: Uвых=((R34/(VR1+R40))+1)*Uоп. Однако, по мере того, как напряжение на измерительном шунте из-за роста тока нагрузки увеличивается, напряжение на выв.3 DA1.1 стремится к напряжению на выв.2, что приводит к росту напряжения на выходе ОУ. Выходное напряжение БП начинает определяться уже другим выражением: Uвых=((R34/(VR1+R40))+1)*(Uоп-Uош), где Uош, В – напряжение на выходе усилителя ошибки DA1.1. Иными словами, выходное напряжение БП начинает уменьшаться до тех пор, пока ток, протекающий в нагрузке, не станет чуть меньше установленного тока ограничения. Состояние равновесия (ограничения тока) можно записать так: Uш/Rш=(((R34/(VR1+R40))+1)*(Uоп-Uош))/Rн, где Rш, Ом – сопротивление шунта, Uш, В – напряжение падения на шунте, Rн, Ом – сопротивление нагрузки.
ОУ DA1.2 используется в качестве компаратора, сигнализируя с помощью светодиода HL1 о включении режима ограничения тока.
Печатная плата и схема расположения элементов ограничителя тока
Несколько слов о деталях и их замене. Электролитические конденсаторы, установленные на плате БП FSP, имеет смысл заменить на новые. В первую очередь в цепях выпрямителя дежурного источника питания +5Vsb, это С41 2200х10V и С45 1000х10V. Не забываем о форсирующих конденсаторах в базовых цепях силовых транзисторов Q1 и Q2 – 2,2х50V (на схеме не показаны). Если есть возможность, конденсаторы выпрямителя 220В (560х200V) лучше заменить на новые, большей ёмкости. Конденсаторы выходного выпрямителя 3300х25V должны быть обязательно с низким ЭПС – серии WL или WG, в противном случае они быстро выйдут из строя. В крайнем случае, можно поставить б/у конденсаторы этих серий на меньшее напряжение – 16В.
Прецизионный ОУ DA1 AD823AN «rail-to-rail» как нельзя кстати подходит к данной схеме. Однако его можно заменить на порядок более дешёвым ОУ LM358N. При этом стабильность выходного напряжения БП будет несколько хуже, также придется подбирать номинал резистора R34 в меньшую сторону, поскольку у этого ОУ минимальное выходное напряжение вместо нуля (0,04В, если быть точным) 0,65В.
Максимальная суммарная рассеиваемая мощность токоизмерительных резисторов R1, R2, R4…R6 KNP-100 равна 10 Вт. На практике лучше ограничиться 5 ваттами – даже при 50% от максимальной мощности их нагрев превышает 100 градусов.
Диодные сборки BD4, BD5 U20C20, если их действительно стоит 2шт., менять на что-либо более мощное не имеет смысла, обещанные производителем БП 16А они держат хорошо. Но бывает так, что в действительности установлена только одна, и в этом случае необходимо либо ограничиться максимальным током в 7А, либо добавить вторую сборку.
Испытание БП током 14А показало, что уже спустя 3 минуты температура обмотки дросселя L1 превышает 100 градусов. Долговременная безотказная работа в таком режиме вызывает серьёзное сомнение. Поэтому, если подразумевается нагружать БП током свыше 6-7А, дроссель лучше переделать.
В заводском исполнении обмотка дросселя +12В намотана одножильным проводом диаметром 1,3 мм. Частота ШИМ – 42 кГц, при ней глубина проникновения тока в медь составляет около 0,33 мм. Из-за скин-эффекта на данной частоте эффективное сечение провода составляет уже не 1,32 мм 2 , а только 1 мм 2 , что недостаточно для тока в 16А. Иными словами, простое увеличение диаметра провода для получения большего сечения, а следовательно, уменьшения плотности тока в проводнике неэффективно для этого диапазона частот. К примеру, для провода диаметром 2 мм эффективное сечение на частоте 40 кГц только 1,73мм 2 , а не 3,14 мм 2 , как ожидалось. Для эффективного использования меди намотаем обмотку дросселя литцендратом. Литцендрат изготовим из 11 отрезков эмалированного провода длиной 1,2м и диаметром 0,5мм. Диаметр провода может быть и другим, главное, чтобы он был меньше удвоенной глубины проникновения тока в медь – в этом случае сечение провода будет использовано на 100%. Провода складываются в «пучок» и скручиваются с помощью дрели или шуруповёрта, после чего жгут продевается в термоусадочную трубку диаметром 2 мм и обжимается с помощью газовой горелки.
Готовый провод целиком наматывается на кольцо, и изготовленный дроссель устанавливается на плату. Наматывать обмотку -12В смысла нет, индикатору HL1 «Питание» какой-либо стабилизации не требуется.
Остаётся установить плату ограничителя тока в корпус БП. Проще всего её прикрутить к торцу радиатора.
Подключим цепь «ООС» регулятора тока к резистору R40 на плате БП. Для этого вырежем часть дорожки на печатной плате БП, которая соединяет вывод резистора R40 с «корпусом», а рядом с контактной площадкой R40 просверлим отверстие 0,8мм, куда будет вставлен провод от регулятора.
Подключим питание регулятора тока +5В, для чего припаяем соответствующий провод к цепи +5Vsb на плате БП.
«Корпус» ограничителя тока присоединяется к контактным площадкам «GND» на плате БП, цепь -14В ограничителя и +14В платы БП выходят на внешние «крокодилы» для подключения к аккумулятору.
Индикаторы HL1 «Питание» и HL2 «Ограничение» закрепляются на месте заглушки, установленной вместо переключателя «110V-230V».
Скорее всего, в вашей розетке отсутствует контакт защитного заземления. Вернее, контакт, может быть, и есть, а вот провод к нему не походит. Про гараж и говорить нечего… Настоятельно рекомендуется хотя бы в гараже (подвале, сарае) организовать защитное заземление. Не стоит игнорировать технику безопасности. Это иногда заканчивается крайне плачевно. Тем, у кого розетка 220В не имеет контакта заземления, оборудуйте БП внешней винтовой клеммой для его подключения.
После всех доработок включаем БП и корректируем подстроечным резистором VR1 требуемое выходное напряжение, а резистором R8 на плате ограничителя тока – максимальный ток в нагрузке.
Подключаем к цепям -14В, +14В зарядного устройства на плате БП вентилятор 12В. Для нормальной работы вентилятора в разрыв провода +12В, либо -12В, включаются два последовательно соединённых диода, которые уменьшат напряжение питания вентилятора на 1,5В.
Подключаем дроссель пассивной коррекции коэффициента мощности, питание 220В от выключателя, прикручиваем плату в корпус. Фиксируем нейлоновой стяжкой выходной кабель зарядного устройства.
Прикручиваем крышку. Зарядное устройство готово к работе.
