Modyfikacja zasilacza ATX

atx_supply_icon

Wiele starych zasilaczy komputerowych typu At lub ATX już dawno straciło swoje walory użytkowe. W obecnych czasach ich moce oraz jakość zdecydowanie nie są już wystarczające. Zazwyczaj tego rodzaju zasilacze lądują w koszu (choć nie powinny) lub służą jako „dawcy organów” dla innych układów elektronicznych. Jednak ich moc może być zadowalająca w innych zastosowaniach. Czemu więc nie zafundować im drugiej młodości?

Każdy dobrze wie, że zasilacz komputerowy dostarcza kilku ściśle określonych napięć o różnych wydajnościach prądowych. W starszych zasilaczach większą obciążalność posiadały gałęzie o niższym woltażu, które często są niewystarczające do alternatywnych zastosowań.

W Internecie można znaleźć wiele opisów przeróbek zasilaczy komputerowych. Istnieją one bardziej jako przepisy, zbiór pewnych wytycznych, gdyż budowa każdego egzemplarza (nawet opartego o ten sam sterownik) może być różna. Do tego wszystkiego postanowiłem dorzucić swój opis choć nie sądzę, że będzie on w jakimkolwiek stopniu odkrywczy.

Do wykonania własnej przeróbki zasilacza komputerowego skłoniła mnie potrzeba chwili, a konkretnie moment, w którym pewnego chłodnego poranka okazało się, iż akumulator w moim aucie odmówił posłuszeństwa. Co prawda, nie jest jeszcze bardzo zimno, a sprawdzany przeze mnie pobór prądu instalacji samochodu mieści się w akceptowalnych granicach. Mając na uwadze powyższe kwestie, można wysnuć wniosek, że akumulator powoli traci swoje parametry. Sprawa zdaje się być jeszcze bardziej nieprzyjemna gdy pomyślę, że wspomniany akumulator jest jeszcze na gwarancji (więc nie jest stary), która w większości przypadków reklamowania akumulatorów pozostaje jedynie zwykłym papierkiem. Koniec końców, akumulator musiałem ładować  moim zasilaczem o wydajności 5A, gdyż nie posiadam dedykowanego prostownika. Trochę to trwało, czemu więc nie mogło być szybciej? Niestety, o ile wydajność prądowa zasilacza komputerowego jest większa niż wspomnianego zasilacza, o tyle największym dostępnym napięciem 12V nie naładuje się akumulatora samochodowego.

Początkowo do przeróbki był przeznaczony zasilacz ATX o mocy 300W jednak ostatecznie zdecydowałem się na wykorzystanie starego zasilacza AT o mocy 200W. Ten drugi posiada zdecydowanie prostszą budowę, co nie było bez znaczenia podczas pracy. Opis dotyczy więc zasilacza AT niemniej jednak przeróbka ATX nie różni się zbyt wiele.

Pracą zasilacza komputerowego, będącego w rzeczywistości przetwornicą, steruje pewien układ scalony. Rozwiązań jest co najmniej kilka. Mój zasilacz pracował pod kontrolą sterownika TL494, który można spotkać pod wieloma nazwami (TL494 = KIA494 = DBL494 = KA7500). To rozwiązanie jest chyba najprostsze do wprowadzania modyfikacji. Nie wgłębiając się w szczegóły budowy i funkcjonalności układu TL494 (po te informacje odsyłam do noty katalogowej), jego działanie polega na monitorowaniu napięcia wyjściowego i takim sterowaniu tranzystorów po stronie wysokonapięciowej, aby pozostało ono na stabilnym, wcześniej ustalonym poziomie. Zadaniem tym zajmuje się jeden z  wbudowanych wzmacniaczy błędów. W zależności od jakości zasilacza komputerowego, stabilizacji podlegają różne napięcia: od pojedynczego 5V do pełnego wachlarza napięć wyjściowych dostarczanych przez układ.

atx_supply_01

Na rysunku przedstawiono fragment schematu zasilacza komputerowego ATX. Jak widać posiada on stabilizację napięć 3V3, 5V oraz 12V. Poprzez dzielniki rezystorowe napięcia wyjściowe podawane są na wejście nieodwracające jednego ze wzmacniaczy błędów. Na wejście odwracające podana jest połowa napięcia Vref, które wynosi 5V. Zerowy błąd wzmacniacza błędu wystąpi jedynie w przypadku wystąpienia na obu wejściach wzmacniacza takiego samego napięcia. Wynika z tego, że chcąc uzyskać na wyjściu pożądane napięcie, należy tak dobrać wartość dzielnika, aby na wejściu nieodwracającym wystąpiło napięcie równe 2,5V. Więc istnieje możliwość uzyskania teoretycznie dowolnego napięcia wyjściowego. Jego zakres jest ograniczony z dołu napięciem wejścia odwracającego, a od góry napięciem zasilania VCC układu regulacji. Najsensowniejszym rozwiązaniem wydaje się modyfikacja napięcia wyjściowego na linii 12V.

Początkowo przerabiany przeze mnie zasilacz komputerowy miał służyć jednie do ładowania akumulatorów samochodowych. Jednak dobrze byłoby mieć możliwość uzyskiwania dodatkowych napięć: 13V8 stosowanych często w układach pracujących w instalacjach samochodowych (wzmacniacze, CB), 12V stosowanych do zasilania szerokiej gamy układów elektronicznych (np. listwy LED, ładowarki modelarskie). Rozwiązanie to zespolony przełącznik pozwalający wybrać jedno z aktualnie potrzebnych napięć wyjściowych. Niestety, jakość i trwałość takich przełączników zazwyczaj pozostawia wiele do życzenia. Wybór padł więc na płynną regulację z wykorzystaniem zwykłego potencjometru. Jeśli natomiast zasilacz będzie wykorzystywany do zasilania układów jednym napięciem, warto pozostać przy rozwiązaniu dzielnika zbudowanego jedynie z rezystorów. Bezpieczniejszym wariantem jest zastosowanie elementu regulacyjnego w gałęzi dzielnika podłączonej do masy. Co prawda, jest to mało prawdopodobne, jednak jakakolwiek awaria potencjometru spowoduje podanie – na wejście nieodwracające wzmacniacza błędu – napięcia wyjściowego, które z pewnością będzie większe niż na wejściu odwracającym. W takim wypadku układ regulacji zacznie bezpiecznie obniżać napięcie wyjściowe. W przypadku zastosowania potencjometru w gałęzi dzielnika podłączonej do napięcia wyjściowego i jego uszkodzenia, wzmacniacz błędu zostanie wyłączony i napięcie wyjściowe przestanie być monitorowane. Aby nie eksperymentować zbyt wiele z doborem wartości rezystorów potrzebnych do wykonania dzielnika, warto wykorzystać nieco matematyki. Dla dzielników przedstawionych na rysunku należy rozwiązać układ równań:

atx_supply_02

atx_supply_equal

Uwy to wartość napięcia na wyjściu odwracającym wzmacniacza błędu. W przedstawionym przypadku wynosić będzie ono 2,5V. Uwe1 to górny zakres, a Uwe2 to dolny zakres regulacji napięcia wyjściowego. Te wartości wraz z wartością potencjometru POT ustala się odgórnie, wartości R1 i R2 oblicza się oraz dobiera najbliższe wartości z typoszeregów. Ustalony przeze mnie zakres regulacji to 10-17V. Warto wybrać go tak, aby nie był zbyt duży, gdyż charakterystyka regulacji napięcia wyjściowego jest nieliniowa i trudnym staje się ustawienie pożądanego napięcia wyjściowego w końcowym zakresie regulacji. Należy również pamiętać, że o ile zakładane napięcie wyjściowe ma być większe niż 15V, o tyle należy koniecznie wymienić kondensatory elektrolityczne na wyjściu na inne o odpowiednio większym napięciu pracy!

Po dokonaniu opisanej przeróbki można uzyskać pełnoprawny zasilacz o regulowanym napięciu wyjściowym w założonym zakresie i dużej wydajności prądowej. Można się tutaj zastanowić czy nie warto wzbogacić zasilacz o funkcję ograniczenia prądowego. W najprostszy sposób można je wykonać w oparciu o drugi wzmacniacz błędu. W oryginalnej aplikacji układu TL494 nie jest on aktywny (zostaje wyłączony poprzez podanie na wejście nieodwracające niższego napięcia niż na wejście odwracające).

atx_supply_03

 

Na rysunku przedstawiono przykładowe rozwiązanie. Pomiar prądu obciążenia realizowany jest w ujemnej gałęzi zasilania. Rezystor pomiarowy Rp należy dobrać z uwzględnieniem płynącego prądu oraz mocy jaka będzie się na nim wydzielać. Jeśli w gotowym zasilaczu wykorzystany będzie nawet najprostszy amperomierz, warto zastanowić się nad wykorzystaniem jego bocznika w roli rezystora pomiarowego. R2 ogranicza regulację od dołu, R1 od góry. R3 zabezpiecza wejście wzmacniacza błędu. Zaznaczone na rysunku napięcie 5V można pobrać z generatora napięcia odniesienia wbudowanego w układ TL494. Przy doborze rezystorów należy pamiętać o maksymalnej obciążalności wyjścia referencyjnego, zaś samego dobóru wartości dokonać można podobnie jak w przypadku budowy regulatora napięcia. Należy również zaznaczyć, że zwarcie ujemnego bieguna zasilacza z masą układu (najczęściej obudową) skutecznie eliminuje funkcję ograniczenia prądowego.

Czasem do monitorowania prądu wyjściowego stosowane jest specjalne uzwojenie transformatora sterującego pracą tranzystorów po stronie wysokiego napięcia. Napięcie uzwojenia jest proporcjonalne do płynącego prądu i można je z powodzeniem wykorzystać do budowy układu ograniczenia/zabezpieczenia prądowego. Niestety, nie każdy zasilacz posiada taką możliwość.

Kolejnym ważnym zadaniem jest wyłączenie wszystkich zabezpieczeń w zasilaczu. Najczęściej realizowane są one poprzez monitorowanie poboru prądu oraz napięć na wyjściach zasilacza. W wypadku wykrycia niewłaściwej pracy (np. zwarcie) specjalnie wykonany obwód podaje napięcie około 5V na wejście DTIM (pin 4) wyłączając przetwornice. Aby po dokonanych przeróbkach zasilacz pracował należy odłączyć obwód zabezpieczający poprzez przecięcie ścieżki. Wejście DTIM należy podłączyć do masy poprzez rezystor nie większy niż 100k. Należy również pamiętać, że po tym zabiegu zasilacz zostanie pozbawiony wszystkich zabezpieczeń!

Mając już wykonane wszystkie potrzebne układy regulacji należy jeszcze usunąć elementy zastosowane w innych gałęziach zasilacza poza tą wykorzystywaną. Warto również zamienić diody w wykorzystanej gałęzi na najmocniejsze zastosowane w zasilaczu. Należy również pamiętać o konieczności wymiany kondensatora elektronicznego, stosowanego na wyjściu przetwornicy jeśli ten posiada dopuszczalne napięcie pracy niższe niż docelowe napięcie na wyjściu zasilacza. Można się również pokusić o odwinięcie z dławika wyjściowego wszystkich niewykorzystywanych uzwojeń. Na rysunku przedstawiono elementy, które należy usunąć.

atx_supply_04

W wielu zasilaczach ATX napięcie 5V SB wymagane jest do poprawnego załączenia przetwornicy. Nie należy więc usuwać elementów z jego linii.

Po opisanych wyżej przygotowaniach, nadchodzi czas na pierwsze uruchomienie zasilacza. I tutaj zaczyna się robić niebezpiecznie. Ten etap należy wykonać jedynie w przypadku całkowitej pewności poprawnego wykonania wszystkich przeróbek. W pierwszej kolejności należy podłączyć zasilacz szeregowo z żarówką 100W do sieci energetycznej. Potem należy podłączyć do wyjścia żarówkę samochodową. Jedynie w przypadku poprawnej pracy zasilacza można dalej kontrolować jego parametry pracy.

atx_supply_05

Panel przedni miał być ładny, jednak okazało się, że już po jego wykonaniu zmieniłem pierwotnie zakładany zakres regulacji napięciowej stąd „łatka” pod potencjometrem. Co zaś tyczy się amperomierza to pokazał on na co go stać. Klasa dokładności 2,5 to i tak chyba pobożne życzenia jego producenta. Nie dość, że charakterystyka niekoniecznie liniowa, to wskazania sporo odbiegają od rzeczywistości. Nie przejmując się tym za bardzo wyskalowałem go ponownie.

 

Pamiętaj:

! W zasilaczu występują groźne dla zdrowia i życia napięcia zasilania!
! W żadnym wypadku nie pochylaj się nad uruchamianym zasilaczem. W najgorszym wypadku kondensatory elektrolityczne mogą eksplodować.
! Jeśli nie posiadasz dostatecznej wiedzy i doświadczenia nie dokonuj żadnej przeróbki zasilacza!
! Wszystkie przeróbki wykonujesz na własną odpowiedzialność. Ten opis należy traktować jako opis zaleceń podczas ingerencji w zasilacze komputerowe!

 

Kategoria: Elektronika

Dodaj komentarz