Показать содержимое по тегу: ATX

Наши друзья меньшие (Китайцы) заполонили рынок электроники, но не всегда они бывают добросовестные, но многие дорогие модели компьютерных блоков питания достойные в своем классе. Но все-же большинство блоков питания, как я их называю кастрированные, то есть когда печатная плата была разработана под одни элементы, а в ней впаяны другие, и не все, особенно это по по входным фильтрам, их почти никогда нет в дешевых моделях.

Структурная схема ATX

Главный недостаток всех дешевых БП

 

осциллограмма напряжений +5В дешевого БП.

Второй недостаток

На Рис.2 участок №1 – статическая нагрузка. Участок №2 – HDD в режиме чтение/запись. Характерны провалы напряжения питания +12В. Величина и длительность провала зависит от параметров фильтра блока питания и мощности HDD. Следствие: из-за нестабильности шины питания +12В жесткий диск начинает хлопать головами по "блинам". Появляются бэды. Глюки утройств питающихся от шины +12В (ISA карты, COM порты)

 

Как с этим бороться

Рассмотрим фильтр блока питания.

Рис.3 Фильтр (какой он есть)

 

В большинстве АТ блоках фильтр для шины питания +5В состоит из двух электролитических конденсаторов 1000мкФх10В. Для шины питания +12В одного конденсатора 1000мкФх16В. Для импульсных блоков питания емкость фильтрующих конденсаторов берётся из расчета 500..1000мкФ на 1А тока нагрузки. В нашем случае получаем для шины +5В максимальный ток нагрузки составит 4А. Для шины питания +12В максимальный ток нагрузки составит 2А.
В большинстве случаев аварийная ситуация не возникает. Но вот при использовании даже одного HDD типа IBM DPTA 7200RPM (или с аналогичным энергопотреблением) наблюдались вышеуказанные глюки.

Рис.4 Фильтр. (какой он должен быть)

 

Для этой схемы (Рис.4) справедливы следующие параметры: шина +5В – максимальный динамический ток нагрузки 20А.
Шина +12В – максимальный динамический ток нагрузки 8А.

Электролитические конденсаторы устраняют нестабильность по току. Керамические (2.2мкФ 3..6шт.) устраняют импульсные выбросы напряжения. Рекомендуется серия с низким сопротивлением для импульсных токов (кажись так называется). Каждая фирма маркирует их посвоему. Из того, что можно достать в Питере - например Hitano, серия EXR, рабочая температура до 105 цельсия. Для +5В - две штучки 2200мкФ или 3300мкФ 6,3 или 10В (нужно смотреть габариты, производители БП очень сильно ужимают место). С керамикой ничего посоветовать не могу. Из того что видел отличаются только ТКЕ и точностью ( например +80 -50% ). Думаю в фильтрах такого рода это не принципиально. Тут чем больше емкость, тем лучше. Наверное лучше брать SMD (бескорпусную) и паять с обратной стороны платы прямо на проводники. По поводу катушек в выходных фильтрах: если нет опыта намотки - лучше не эксперементировать. Если есть возможность купить, то можно попробовать. Или выпаять из мертвого БП. С катушками на выходе - нужно быть очень осторожным. Блок проверять только нагружая на резисторы.

 

После модернизации фильтра смотрим осциллограмму

 

После модернизации фильтра осциллограмма шина +5В

Так выглядит под нагрузкой "поверхность" напряжения брендового блока питания. Присутствуют выбросы напряжения, но они незначительны (много меньше допустимой нормы) и с увеличением нагрузки практически не увеличиваются. Суммарная емкость (мой вариант) электролитических конденсаторов 6800мкФ. Керамических конденсаторов 1.5мкФ (всё что было под рукой). Для интереса был протестирован блок питания АТХ фирмы PowerMan из корпуса InWin A500 – осциллограмма похожая, но выбросы напряжения отсутствуют.

 

Комбинированная нагрузка 50% (2 и более HDD)

На Рис.6 участок 2 соответствует динамической нагрузке.
Емкость фильтра – один конденсатор 4700мкФх25В (HDD в режиме чтение/запись). Максимальная помеха не более 100мВ. Блок питания АТХ фирмы PowerMan показал примерно тотже результат.

 

Безопасность/надёжность высоковольтной части БП

Осциллограмма сетевого напряжения

 

Работа нескольких РС без фильтра

 

Кто-то скажет: "ну а нам всё равно - гадит наш РС в сеть или нет. Ну сэкономили на сетевом фильтре, ну и что." Возможно вас убедит следующая осциллограмма.

Работа в сети (220В) некоторых мощных потребителей

На Рис.9 участок №1 – работа мощного перфоратора. Участок №2 – включение мощного индуктивного потребителя (например холодильник или пылесос). Включение индуктивной нагрузки всегда сопровождается мощным всплеском напряжения. Напряжение импульсной помехи рассчитывается по следующей формуле:

Где:  - сопротивление контактов в момент размыкания.  - сопротивление контура цепи 220В.  - напряжение сети (220В). 

Нетрудно догадаться, что числитель всегда больше чем знаменатель. На осциллограмме (Рис.9) участок 2 - присутствует "провал" сетевого напряжения длительностью 20..500мсек (характерно для включения в сеть потребителей с реактивным характером сопротивления). От коротких провалов напряжения спасает UPS (минимальное время включения бесперебойника 4мсек). Это хорошо если он есть. Возможно понадобится увеличить емкость высоковольтного фильтра постоянного тока (на Рис.10 – электролиты 680х250V).Обычно установлены 220х200V. При потребляемой мощности 100Ватт запаса емкости (220х200V) хватает на 70..100мсек. Если увеличивать емкость до 680..1000мкФх200В, то не забудьте заменить диодную сборку RS205 (2A 500V) на RS507 (5A 700V)!!! Обязательно наличае терморезистора 4,7 ... 10 Ом на 10А. На терморезисторах обычно экономят. Ставят обычное сопротивление 1 Ом, 1Ватт

 

Сетевой фильтр + выпрямитель

Из всех элементов в схеме фильтра обычного БП присутствует только терморезистор PS405L и предохранитель (самое необходимое). Иногда ставят симметричный трансформатор (на схеме – 5mH). Само собой - выпрямитель RS205 и высоковольтный фильтр постоянного тока (2 электролита 220х200В). 

 

Увеличение КПД

Замена мощных ключевых транзисторов

Менять будем импортные биполярные KSE13007 (или NT405F, 2SC3306) на наш советский полевик КП948А.

схема включения полевого транзистора.

 

Такой вариант годится для АТХ блоков питания, т.к. запуск блока происходит от отдельного маломощного источника питания. Для АТ блоков такая схема не годится. Поэтому я оставил обвязку транзистора как есть, добавив 15В стабилитрон (как показано на схеме Рис.11). Стабилитроны ставить необзятельно, т.к. прямое напряжение на затворе не превышает 1В (прямой диод), а напряжение его обратного пробоя не более 10В, Конденсаторы 1мкФх50v (Рис.12) стоит ставить керамические (если ставится задача повышения надёжности), высыхание этих электролитов (особенно рядом с горячим радиатором) является основной причиной выхода блока питания из строя, так как недостаточно резко запираются силовые транзисторы.

 

 Рекомендуемая схема включения КП948А для блока АТ

 

Не знаю почему – но у меня работает. Падение мощности на транзисторах уменьшается на 3..5Ватт. Хотя стабилитроны я всётаки оставил. Как следствие – перестает греться.

Выпрямительные диоды

 

Мощные выпрямительные диоды ставим на нормальные радиаторы. Подойдёт радиатор от CPU - пилим пополам. Одна половинка на +5В выпрямитель. Вторая - для +12В выпрямителя. Рекомендуют также силовые диодные сборки заменить на наши советские диоды КД2998А. Радиаторы - увеличить. Всё! Теперь вентилятор из БП можно выкинуть. При этом нарушается нормальный теплообмен внутри корпуса. Но если это БП для маршрутизатора – то греться внутри корпуса особо нечему. Если это файловый сервер – тогда на свой страх и риск. Хотя Manowar Manowar'ыч утверждает, что у него переделанный АТХ блок питания нагружен на 2HDD 7200RPM + УНЧ и всё это хозяйство работает без вентилятора. 

 

Полный набор функций ШИМ-управления
Выходной втекающий или вытекающий ток каждого выхода …..200мА
Возможна работа в двухтактном или однотактном режиме
Встроенная схема подавления сдвоенных импульсов
Широкий диапазон регулировки Выходное опорное напряжение……5В +-05%
Просто организуемая синхронизация

Особенности:

• Полный набор функций ШИМ-управления
• Выходной втекающий или вытекающий ток каждого выхода …..200мА
• Возможна работа в двухтактном или однотактном режиме
• Встроенная схема подавления сдвоенных импульсов
• Широкий диапазон регулировки
• Выходное опорное напряжение…………………………………….5В +-05%
• Просто организуемая синхронизация

Общее описание:

1114ЕУ3/4 – TL494

Специально созданные для построения ИБП, микросхемы TL493/4/5 обеспечивают разработчику расширенные возможности при конструировании схем управления ИБП. Приборы TL493/4/5 включают в себя усилитель ошибки, встроенный регулируемый генератор, компаратор регулировки мертвого времени, триггер управления, прецизионный ИОН на 5В и схему управления выходным каскадом. Усилитель ошибки выдает синфазное напряжение в диапазоне от –0,3…(Vcc-2) В. Компаратор регулировки мертвого времени имеет постоянное смещение, которое ограничивает минимальную длительность мертвого времени величиной порядка 5%.

Допускается синхронизация вcтроенного генератора, при помощи подключения вывода R к выходу опорного напряжения и подачи входного пилообразного напряжения на вывод С, что используется при синхронной работе нескольких схем ИБП.

Независимые выходные формирователи на транзисторах обеспечивают возможность работы выходного каскада по схеме с общим эмиттером либо по схеме эмиттерного повторителя. Выходной каскад микросхем TL493/4/5 работает в однотактном или двухтактном режиме с возможностью выбора режима с помощью специального входа. Встроенная схема контролирует каждый выход и запрещает выдачу сдвоенного импульса в двухтактном режиме.

Приборы, имеющие суффикс L, гарантируют нормальную работу в диапазоне температур -–5…85С, с суффиксом С гарантируют нормальную работу в диапазоне температур 0…70С. 

Структурная схема:

Цоколевка корпуса:

Предельные значения параметров:

Напряжение питания…………………………………………………………….41В

Входное напряжение усилителя………………………………………...(Vcc+0.3)В

Выходное напряжение коллектора…………………………………………...…41В

Выходной ток коллектора………………………………………………….…250мА

Общая мощность рассеивания в непрерывном режиме……………………….1Вт

Рабочий диапазон температур окружающей среды:

-c суффиксом L………………………………………………………………-25..85С

-с суффиксом С………………………………………………………………..0..70С

Диапазон температур хранения ………………………………………..-65…+150С

Функциональное описание:

Микросхема TL494 представляет из себя ШИМ-контролер импульсного источника питания, работающий на фиксированной частоте, и включает в себя все необходимые для этого блоки. Встроенный генератор пилообразного напряжения требует для установки частоты только двух внешних компонентов R и С. Частота генератора определяется по формуле:

Модуляция ширины выходных импульсов достигается сравнением положительного пилообразного напряжения, получаемого на конденсаторе С, с двумя управляющими сигналами (см. временную диаграмму ). Логический элементы ИЛИ-НЕ возбуждает выходные транзисторы Q1 и Q2 только тогда, когда линия линия тактирования встроенного триггера находится в НИЗКОМ логическом состоянии. Это происходит только в течение того времени, когда амплитуда пилообразного напряжения выше амплитуды управляющих сигналов. Следовательно повышение амплитуды управляющих сигналов вызывает соответствующее линейное уменьшение ширины выходных импульсов. Под управляющими сигналами понимаются напряжения производимые схемой регулировки мёртвого времени (вывод 4), усилители ошибки (выводы 1, 2, 15, 16) и цепью обратной связи (вывод 3).

Вход компаратора регулировки мертвого времени имеет смещение 120мВ, что ограничивает минимальное мертвое время на выходе первыми 4% длительности цикла пилообразного напряжения. В результате максимальная длительность рабочего цикла составляет 96% в том случае, если вывод 13 заземлен, и 48% в том случае, если на вывод 13 подано опорное напряжение.

Увеличит длительность мертвого времени на выходе, можно подавая на вход регулировки мертвого времени (вывод 4) постоянное напряжение в диапазоне 0..3,3В. ШИМ-компаратор регулирует ширину выходных импульсов от максимального значения, определяемого входом регулировки мертвого времени, до нуля, когда напряжение обратной связи изменяется от 0,5 до 3,5В. Оба усилителя ошибки имеют входной диапазон синфазного сигнала от –0,3 до (Vcc-2,0)В и могут использоваться для считывания значений напряжения или тока с выхода источника питания. Выходы усилителей ошибки имеют активный ВЫСОКИЙ уровень напряжения и объеденины функцией ИЛИ на неинвертирующем входе ШИМ-компаратора. В такой конфигурации усилитель, требующий минимального времени для включения выхода, является доминирующим в петле управления. Во время разряда конденсатора С на выходе компаратора регулировки мертвого времени генерируется положительный импульс, который тактирует триггер и блокирует выходные транзисторы Q1 и Q2. Если на вход выбора режима работы подается опорное напряжение (вывод 13), триггер непосредственно управляет двумя выходными транзисторами в противофазе (двухтактный режим), а выходная частота равна половине частоты генератора. Выходной формирователь может также работать в однотактном режиме, когда оба транзистора открываются и закрываются одновременно, и когда требуется максимальный рабочий цикл не превышающий 50%. Это желательно, когда трансформатор имеет звенящую обмотку с ограничительным диодом, используемым для подавления переходных процессов. Если в однотактном режиме требуются большие токи, выходные транзисторы могут работать параллельно. Для этого требуется замкнуть на землю вход выбора режима работы ОТС, что блокирует выходной сигнал от триггера. Выходная частота в этом случае будет равна частоте генератора.

Микросхема TL494 имеет встроенный источник опорного напряжения на 5,0В, способный обеспечить вытекающий ток до 10мА для смещения внешних компонентов схемы. Опорное напряжение имеет погрешность 5% в диапазоне рабочих температур от 0 до 70С.

Вчера сидел испытывал Зарядное устройство на микроконтроллере, сделанный на основе ATX все работало пока не начал он пищать и резко без всяких признаком погиб смертью храбрых. При первом осмотре не смог обнаружить неисправность и тут я полез у googlа спрашивать и вот что он мне выдал.

Проверка высоковольтной части блока питания ATX

Для начала проверяем: предохранитель, защитный терморезистор, катушки, диодный мост, электролиты высокого напряжения, силовые транзисторы Т2, Т4, первичную обмотку трансформатора, элементы управления в базовой цепи силовых транзисторов.
Первыми обычно сгорают силовые транзисторы. Лучше заменить на аналогичные: 2SC4242, 2SC3039, КТ8127(А1-В1), КТ8108(А1-В1) и т.п. Элементы в базовой цепи силовых транзисторов.(проверить резисторы на обрыв). Как правило, если сгорает диодный мост (диоды звонятся накоротко), то соответственно от поступившего в схему переменного тока вылетают электролиты высокого напряжения. Обычно мост - это RS205 (2А 500В) или хуже. Рекомендуемый - RS507 (5А 700В) или аналог. Ну и последним всегда горит предохранитель.
И так: все нерабочие элементы заменены. Можно приступить к безопасным испытаниям силовой части блока. Для этого понадобится трансформатор с вторичной обмоткой на 36В. Подключаем как показано на Рис.2. На выходе диодного моста должно быть напряжение 50..52В. Соответственно на каждом электролите высокого напряжения будет половина от 50..52В. Между эмиттером и коллектером каждого силового транзистора также должна быть половина от 50..52В.

Проверка источника дежурного питания

Источник дежурного питания служит для питания TL494CN и +5VSB. Как правило выходят из строя Т11, D22, D23, C30. Также следует проверить первичные и вторичную обмотки трансформатора.

Проверка схемы управления

Для этого понадобится стабилизированный блок питания 12В. Подключаем к схеме испытуемого ИБП как показано на схеме рис.1 и смотрим наличае осциллограмм на соответсвующих выводах. Показания осциллографа снимать относительно общего провода.

Проверка силовых транзисторов

Проверку режимов работы в принципе можно и не делать. Если первые два пункта пройдены, то на 99% можно считать БП исправным. Однако, если силовые транзисторы были заменены на другие аналоги или если вы решили заменить биполярные транзисторы на полевые (напрмер КП948А, цоколёвка совпадает), то необходимо проверить как транзистор держит переходные процессы. Для этого необходимо подключить испытуемый блок как показано на рис.2. Осциллограф отключить от общего провода! Осциллограммы на коллекторе силового транзистора измерять относительно его эмиттера (как показано на рис.5, напряжение будет меняться от 0 до 51В). При этом процесс перехода от низкого уровня к высокому должен быть мгновенным (ну или почти мгновенным) то во многом зависит от частотных харрактеристик транзистора и демпферных диодов (на рис.5 FR155. аналог 2Д253, 2Д254). Если переходной процесс происходит плавно (присутствует небольшой наклон), то скорее всего уже через несколько минут радиатор силовых транзисторов очень сильно нагреется. (при нормальной работе - радиатор длжен быть холодный).

Проверка выходных параметров блока питания

После всех вышеперечисленных работ необходимо проверить выходные напряжения блока. Нестабильность напряжения при динамической нагрузке, собственные пульсации и т.п. Можно на свой страх и риск воткнуть испытуемый блок в рабочую системную плату или собрать схему рис. 6.

Данная схема собирается из резисторов ПЭВ-10. Резисторы монтировать на алюминиевый радиатор (для этих целей очень хорошо подходит швеллер 20х25х20). Блок питания без вентилятора не включать! Также желательно обдувать резисторы. Пульсации смотреть осциллографом непосредственно на нагрузке (от пика до пика должно быть не более 100 мВ, в худшем случае 300 мВ). Вообще не рекомендуется нагружать БП более 1/2 заявленной мощности (например: если указано, что БП 200 Ватт, то нагружать не более 100 Ватт).

В дополнение ко всему выше написаному предлагаю скачать отличную подборку принципиальных схем компьютерных блоков питания ATX. Более 35 схем находятся в архиве. Многие производители копируют друг у друга блоки питания, поэтому есть шанс наткнуться на ту схему, которую вы ищете. Принципиальные схемы БП таких фирм как: Codegen, Microlab, InWIN, Power Link, JNC, Sunny, и много других. Так же в архиве Вы найдете информацию по ремонту компьютерных БП.

Профессиональный ремонт

Скачать архив со схемами БП можно здесь.

Схема импульсного стабилизатора ненамного сложней обычного, используемого в трансформаторных блоках питания, но более сложная в настройке.

Поэтому недостаточно опытным радиолю­бителям, не знающим правил работы с высоким напряжением (в частности, никогда не работать в одиночку и никогда не настраивать включенное уст­ройство двумя руками — только одной!), не рекомендую повторять эту схему.

На рис. 1 представлена электрическая схема импульсного стабилизатора напряжения для зарядки сотовых телефонов.

Название: Импульсные источники питания. Теоретические основы проектирования и руководство по практическому применению

Автор: Мэк Р.

Количество страниц: 272

Издательство: М.: ИД «Додэка-ХХI», nep. с англ., серия «Силовая электроника»

Год издания: 2008

Внешняя ссылка для скачивания: http://narod.ru/disk/18519369000/R_Mek_IIP.djvu.html

Импульсные источники питания (ИИП) быстро идут на смену устаревшим линейным источникам питания благодаря своей высокой производительности, улучшенной стабилизации напряжения и малым габаритам. В книге подробно обсуждаются фундаментальные теоретические принципы и методы проектирования импульсных источников питания и приводятся сведения, знание которых не только поможет инженерам оптимизировать выбор серийных источников питания для своих проектов, но и позволит им разрабатывать собственные оригинальные схемы ИИП. Книга ориентирована на читателей, желающих глубже вникнуть в суть работы импульсных источников питания и их проектирования, не забираясь при этом в математические «дебри».

Особое внимание уделяется выбору соответствующих компонентов, таких, как дроссели и трансформаторы, с учётом обеспечения безопасной и надёжной работы схем ИИП. На примере предложенных автором оригинальных проектов иллюстрируются те или иные компромиссы, к которым непременно приходится прибегать при разработке импульсных источников питания. Рассматриваются как сетевые источники питания, так и преобразователи постоянного напряжения (DC/DC).
Книга охватывает все основные схемы импульсных источников питания, включая обратноходовые и прямоходовые преобразователи, мостовые, понижающие, повышающие и комбинированные схемы. В качестве примеров приведены практические схемы 220-вольтового сетевого импульсного источника питания и 110-вольтового источника бесперебойного питания.