Нестандартное использование компьютерного источника питания

В практике радиолюбителя часто возникает необходимость в легком и компактном источнике питания с выходным током до 20 А, при напряже­нии на нагрузке 5…15 В. О том, как переделать стандартный компьютерный ИП в такой источ­ник, рассказано в этой статье.

Мощный источник питания предлагается полу­чить из компьютерного ИП GoldenPower моделей LC-B250ATX, LC-B350ATX, а также InWin IP-P300AQ2, IP-P350AQ2, IP-P400AQ2, IP-P350GJ20 и других ана­логичных выполненных на ИМС типа 2003.

Большой плюс компьютерного ИП (далее – ИП ПК) в том, что он стабильно работает при измене­нии сетевого напряжения от 180 до 250 В (неко­торые экземпляры работают и при большем раз­бросе напряжений). От ИП ПК мощностью 200 Вт реально получить полезный ток нагрузки 15… 17 А, а в кратковременном режиме – до 22 А. У ком­пьютерных ИП с мощностью 350 Вт ток в нагруз­ке пропорционально возрастает.

Компьютерные ИП типового ряда АТХ12 (Figur 1), предназначенные для использования в ПК на базе процессоров Pentium IV (выполнены на микросхемах 2003, AT2005Z, SG6105, КА3511, LPG-899, DR-B2002, IW1688) содержат меньшее количество дискретных элементов на плате и имеют меньшую стоимость, чем построенные на основе популярной ИМС TL494.

Отличительная особенность ИП этого типа – 24-контактный разъем и 4 дополнительных кон­такта в виде отдельного штекера. Можно ожидать, что в перспективе «бюджетные» компьютерные ИП будут выполняться на основе этих или подоб­ных микросхем других фирм-производителей. Однако сложность в том, что логотипа фирмы-производителя на корпусе микросхемы 2003 нет и поиск информации о ней затруднен. Тем важнее передать наработанный опыт переделки и ремон­та таким ИП всем заинтересованным читателям.

ИП ПК можно применять не только по прямому назначению, но и в виде источников питания для широкого спектра электронных конструкций, тре­бующих для своей работы постоянное напряжения 5 и 12 В. Путем незначительной переделки, опи­санной ниже, сделать это легко. Приобрести ИП ПК можно отдельно, как в магазине, так и на рынке (бывший в употреблении за символическую цену). Этим ИП ПК выгодно отличаются от всех других промышленных вариантов источника питания.

В блоке питания компьютера GoldenPower JNC моделей LC-B250ATX и LC-B350ATX, а также InWin IP-P300AQ2, IP-P350AQ2, IP-P400AQ2, IP-P350GJ20 установлена микросхема 2003 IFF LFS 0237Е, в иных встречаются BAZ7822041H, 2003 BAY05370332H, DR-B2002, SG6105. Все эти мик­росхемы конструктивно отличаются друг от друга назначением выводов и «начинкой», но принцип работы у них аналогичный ИМС 2003 IFF LFS 0237Е (далее – 2003), представляющей собой І1ІИМ (широтно-импульсный модулятор сигна­лов) в корпусе DIP-16.

Описание и принцип работы

Напряжение питания Vcc (вывод 1) на микро­схему U2 поступает от источника дежурного на­пряжения +5V_SB. На отрицательный вход усили­теля ошибки IN микросхемы (вывод 4) поступает сумма выходных напряжений ИП +3,3 В, +5 В и +12 В, сумматор выполнен соответственно на ре­зисторах R57, R60, R62. Управляемый стабили­трон микросхемы U2 используется в схеме оптронной обратной связи в источнике дежурного напряжения +5V_SB, второй стабилитрон ис­пользуется в схеме стабилизации выходного на­пряжения +3,3V.

Назначение выводов микросхемы 2003 приве­дено в табл. 1.

Таблица 1

Обозначение вывода	Номер вывода	Выполняемая функция
Vcc	1	Напряжение питания, подключается к дежурному источнику+5V_SB
PSon	2	Вход сигнала PS_ON, управляющего работой БП: PSon=0, БП включен, присутствуют все выходные напряжения; PSon=1, БП выключен, присутствует только дежурное напряжение +5V_SB
V33	3	Вход напряжения +3,3 В
V5	4	Вход напряжения +5 В
PR	5	Вход для организации защиты БП
V12	Sechs	Вход напряжения +12 В
OP1/OP2	8/7	Выходы управления двухтактным полумостовым преобразователем БП
PG	9	Тестирование. Выход с открытым коллектором сигнала PG (Power Good): PG=0, одно или несколько выходных напряжений не соответствуют норме; PG=1, выходные напряжения БП находятся в заданных пределах
Fb1	10	Катод управляемого стабилитрона
Vref1	11	Управляющий электрод управляемого стабилитрона
GND	12	Общий провод
COMP	13	Выход усилителя ошибки и отрицательный вход компаратора ШИМ
IM	14	Отрицательный вход усилителя ошибки
SS	15	Положительный вход усилителя ошибки, подключен к внутреннему источнику Uref=2,5 В. Вывод используется для организации «мягкого старта» преобразователя БП
Ri	16	Вход для подключения внешнего резистора 75 кОм

Схема управления (СУ) выходным полумостовым преобразователем ИП выполнена по двух­тактной схеме на транзисторах Q1, Q2 (обозначе­ние на печатной плате) типа Е13009 и трансфор­маторе Т3 типа EL33-ASH (Figur 2), по стандарт­ной схеме, применяемой в компьютерных ИП. Взаимозаменяемые транзисторы – MJE13005, MJE13007, MJE13009 (фирмы Motorola) выпуска­ют многие зарубежные фирмы-производители, поэтому вместо аббревиатуры MJE могут присут­ствовать в маркировке транзистора символы ST, РНЕ, KSE, НА, MJF и другие.

Для питания СУ используется отдельная об­мотка трансформатора дежурного режима Т2 типа EE-19N. Чем большую мощность имеет трансформатор ТЗ (чем толще провод исполь­зован в обмотках), тем больше выходной ток всего ИП ПК. В различных печатных платах, ко­торые мне приходилось ремонтировать, «раска­чивающие» транзисторы имели наименование 2SC945 и Н945Р, 2SC3447, 2SC3451, 2SC3457, 2SC3460(61), 2SC3866, 2SC4706, 2SC4744, BUT11A, BUT12A, BUT18A, BUV46, MJE13005, а обозначение на плате Q5 и Q6. При этом на плате всего 3 (!) транзистора. Также и сама (единствен­ная) микросхема 2003 IFF LFS 0237Е обозначена U2, при этом на плате нет ни одного обозначения U1 или U3. Однако оставим эту странность в обо­значении элементов на печатных платах «на со­вести китайского производителя». Сами обозна­чения не принципиальны. Главное отличие рас­сматриваемых ИП типа LC-B250ATX – наличие на плате одной микросхемы типа 2003 IFF LFS 0237Е и внешний вид платы, соответствующий рис.2.

В микросхеме применен управляемый стаби­литрон (выводы 10, 11), аналогичный TL431. Он используется для стабилизации цепи питания 3,3 В. Причем из практики моего ремонта ИП ПК рассматриваемых моделей, именно это является самым слабым местом в компьютерном ИП. Прежде чем заменять микросхему 2003 рекомен­дую сначала проверить эту цепь.

Методика простого тестирования АТХ блоков питания на микросхеме 2003

Если ИП не запускается, нужно в первую оче­редь снять крышку корпуса (рис.2) и проверить оксидные конденсаторы и дру­гие элементы на печатной пла­те внешним осмотром.

Оксидные (электролитичес­кие) конденсаторы явно подле­жат замене, если их корпуса вздуты (как показано на Figur 3) и если они имеют сопротивле­ние менее 100 кОм – опреде­ляют «прозвонкой» омметром, к примеру, М830.

Вторым этапом проверяют диодные сборки.

Как быстро восстановить «убитый» ИП на микросхеме 2003

Одна из часто встречающихся неисправнос­тей ИП на основе микросхемы 2003 – отсутствие стабильного запуска. Запуск производится кноп­кой Power на передней панели системного блока, при этом контакты кнопки замыкаются и вывод 9 микросхемы U2 (2003 и аналогичной) соединяет­ся с «корпусом» (общим проводом). В «косе» про­водов это, как правило, зеленый и черный прово­да. Самое простое восстановление сводится к отсоединению от печатной платы вывода 9 мик­росхемы U2. Теперь ИП ПК включается стабильно путем нажатия «черной» клавиши на его корпусе. Этот метод хорош тем, что позволяет и далее без ремонта (который не всегда экономически оп­равдан) использовать морально устаревший компьютерный ИП или тогда, когда ИП использу­ется не по назначению.

Проверка срабатывания защиты по току

Закоротите тонким проводом, к примеру, МГТФ-0,08 шину+12 В на корпус (общий провод). При этом выходное напряжение ИП должно про­пасть.

Чтобы оно восстановилось, выключите ИП на пару минут (для разряда высоковольтных конден­саторов в ИП) и удалите замыкающую перемычку. Включите ИП снова – он заработает в штатном режиме.

Увеличение мощности ИП Art LC-B250ATX

Изменения в плате ИП ПК

На печатной плате (рис.2) установлены два высоковольтных оксидных (электролитических) конденсатора 220 мкФ 200 В. Для улучшения фильтрации, ослабления импульсных помех и, в итоге, для обеспечения устойчивости компью­терного ИП к максимальным нагрузкам эти кон­денсаторы заменяют конденсаторами большей емкости, к примеру, 680 мкФ 350 В.

Замена оксидных конденсаторов и установка вентилятора

Напряжение на обкладках оксидного конденса­тора в устройствах ИП ПК порядка 200 В, емкость в диапазоне 200…400 мкФ. Китайский производи­тель (VITO, Feron и другие) устанавливает, как пра­вило, самые дешевые пленочные конденсаторы, не заботясь ни о температурном режиме, ни о на­дежности устройства. Оксидный конденсатор в данном случае применяется в устройстве ИП в ка­честве высоковольтного фильтра питания, поэтому он должен быть высокотемпературным (105°С).

Несмотря на рабочее напряжение, указан­ное на таком конденсаторе 250…400 В (с запасом, как и положено), он все равно довольно быстро «сдает»… высоковольтные конденсато­ры фирм KX, CapXon, HCY CD11GH и ASH-ELB043 – это высоковольтные оксидные кон­денсаторы, специально разработанный для применения в электронных устройствах пита­ния. Если не удалось обнаружить неисправные конденсаторы, внешним осмотром, следующим шагом все равно выпаивают оксидные конден­саторы на шине +12 В, вместо них устанавлива­ют конденсаторы большей емкости – 4700 мкФ 25 В. Участок печатной платы ИП ПК с оксидными конденсаторами, подлежащими замене, по казан на Figur 4.

Вентилятор аккуратно снимаем и устанавлива­ем наоборот, так чтобы поток воздуха был внутрь, а не наружу. Это нововведение улучшает охлаждение радиоэле­ментов, в итоге повыша­ет надежность устройст­ва при длительной экс­плуатации. Капля ма­шинного масла, аккурат­но нанесенная на вращающиеся детали вентилятора (между крыльчаткой и осью электродвигателя), не помешает, но при этом значительно уменьшает шум от вращения.

Замена диодных сборок более мощными

На печатной плате ИП ПК диодные сборки ус­тановлены на радиаторах, их вид и участок платы показан на Figur 5.

В центре установлена сборка UF1002Г (на линии 12 В), справа, рядом, на этом радиаторе установлена диодная сборка D92-02, обеспечива­ющая напряжение питания 5 В. Если это напряже­ние не нужно, данную сборку можно выпаять. D92-02 рассчитана на ток до 20 А и напряжение 200 В, поэтому она вполне подходит для установ­ки вместо UF1002 (ток до 10 А).

Von Figur 6 показан внешний вид диодных сбо­рок UF1002Г (корпус Т0-220) и более мощной D92-02 (корпус ТО-247).

Диодную сборку фирмы FUJI D92-02 можно заменить S16C40C, S15D40C, S30D40C, 40CPQ060, 30CPQ45, 30CPQ60, PSR16C40CT, S20C40C, SBL2040CT, SAC/D95-04 (напряжение до 400 В), 20FL2CZ51A (300 В), 2SC2625, SB3040PT (ток 30 А), S30D40C (40 В). У диодов с барьером Шотки меньше падение напряжения и, соответственно, нагрев.

Особенность замены в том, что «штатная» ди­одная сборка по выходу (шина 12 В) UF1002Г имеет полностью пластмассовый корпус из ком­позита, поэтому крепится к общему радиатору с использованием термопасты. А диодная сборка FUJI D92-02 (и аналогичные) имеет металличес­кую пластину в корпусе, что предполагает устанавливать ее на радиатор через обязательную изолирующую прокладку и диэлектрическую шайбу под винт.

Причина выхода из строя диодных сборок UF1002Г – в выбросах напряжения на диодах с амплитудой, увеличивающейся при работе ИП под нагрузкой. При малейшем превышении допу­стимого обратного напряжения диоды Шотки по­лучают необратимый пробой, поэтому рекомен­дуемая замена более мощными диодными сбор­ками, в случае перспективного использования ИП ПК с мощной нагрузкой, оправдана.

Выводы выходного напряжения

Выводим две клеммы из ИП для подключения внешней нагрузки. Я сделал это с помощью двух (одинаковой длины) отрезков провода сетевого питания компьютерного ИП и подключил к клеммнику все три предварительно пропаянные жилы в каждом проводнике для уменьшения по­тери мощности в проводниках, идущих от ИП к нагрузке (Figur 7).

Подойдет и другой электрический многожиль­ный медной кабель, к примеру, ПВСН 2×2,5, где 2,5, т.е. с сечением каждого проводника 2,5 мм².

Также можно не выводить провода на клемм- ник, а выход 12 В подключить в корпусе ИП ПК к неиспользуемому разъему сетевого кабеля мо­нитора ПК.

Особенность ИП на микросхеме 2003 и приоритет защиты

Сигнал, уровень которого пропорционален мощности нагрузки преобразователя ИП, снима­ется со средней точки первичной обмотки разде­лительного трансформатора Т3, далее через диод D11 и резистор R35, он поступает на корректирую­щую цепочку R42R43R65C33, после которой пода­ется на вывод PR микросхемы. Поэтому в данной схеме устанавливать приоритет защиты по какому-либо одному напряжению затруднительно, так как для этого пришлось бы сильно изменить схему.

Как повысить выходное напряжение ИП?

Регулируемое выходное напряжение бывает очень полезно. К примеру, для питания от ком­пьютерного ИП электронных устройств для лег­кового автомобиля, у которого напряжение в бортовой сети 12,5…14,2 В (при работающем двигателе).

Чем больше уровень питающего напряжения, тем больше выходная мощность автомобильного электронного устройства. Особенно это важно для радиостанций. Для примера рассмотрим адаптацию популярной радиостанции (трансиве­ра) к нашему ИП LC-B250ATX – повышение напря­жения по шине 12 В до 13,5…13,8 В.

Припаиваем подстроечный резистор, к при­меру, СП5-28А (желательно с индексом «А» в обо­значении, т.е. с линейной характеристикой) со­противлением 18…22 кОм между выводом 6 мик­росхемы U2 и шиной +12 В.

На выход +12 В устанавливаем автомобиль­ную лампочку мощностью 5… 12 Вт в качестве эк­вивалента нагрузки (можно подключить и посто­янный резистор 5… 10 Ом с мощностью рассея­ния от 15 Вт и выше).

Включаем ИП, к шине +12 В подключаем вольтметр и контролируем напряжение. Враще­нием движка переменного резистора устанавли­ваем выходное напряжение 13,8 В.

Выключаем питание и замеряем омметром получившееся сопротивление подстроечного ре­зистора. Затем между шиной +12 В и выводом 6 микросхемы U2 припаиваем постоянный резис­тор соответствующего сопротивления. Таким же образом можно скорректировать напряжение по выходу +5 В. При этом резистор подключают к выводу 4 микросхемы 2003 IFF LFS 0237Е.

Переделанные указанным образом компью­терные ИП работают годами в режиме 24 часа в сутки с полной нагрузкой.

Fachliteratur

1. А. Шмелёв. Зарядные устройства для авто­мобильного аккумулятора на основе компьютер­ных БП типа АТ и АГХ // Электрик. – 2016. – №11. – С.38.

Autor: Андрей Кашкаров, г. Санкт-Петербург