Главная » Электроника для авто
Призовой фонд
на июль 2017 г.
1. Осциллограф DSO138
Паяльник
2. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
3. 200 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Зарядное устройство на основе блока питания ATX

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.

Фото платы блока питания

На рисунке ниже представлена схема уже доработанного БП.

Схема FSP доработанная

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.

Перемычки

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.

Отключаем контроль цепи питания -12V

Удаляем элементы R69, R70, C27 сигнальной цепи PG.

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.

Защита по превышению напряжения  5В

На печатной плате вырезается проводник, соединяющий выв.14 с цепью +5V (элементы L2, C18, R20).

Вырезаем проводник

Выпаиваются элементы L2, C17, C18, R20.

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).

Вырезаем проводник

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).

Удаляем элементы выпрямителя

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.

Отключаем защиту по цепи  12В

Отпаиваем элементы цепи ООС +5V R36, C47.

Цепь ООС

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.

4-96-14.jpg

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.

4-96-15.jpg

Включаем БП, подстройкой VR1 устанавливаем на выходе напряжение +14В.

После всех внесённых в БП изменений переходим к ограничителю. Схема ограничителя тока представлена ниже.

Схема ограничителя

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 (под "утюг") и схема расположения элементов ограничителя тока изображена на рисунках ниже.

Печатная плата ограничителя

Расположение элементов ограничителя

Фото платы ограничителя

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 мм2, а только 1 мм2, 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 2мм эффективное сечение на частоте 40 кГц только 1,73мм2, а не 3,14 мм2, 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 2мм и обжимается с помощью газовой горелки.

Жгут проводов

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.

4-96-21.jpg

Остаётся установить плату ограничителя тока в корпус БП. Проще всего её прикрутить к торцу радиатора.

Установка платы ограничителя тока

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.

4-96-23.jpg

Подключим питание регулятора тока +5В, для чего припаяем соответствующий провод к цепи +5Vsb на плате БП.

Припаиваем провод

«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.

4-96-25.jpg

Индикаторы HL1 «Питание» и HL2 «Ограничение» закрепляются на месте заглушки, установленной вместо переключателя «110V-230V».

Индикаторы

Тумблер

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.

Винтовая клемма

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.

Подключение вентилятора

Подключаем дроссель пассивной коррекции коэффициента мощности, питание 220В от выключателя, прикручиваем плату в корпус. Фиксируем нейлоновой стяжкой выходной кабель зарядного устройства.

Фиксация хомутом

Прикручиваем крышку. Зарядное устройство готово к работе.

Готовое зарядное устройство

В заключение стоит отметить, что ограничитель тока будет работать с БП ATX (или AT) любого производителя, использующего ШИМ-контроллеры TL494, КА7500, КА3511, SG6105 или им подобным. Разница между ними будет заключаться лишь в методах обхода защит.

Ниже вы можете скачать печатную плату ограничителя в формате PDF и DWG (Autocad)

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
DA1 Операционный усилитель
AD823
1 Замена на LM358NПоиск в FivelВ блокнот
DA2 Линейный регулятор
LM317L
1 Поиск в FivelВ блокнот
VD1 Выпрямительный диод
1N4148
1 Поиск в FivelВ блокнот
C1 Конденсатор0.047 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
C2 Конденсатор0.01 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
C3, C5 Конденсатор0.22 мкФ2 Поиск в FivelВ блокнот
C4 Электролитический конденсатор220 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
R1, R2, R4-R6 Резистор
0.05Ом 0.5Вт
5 Поиск в FivelВ блокнот
R3, R7 Резистор
2 кОм
2 Поиск в FivelВ блокнот
R8 Подстроечный резистор100 Ом1 Поиск в FivelВ блокнот
R9 Резистор
2 МОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R10 Резистор
750 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
R11 Резистор
270 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: Изменена: 26.02.2014 0 3
Я собрал 0 3
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 4.4 Проголосовало: 3 чел.

Комментарии (116) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Xt1280 #
Здравствуйте, у меня случилась беда. До этого по вашей статье блок был переделан в лабораторный, диапазон 3-20В. Все прекрасно работало, блок прекрасно держал длительную нагрузку близкую к максимальной. НО в ходе экспериментов блок перестал запускаться, пока искал причину, заметил, что радиатор силовых транзисторов сильно греется (но не предпринял никаких действий). Через непродолжительное время транзисторы 2sc2625 сгорели с большим фейерверком. Заменил транзисторы на новые 2sc2625, заменил резисторы в базовой цепи, так как они были в обрыве, вместо сгоревшего предохранителя впаял лампу. Блок начал запускаться, но только если выходное напряжение установлено на минимум. Если же установить выходное напряжение на некоторое значение отличное от минимума блок запускается на секунду и видимо уходит в защиту. Подскажите пожалуйста куда копать.
Ответить
0
Rpetrovich #
Некоторое время блок использую без схемы ограничения тока, вот собрал схему, но она не работает, а именно операционник, постоянно на выходах 4.5В, и с подпаянным к блоку проводом ООС блок не работает. Отпаял провод ООС и резистор повесил на землю как было раньше и начал мерять напряжения на операционнике: 2-0.15в, 3-0.047в, 1-4.52в, операционник (AD823AN)не работает? Схему перепроверял несколько раз, питание не перепутал 5в как положено, второй канал операционника тоже не работает, пробовал закручиванием опорного напряжения в 0, диод ограничения не загорается, что это может быть?
Ответить
0
Валерий #
Я собрал схему блока пока без ограничителя. Все вроде работает. Но при нагрузке линии галогенкой уходит в защиту. Какой порог нагрузки должен быть у защиты без ограничителя тока?
Ответить
-2

[Автор]
Kampfkatze #
Порог срабатывания защиты регулируется подстроечным резистором VR3, и в зависимости от конкретной модели может лежать в пределах 15...26А. Вы можете установить максимум под свои нужды.
Ответить
0
Александр #
А можно использовать конденсаторы большей емкости чем 3300х16V, например 10000х16V или что то будет работать не так?
Ответить
0
Валерий #
Собрал ограничитель на LM358 все вроде работает регулируется, только диод всегда горит и не тухнет.
Ответить
0
Андрей #
Собрал схему ограничения на AD823AN получил тот же результат как Rpetrovich. Переделал на LM358. Все заработало как положено, разве что при ограничении тока блок питания слегка "сверчит". Вместо сопротивлений использовал шунт на 20А и увеличил сопротивление R10 до 1,8К. Огромное спасибо автору!
Ответить
0
Roman- #
Хочу сделать с регулировкой тока, но не могу найти переменный резистор R8 на 100 Ом. Как изменить схему стабилизации тока?
Ответить
-2

[Автор]
Kampfkatze #
Оставьте неизменным отношение сопротивлений R10/R8. Если есть R8 на килоом, то R10 будет 7,5 кОм. Однако, при больших номиналах сопротивлений возможно негативное влияние ВЧ помех от источника на схему ограничения тока. В этом случае провода, соединяющие R8 с платой желательно поместить в экранирующую оплётку, которую следует заземлить на самой плате ограничителя тока.
Ответить
0
Вадим #
А для DA1.2 не требуется никакой отрицательной обратной связи?
Ответить
-2

[Автор]
Kampfkatze #
DA1.2 работает в качестве компаратора. ООС не нужна.
Ответить
0
Дмитрий #
Доброго времени суток! Спасибо за статью благодаря вам я переделал свой БП ATX в лабораторный заменив R34 на переменный, но БП иногда сверчит или щелкает несмотря на то что все провода учавствующие в ОС экранированны, как с этим боротся? И еще проблем: VR3 выкрутил на максимум, однако при подключении нагрузки с большим начальным током БП уходит в защиту, не смотря на ограничение тока, как будто защита срабатывает раньше чем ограничение по току
Ответить
0
Дмитрий #
Подскажите как определить неисправность.... Долгое время не использовал устройство. Сегодня понадобилось. Подключил сначала аккумулятор( может нельзя его первым). Включаю результат никакой. Красная лампочка светится и все. Снимаю нагрузку... Красная лампочка вентилятор не крутится на выходе 1.25В - 1.3В. Как правильно локализовать проблемму откуда копать, а то я в этом чайник? Собирал все благодаря подробной инструкции и фото.
Ответить
0
Александр #
У меня блок питания с доп платой, сделал всё как написано, но на выходе у меня всего 0,3А подскажите в чем причина? Я не силен в радиотехнике и мне нужна ваша помощь.
Ответить
0
Евгений #
У меня вот что - напряжение 18 вольт, а ток больше 2.5 не поднимается, срабатывает защита, где копать?
И ещё - можно вместо вашего блока стабилизации тока, поставить транзистор между R40 и минусом чтобы управлять шимом?
Ответить
0
Андрей-77 #
Кто может знает как делать регулировку на блок питания Fsp 350W пусть даже 0-12в остаётся подскажите?
Ответить
0
Виталий #
Спасибо автору. Сработало с пол-пинка. Шунт- с полметра провода 2.5мм скручен плотно в кольцо (настроен под индикатор м4203). Выход ОУ Lm358 зашунтировал емкостью 470мкф. Сгладились до минимума импульсы ограничителя (установил 8А, 4-15.5V). Исчезли все шумы ATX при ограничении тока и уход в защиту. В итоге потрачено - ATX 300р, стрелочный индикатор 100р., пару занимательных вечеров.
Ответить
0
Сергей #
Не горит светодиод защиты, хотя сама защита работает на ура. Диод моргает при срабатывании и тухнет сразу. При установке тока в ноль светодиод горит постоянно, а при других режимах просто моргает один раз при переходе на стабилизацию тока. Помогите кто может.
Ответить
0
doremif44 #
Форумчане скажите пожалуйста подойдет ли блок FSP ATX-350PAF для проведения с ним манипуляций описанной в этой статье? Просто полный ноль в данном вопросе, а тут вроде все по полочкам расписано и с фотками (для нубов вроде меня самое-то).
Ответить
«12
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется сила тока?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Мультиметр Mastech MS8268
Мультиметр Mastech MS8268
Конструктор: DDS генератор сигналов Мультиметр Mastech MS8239C
вверх