Переделка блока питания компьютера в зарядное устройство. Как из блока питания компьютера сделать зарядное устройство автомобиля

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.

Введение.

Скопилось у меня много компьютерных БП, отремонтированных в качестве тренировки этого процесса, но для современных компьютеров уже слабоватых. Что с ними делать?

Решил несколько переделать в ЗУ для зарядки 12В автомобильных аккумуляторов.

Вариант 1.

Итак: начали.

Первым мне подвернулся под руку Linkworld LPT2-20. У этого зверька оказался ШИМ на м/с Linkworld LPG-899. Посмотрел даташит, схему БП и понял – элементарно!

Что оказалось просто шикарно – она питается от 5VSB, т.е наши переделки никак не повлияют на режим её работы. Ноги 1,2,3 используются для контроля выходных напряжений 3,3В, 5В и 12В соответственно в пределах допустимых отклонений. 4-я нога тоже является входом защиты и используется для защиты от отклонений -5В, -12В. Нам все эти защиты не просто не нужны, а даже мешают. Поэтому их надо отключить.

По пунктам:

Стадия разрушения на этом окончена, пора переходить к созиданию.

По большому счету ЗУ у нас уже готово, но в нем нет ограничения зарядного тока (хотя защита от КЗ работает). Для того чтобы ЗУ не давало на аккумулятор столько «сколько влезет» – добавляем цепь на VT1, R5, C1, R8, R9, R10. Как она работает? Очень просто. Пока падение напряжения на R8 подаваемое на базу VT1 через делитель R9, R10 не превышает порог открывания транзистора – он закрыт и не влияет на работу устройства. А вот когда он начинает открываться, то к делителю на R4, R6, R12 добавляется ветка из R5 и транзистора VT1, меняя тем самым его параметры. Это приводит к падению напряжения на выходе устройства и, как следствие, к падению зарядного тока. При указанных номиналах, ограничение начинает работать примерно с 5А, плавно понижая выходное напряжение с ростом тока нагрузки. Настоятельно рекомендую эту цепь не выбрасывать из схемы, иначе, при сильно разряженном аккумуляторе ток может быть настолько большим, что сработает штатная защита, или вылетят силовые транзисторы, или шоттки. И зарядить свой аккумулятор вы не сможете, хотя сообразительные автолюбители догадаются на первом этапе включить автомобильную лампу между ЗУ и аккумулятором чтобы ограничить зарядный ток.

VT2, R11, R7 и HL1 занимается «интуитивной» индикацией тока заряда. Чем ярче горит HL1 – тем больше ток. Можно не собирать, если нет желания. Транзистор VT2 – должен быть обязательно германиевый, потому что падение напряжения на переходе Б-Э у него значительно меньше, чем у кремниевого. А значит, и открываться он будет раньше чем VT1.

Цепь из F1 и VD1, VD2 обеспечивает простейшую защиту от переполюсовки. Очень рекомендую сделать её или собрать другую на реле или чём-нибудь ещё. Вариантов в сети можно найти много.

А теперь о том, зачем нужно оставить канал 5В. Для вентилятора 14,4В многовато, особенно с учетом того что при такой нагрузке БП не греется вообще, ну кроме сборки выпрямителя, она немного греется. Поэтому, мы подключаем его к бывшему каналу 5В (сейчас там - около 6В), и он тихо и нешумно выполняет свою работу. Естественно, с питанием вентилятора есть варианты: стабилизатор, резистор и т.п. В дальнейшем некоторые из них мы увидим.

Всю схему я свободно смонтировал на освобожденном от ненужных деталей месте, не делая никаких плат, с минимумом дополнительных соединений. Выглядело это всё после сборки так:

В итоге, что мы имеем?

Получилось ЗУ с ограничением максимального зарядного тока (достигается уменьшением подаваемого на аккумулятор напряжения при превышении порога в 5А) и стабилизированным максимальным напряжением на уровне 14,4В, что соответствует напряжению в бортовой сети автомобиля. Поэтому, его можно смело использовать, не отключая аккумулятор от бортовой электроники. Это зарядное устройство можно смело оставлять без присмотра на ночь, батарея никогда не перегреется. К тому же оно почти бесшумное и очень лёгкое.

Если вам максимального тока в 5-7А маловато (ваш аккумулятор бывает часто сильно разряжен), можно легко увеличить его до 7-10А, заменив резистор R8 на 0,1Ом 5Вт. Во втором БП с более мощной сборкой по 12В именно так я и сделал:

Вариант 2.

Следующим подопытным у нас будет БП Sparkman SM-250W реализованный на широко известном и горячо любимом ШИМ TL494 (КА7500).

Переделка такого БП ещё проще, чем на LPG-899, так как в ШИМ TL494 нет никаких встроенных защит по напряжениям каналов, зато есть второй компаратор ошибки, который зачастую свободен (как и в данном случае). Схема оказалась практически один к одному со схемой PowerMaster. Её я и взял за основу:

План действий:

Это был, пожалуй, самый экономичный вариант. Выпаянных деталей у вас останется гораздо больше чем затраченных J. Особенно если учесть что сборка SBL1040CT была извлечена из канала 5В, а туда были впаяны диоды, в свою очередь добытые, с канала -5В. Все затраты состояли из крокодилов, светодиода и предохранителя. Ну, можно ещё ножки приделать для красоты и удобства.

Вот плата в полном сборе:

Если вас пугают манипуляции с 15 и 16-й ногами ШИМ, подбор шунта с сопротивлением в 0,005Ом, устранение возможных сверчков, можно переделать БП на TL494 и несколько другим способом.

Вариант 3.

Итак: наша следующая «жертва» - БП Sparkman SM-300W. Схема абсолютно аналогична варианту 2, но имеет на борту более мощную выпрямительную сборку по 12В каналу, более солидные радиаторы. Значит - с него мы возьмем больше, например 10А.

Этот вариант однозначен для тех схем, где ноги 15 и 16 ШИМ уже задействованы и вы не хотите разбираться – зачем и как это можно переделать. И вполне пригоден для остальных случаев.

Повторим в точности пункты 1 и 2 из второго варианта.

Канал 5В, в данном случае, я демонтировал полностью.

Чтобы не пугать вентилятор напряжением в 14,4В - собран узел на VT2, R9, VD3, HL1. Он не позволяет превышать напряжение на вентиляторе более чем 12-13В. Ток через VT2 небольшой, нагрев транзистора тоже, можно обойтись без радиатора.

С принципом действия защиты от переполюсовки и схемы ограничителя зарядного тока и вы уже знакомы, но вот место его подключения здесь - иное.

Управляющий сигнал с VT1 через R4 заведен на 4-ю ногу KA7500B (аналог TL494). На схеме не отображено, но там должен был остаться от оригинальной схемы резистор в 10кОм с 4-й ноги на землю, его трогать не надо .

Действует это ограничение так. При небольших токах нагрузки транзистор VT1 закрыт и на работу схемы никак не влияет. На 4-й ноге напряжение отсутствует, так как она посажена на землю через резистор. А вот когда ток нагрузки растет, падение напряжения на R6 и R7 соответственно тоже растет, транзистор VT1 начинает открываться и совместно с R4 и резистором на землю они образуют делитель напряжения. Напряжение на 4-й ноге возрастает, а так как потенциал на этой ноге, согласно описанию TL494, непосредственно влияет на максимальное время открытия силовых транзисторов, то ток в нагрузке уже не растет. При указанных номиналах порог ограничения составил 9,5-10А. Основное отличие от ограничения в варианте 1, несмотря на внешнюю похожесть, резкая характеристика ограничения, т.е. при достижении порога срабатывания, напряжение на выходе спадает быстро.

Вот этот вариант в готовом виде:

Кстати, эти зарядки можно использовать и в качестве источника питания для автомагнитолы, переноски на 12В и других автомобильных устройств. Напряжение стабилизировано, максимальный ток ограничен, спалить что-нибудь будет не так то просто.

Вот готовая продукция:

Переделка БП под зарядное по такой методике – дело одного вечера, но для себя любимого времени не жалко?

Тогда позвольте представить:

Вариант 4.

За основу взято БП Linkworld LW2-300W на ШИМ WT7514L (аналог уже знакомой нам по первому варианту LPG-899).

Ну что ж: демонтаж ненужных нам элементов осуществляем согласно варианту 1, с той лишь разницей, что канал 5В тоже демонтируем – он нам не пригодится.

Здесь схема будет более сложной, вариант с монтажом без изготовления печатной платы в данном случае – не вариант. Хотя и полностью от него мы отказываться не будем. Вот приготовленная частично плата управления и сама жертва эксперимента ещё не отремонтированная:

А вот она уже после ремонта и демонтажа лишних элементов, а на втором фото с новыми элементами и на третьем её обратная сторона с уже проклеенными прокладками изоляции платы от корпуса.

То, что обведено на схеме рис.6 зеленой линией – собрано на отдельной плате, остальное было собрано на освободившемся от лишних деталей месте.

Для начала попробую рассказать: чем это зарядное отличается от предыдущих устройств, а уж потом расскажу какие детали, за что отвечают.

• Включение зарядного происходит только при подключении к нему источника ЭДС (в данном случае аккумулятора), вилка при этом должна быть включена в сеть заблаговременно J.
• Если по каким-либо причинам напряжение на выходе превысит 17В или окажется менее 9В – ЗУ отключается.
• Максимальный ток заряда регулируется переменным резистором от 4 до 12А, что соответствует рекомендуемым токам заряда аккумуляторов от 35А/ч до 110А/ч.
• Напряжение заряда регулируется автоматически 14,6/13,9В, либо 15,2/13,9В в зависимости от выбранного пользователем режима.
• Напряжение питания вентилятора регулируется автоматически в зависимости от тока заряда в диапазоне 6-12В.
• При КЗ или переполюсовке срабатывает электронный самовосстанавливающийся предохранитель на 24А, схема которого, с незначительными изменениями, была заимствована из разработки почетного кота победителя конкурса 2010г Simurga. Скорость в микросекундах не мерил (нечем), но штатная защита БП дернуться не успевает – он гораздо быстрее, т.е. БП продолжает работать как ни в чём не бывало, только вспыхивает красный светодиод срабатывания предохранителя. Искр, при замыкании щупов практически не видно, даже при переполюсовке. Так что очень рекомендую, на мой взгляд эта защита лучшая, по крайней мере из тех что я видел (хотя и немного капризная на ложные срабатывания в частности, возможно придётся посидеть с подбором номиналов резисторов).

Теперь, кто за что отвечает:

• R1, C1, VD1 – источник опорного напряжения для компараторов 1, 2 и 3.
• R3, VT1 – цепь автозапуска БП при подключении аккумулятора.
• R2, R4, R5, R6, R7 – делитель опорных уровней для компараторов.
• R10, R9, R15 – цепь делителя защиты от перенапряжения на выходе о которой я упоминал.
• VT2 и VT4 с окружающими элементами – электронный предохранитель и токовый датчик.
• Компаратор OP4 и VT3 с резисторами обвязки – регулятор оборотов вентилятора, информация о токе в нагрузке, как видите, поступает от токового датчика R25, R26.
• И наконец, самое важное - компараторы с 1-го по 3-й обеспечивают автоматическое управление процессом заряда. Если аккумулятор достаточно сильно разряжен и хорошо «кушает» ток, ЗУ ведет заряд в режиме ограничения максимального тока установленного резистором R2 и равном 0,1С (за это отвечает компаратор ОР1). При этом, по мере заряда аккумулятора, напряжение на выходе зарядного будет расти и при достижении порога 14,6 (15,2), ток начнет уменьшаться. Вступает в работу компаратор ОР2. Когда ток заряда упадет до 0,02-0,03С (где С емкость аккумулятора а А/ч), ЗУ перейдет на режим дозаряда напряжением 13,9В. Компаратор OP3 используется исключительно для индикации, и никакого влияния на работу схемы регулировки не оказывает. Резистор R2 не просто меняет порог максимального тока заряда, но и меняет все уровни контроля режима заряда. На самом деле, с его помощью выбирается емкость заряжаемого аккумулятора от 35А/ч до 110А/ч, а ограничение тока это «побочный» эффект. Минимальное время заряда будет при правильном его положении, для 55А/ч примерно посередине. Вы спросите: «почему?», да потому что если, к примеру, при зарядке 55А/ч аккумулятора поставить регулятор в положение 110А/ч – это вызовет слишком ранний переход к стадии дозаряда пониженным напряжением. При токе 2-3А, вместо 1-1,5А, как задумывалось разработчиком, т.е. мной. А при выставлении 35А/ч будет мал начальный ток заряда, всего 3,5А вместо положенных 5,5-6А. Так что если вы не планируете постоянно ходить смотреть и крутить ручку регулировки, то выставляйте как положено, так будет не только правильнее, но и быстрее.
• Выключатель SA1 в замкнутом состоянии переводит ЗУ в режим «Турбо/Зима». Напряжение второй стадии заряда повышается до 15,2В, третья остается без существенных изменений. Рекомендуется для заряда при минусовых температурах аккумулятора, плохом его состоянии или при недостатке времени для стандартной процедуры заряда, частое использование летом при исправном аккумуляторе не рекомендуется, потому что может отрицательно сказаться на сроке его службы.
• Светодиоды, помогают ориентироваться, на какой стадии находится процесс заряда. HL1 – загорается при достижении максимально допустимого тока заряда. HL2 – основной режим заряда. HL3 – переход в режим дозаряда. HL4 – показывает что заряд фактически окончен и аккумулятор потребляет менее 0,01С (на старых или не очень качественных аккумуляторах до этого момента может и не дойти, поэтому ждать очень долго не стоит). Фактически аккумулятор уже хорошо заряжен после зажигания HL3. HL5 – загорается при срабатывании электронного предохранителя. Чтобы вернуть предохранитель в исходное состояние, достаточно кратковременно отключить нагрузку на щупах.

Что касается наладки. Не подключая плату управления или не запаивая в неё резистор R16 подбором R17 добиться напряжения 14,55-14,65В на выходе. Затем подобрать R16 таким, чтобы в режиме дозаряда (без нагрузки) напряжение падало до 13,8-13,9В.

Вот фото устройства в собранном виде без корпуса и в корпусе:

Вот собственно и всё. Зарядка была испытана на разных аккумуляторах, адекватно заряжает и автомобильный, и от UPS (хотя все мои зарядки заряжают любые на 12В нормально, потому что напряжение стабилизировано J). Но это побыстрее и ничего не боится, ни КЗ, ни переполюсовки. Правда, в отличие от предыдущих, в качестве БП использовать не получится (очень оно стремится управлять процессом и не хочет включаться при отсутствии напряжения на входе). Зато, его можно использовать в качестве зарядного для аккумуляторов резервного питания, вообще не отключая никогда. Заряжать будет в зависимости от степени разряда автоматически, а из-за малого напряжения в режиме дозаряда существенного вреда аккумулятору не принесет даже при постоянном включении. При работе, когда аккумулятор уже почти заряжен, возможен переход зарядного в импульсный режим заряда. Т.е. ток зарядки колеблется от 0 до 2А с интервалом от 1 до 6 секунд. Сначала, хотел было устранить это явление, но, почитав литературу – понял, что это даже хорошо. Электролит лучше перемешивается, и даже иногда способствует восстановлению потерянной емкости. Поэтому решил оставить так как есть.

Вариант 5.

Ну вот, попалось что-то новенькое. На этот раз LPK2-30 с ШИМ на SG6105. Такого «зверя» мне для переделки раньше мне ещё не попадалось. Но я вспомнил многочисленные вопросы на форуме и жалобы пользователей на проблемы по переделке блоков на этой м/с. И принял решение, хоть зарядка мне больше и не нужна, нужно победить эту м/с из спортивного интереса и на радость людям. А заодно и опробовать на практике, возникшую в моей голове идею оригинального способа индикации режима заряда.

Вот он, собственной персоной:

Начал, как обычно, с изучения описания. Обнаружил, что она похожа на LPG-899, но есть и некоторые отличия. Наличие 2-х встроенных TL431 на борту, вещь конечно интересная, но… для нас - несущественная. А вот отличия в цепи контроля напряжения 12В, и появление входа для контроля отрицательных напряжений, несколько усложняет нашу задачу, но в разумных пределах.

В результате раздумий и непродолжительных плясок с бубном (куда уж без них) возник вот такой проект:

Вот фото этого блока уже переделанного на один канал 14,4В, пока без платы индикации и управления. На втором его обратная сторона:

А это внутренности блока в сборе и внешний вид:

Обратите внимание, что основная плата была развернута на 180 градусов, от своего первоначального расположения, для того чтобы радиаторы не мешали монтажу элементов передней панели.

В целом это немного упрощённый вариант 4. Разница заключается в следующем:

• В качестве источника для формирования «обманных» напряжений на входах контроля было взято 15В с питания транзисторов раскачки. Оно в комплекте с R2-R4 делает всё необходимое. И R26 для входа контроля отрицательных напряжений.
• Источником опорного напряжения для уровней компаратора было взято напряжение дежурки, оно же питание SG6105. Ибо, большая точность, в данном случае, нам не нужна.
• Регулировка оборотов вентилятора тоже была упрощена.

А вот индикация была немного модернизирована (для разнообразия и оригинальности). Решил сделать по принципу мобильного телефона: банка наполняющаяся содержимым. Для этого я взял двухсегментный светодиодный индикатор с общим анодом (схеме верить не надо – не нашёл в библиотеке подходящего элемента, а рисовать было лень L), и подключил как показано на схеме. Получилось немного не так как задумывал, вместо того чтобы средние полоски «g» при режиме ограничения тока заряда гасли, вышло, что они - мерцают. В остальном - всё нормально.

Индикация выглядит так:

На первом фото режим заряда стабильным напряжением 14,7В, на втором – блок в режиме ограничения тока. Когда ток станет достаточно низким, у индикатора загорятся верхние сегменты, и напряжение на выходе зарядного упадёт до 13,9В. Это можно увидеть на фото приведённом немного выше.

Так как напряжение на последней стадии всего 13,9В можно спокойно дозаряжать аккумулятор сколь угодно долго, вреда ему это не принесёт, потому что генератор автомобиля обычно даёт большее напряжение.

Естественно, в этом варианте можно использовать и плату управления из варианта 4. Обвязку GS6105 только нужно сделать так, как здесь.

Да, чуть не забыл. Резистор R30 устанавливать именно так - совсем не обязательно. Просто, у меня никак не выходило подобрать номинал впараллель к R5 или R22 чтобы получить на выходе нужное напряжение. Вот и вывернулся таким… нетрадиционным образом. Можно просто подобрать номиналы R5 или R22, как я делал в других вариантах.

Заключение.

Как видите, при правильном подходе, почти любой БП АТХ можно переделать в то, что вам нужно. Если будут новые модели БП и нужда в зарядках, то возможно будет и продолжение.

Кота от всего сердца поздравляю с юбиелеем! В его честь, кроме статьи, ещё был заведён новый жилец - очаровательная серая киска Маркиза.

Годятся старые блоки питания AT или ATX, собранные на ШИМ-контроллере TL494 (он же: μPC494, μА494, UTC51494, KA7500, IR3M02, МВ3759 и т.д.) мощностью 200 – 250 Вт. Таких встречается большинство! Современные ATX12B, на 350 – 450 Вт, конечно тоже не проблема переделать. Ну будем ориентироваться на 200-300 Вт. Я взял SPARKMAN 250W. Общая структурная схема любого блока выглядит так:

Сначала, нужно убедиться в работоспособности блока. Для этого подключаем к сети через лампу 220в (последовательное включение). Если лампа вспыхнула и потухла, то это хороший знак. Берем провод PS_ON (серый цвет) и замыкаем на землю, если кулер за вращался, значит БП исправен. Если лампа 220 В горит, значит есть КЗ. Тут несколько вариантов:
1) Пробит диодный мост.
2) Сгорел предохранитель (в случае если вообще никаких признаков жизни).
3) Пробиты транзисторы в полу мостовом инверторе высоковольтной части БП.

Прозваниванием озвученные элементы, меняем на исправные. Итак БП починили. Теперь нужно умощнить элементы высоковольтной части. Меняем входные электролиты на большую емкость - 470 мкФ 200В. Диоды в мосте я заменил на 1N5408, минимум ставьте 2-х амперные.

Конденсатор типа К73-17 обычно стоит 1 мкФ 250 В, был поменян на 2,2 мкФ на 400В.

Для модификации нам потребуется удалить все вторичные выпрямители, кроме одного (правда, заменив в нём почти все компоненты), добавить схему управления, шунт и измерительные приборы. Для снятия выходного напряжения используется 12-ти вольтовая обмотка понижающего трансформатора T1. А вот, выпрямитель и фильтр удобнее монтировать на месте 5-ти вольтового – там больше места под диоды и конденсаторы.

1. Выпаяйте все элементы выпрямителей и фильтров +5, +12 и -12 В. За исключением демпферных цепочек и дросселя.

2. Отрежьте дорожки, ведущие от 5-ти вольтовых отводов обмотки трансформатора T1 к диодной сборке выпрямителя +5 В, сохранив при этом её соединение с диодами выпрямителя –5 В (он нам ещё понадобится).

3. Пятивольтовую сборку на диодах Шоттки оставляем, теперь здесь будет 12 Вольт, так как данная сборка рассчитана на больший ток чем 12 вольтовая.

4. Соедините толстыми проволочными перемычками выводы 12-ти вольтовой обмотки с установленной диодной сборкой. Демпферные цепи, подключенные к этой обмотке, сохранены.

5. В фильтре, вместо штатных, установите электролитические конденсаторы ёмкостью 1000 – 2200 мкФ на напряжение не менее 25 В. А также добавьте керамические конденсаторы на 0,1 мкФ. Установите вместо штатного, нагрузочный резистор 100 Ом, мощностью 2 Вт (я запараллелил два на 200).

6. Если в процессе проверки блока питания под нагрузкой, дроссель групповой фильтрации не нагревался, то его достаточно перемотать. Смотайте с него все обмотки, считая витки. Если получится, намотайте новую обмотку двумя проводами, сложенными вместе диаметром 1,0 – 1,3 мм (аналогично штатной 5-ти вольтовой) и числом витков 25-27. Я намотал в один провод.

7. Для питания вентилятора используется 5-ти вольтовая обмотка, и разводка выпрямителя –5 В, которую переделываем в +12. Диоды используются штатные, от выпрямителя –5 В, их необходимо запаять обратной полярностью. Дроссель уже не нужен – запаяйте перемычку. А на место штатного конденсатора фильтра, установите конденсатор ёмкостью 470 мкФ 16 В, естественно, обратной полярностью. Бросьте перемычку от выхода фильтра (бывш. –5 В), к разъёму вентилятора. Непосредственно около разъёма, установите керамический конденсатор. Напряжение на вентиляторе у меня составляет +11,8 В, при малых токах нагрузки оно снижается.

Для управление током и напряжением была использована следующая схема.

Однако в качестве шунта я использовал сопротивление 0.1 Ом, что позволило запустить амперметр без ОУ и др. умножителей напряжения. Вид и расположение вольтметра и амперметра.

Данное устройство собрано на МК ATMEGA8. Но вы можете использовать любые, вплоть до стрелочных. Питание взято с дежурного напряжения БП (5В на плате маркируется как +5VSB сиреневый провод), единственно был добавлен конденсатор на 1000мкФ 16 В для сглаживания пульсаций. Внешний вид передней панели и разъемы для подключения.

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.

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 изображена на рисунках ниже.

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 2мм 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 2мм 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.

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	Примечание	Магазин	Мой блокнот
DA1	Операционный усилитель	AD823	1	Замена на LM358N		В блокнот
DA2	Линейный регулятор	LM317L	1			В блокнот
VD1	Выпрямительный диод	1N4148	1			В блокнот
C1	Конденсатор	0.047 мкФ	1			В блокнот
C2	Конденсатор	0.01 мкФ	1

Появилась необходимость зарядить аккумулятор авто. Можно взять ЛБП, но его использую в мастерской. Решил собрать зарядное устройство для гаража.

Обдумываю идею

Продумывая конструкцию, решил остановиться на переделке БП компьютера. Изучив информацию из интернета, задача довольно простая. Нашелся в наличии блок питания на интересной микросхеме 2003 . Она в себе совмещает ШИМ и контроль отклонения основных выходных напряжений блока. Такой вот модели блок. Скорей всего бывают и другие, но у меня именно этот.

Открываю и чищу от пыли. Блок питания должен быть рабочим.

Вот крупным планом микросхема. Информации о ней очень мало. Поиски замкнулись на схеме самого БП и все практически понятно.

Схема компьютерного блока

Схема имеет такой первоначальный вид. Хоть и на схеме указано 300 ватт, мой блок собран так же, разница видимо в некоторых компонентах.

Переделка блока в зарядник своими руками

Нужно удалить элементы отмеченные красным. Резистор желтого цвета, меняем на 2.4 кОм. Отмеченный голубым, нужно заменить на подстроечный резистор. Так же отпаял радиатор с диодами, без него удобно искать компоненты для удаления. Отмеченные напряжения зеленым цветом, будут распаяны на плату обхода ошибок.

На фото отлично видно удаленные детали. Так же пока удалил конденсатор С27 и резистор R53. Запаяю резистор обратно позже, он нужен для бесперебойной работы зарядки. PS-ON проводом подпаял на минус, для запуска блока.

На линию 12 вольт установил дополнительный дроссель, снял его с 5-ти вольтовой линии. Сдвоенный диод применил с линии 5 вольт.

Дроссель групповой стабилизации освободил от лишних обмоток. Сечения провода, для моих целей, достаточно.

Для обхода контроля отклонения основных напряжений, я сделал отдельную плату. Плату сделал на такой себе макетке. Питаться плата будет от 17 вольт дежурки. Понижать напряжение буду с помощью LM317, собран стабилизатор на 12 вольт. От 12 вольт будут питаться стабилизаторы на TL431. Собрал два стабилизатора, на 5 и 3.3 вольта. Пропущенный резистор на средней схеме 130 Ом.

Такая вот плата получилась. Собрал за полчаса.

Распаиваю провода соответственно нашей схемы. Синий и белый провода, это провода с подстроечного резистора. При включении им настраиваю на выходе 14.3 вольт.

Замеряю, сопротивление резистора, получилось около 12 кОм. Впаиваю сборный резистор из двух.

Выходные провода взял первые попавшиеся, только припаял к ним «крокодилы».

Сетевой провод размыкаю советским выключателем ТВ2-1.

Плату БП прикручиваю на штатные отверстия. Плату «обманку» прикрутил к радиатору. На выход установил сдвоенный диод, простенькая защита от переполюсовки. Нужно быть внимательными, защита от КЗ отсутствует, соберу позже. Подпаиваю выходные провода. Вентилятор подключил к плате «обманке», на 12 вольт. Индикаторный светодиод припаял на выход зарядки.

Забыл упомянуть. Пока дорабатывал плату БП, затерялся корпус, в котором была первоначально плата. Подобрал подобный ящичек. Благо их у меня в достатке.

Светодиод закрепил термоклеем.

Переднюю панель, изготовил из плексигласа. К панели прикручиваю тумблер, вывожу выходные провода и устанавливаю светодиод. Панель прикрутил винтами. Одеваем, и прикручивает крышку.

Итог

Такое вот зарядное устройство у меня получилось. Для гаража самое то, что нужно. Если не разряжать аккумулятор до предела, ток примерно составляет 5 Ампер. По мере заряда, ток падает.