ATX电源改装可调电源的实践与要领总结

ATX 电源改装可调电源的实践与要领总结电源改装可调电源的实践与要领总结 在网上有很多关于 ATX 电源改可调电源的文章 我参阅了大量有关的文章和资料 先 后拆掉了三个以 TL494 为方案的 ATX 电源进行改装调试 最终获得了圆满的成功 一些文章标称改装为 30V 40V 输出电流 8A 10A 其实 仔细阅读你会发现它们 的改装过程 改装部位以及所用元器件基本是一模一样的 主要的区别是要求输出电压较 高时 主开关变压器的次级线圈匝数多上那么一两圈就可以了 因为 P U I 改装时要兼 顾到你要求的输出电压与电流的乘积 不能让它超过你的电源原额定输出功率 边改装边查资料的过程是十分浪费时间的 下面就改装过程中涉及的重点基础知识和 要领做一个归纳总结 对你的改装一定是十分必要的 通过深入的分析 改装的最大难点 是主开关管的异常发热问题 有时还没等到开关管发热就已经击穿烧毁了 烧上几对开关 管后你的信心会大受折扣 但只要解决了这个问题 你一定能改装成功的 现将我的成功 经验介绍如下 一 功能介绍功能介绍 利用废仪器壳改装好的外形 图中左侧占据面板约 2 3 面积的是可调电源部分 依次是电压表 电流表 5V 的 USB 接口 电源工作指示灯 正负接线柱 电源工作开关 输出电压调节电位器 图中右侧占据面板约 1 3 面积的是电烙铁电源调压部分 依次是烙铁电源指示灯 烙 铁电源三段开关 烙铁工作开关 烙铁插座 有关部位的放大图片 二 有关制作有关制作 一 首先介绍简单电烙铁调压部分 进行电子制作 经常需要电烙铁长时间通电 因为大功率的干烧而烧死烙铁头 我设 计了以下简单可靠的电路 对 30W 的烙铁实现了在全功率 80 功率和半功率的三个不同状 态 足以满足烙铁的不同工作状态要求 说明 W4 和 W5 是一个双刀单掷开关 它是烙铁电源的总开关 总开关闭合后 当仅 闭合 W1 时 烙铁为全功率 用于正常焊接 当仅闭合 W2 时 烙铁为半功率 用于预热待 机 当 W2 和 W3 同时闭合时 烙铁工作在约 80 功率的状态 用于较小零件的焊接 我在改装时 将 W1 W2 W3 合并成了一个双刀三掷开关 使用起来十分方便 另外 总开关断开后 焊接时还可以避免击穿那些娇贵的 MOS 零件 二 ATX 电源改可调电源 ATX 电源的工作原理大同小异 改装前 必须搞清楚 ATX 电源的核心部件的基本工作 原理 KA7500 与 TL494 可直接相互替换 不掌握以下必要的知识 请不要盲目动手改装 需要熟练掌握 5 6 脚的 RC 参数控制着电源的工作频率 4 脚电位的高低控制电源是 否处于工作输出状态 1 2 和 15 16 脚分别是两个功能相同的比较放大器的正负输入端 3 脚是它们的反馈输入端 14 脚输出稳定的 5V 电压 可用作参考电压 同时给 LM339 提供 电源 7 脚是电源接地端 12 脚是电源正端 该 IC 的工作电压范围十分宽 用在 0 至 30V 可调电源中最佳的范围建议取 12V 至 20V 之间 如果你的 ATX 电源中还使用有 LM339 要记清下图各脚的作用 LM339 的任意两个正负 输入端电压差别大于 10mV 时 就能够确保对应的输出端从一种状态转换到另一种状态 有的电源使用 LM393 与 LM339 的主要区别就是它只有两个电压比较器 ATX 电源与早期的 AT 电源主要的区别就是多一个辅助电源 如果你使用 AT 电源改 装可调电源 就需要另外增加一个辅助电源 用来给推动变压器前边的推动管 TL494 等 供电 辅助电源的电压有时是需要进行调整一下的 对它使用到的 TL431 及光耦 PC817 的管脚及其功能你应该有个基本的了解 对于光耦 只要记住它的管脚就可以了 其中的 1 脚阳极和 4 脚集电极都是电流输入 端 1 脚 2 脚是低压端 3 脚 4 脚是高压端 TL431 相当于一个可调稳压值的稳压管 它具有良好的热稳定性能 它的参考极 R 对阳极 A 永远是恒定的 2 5V 如下图 不同的 R1 和 R2 的取值可以得到从 2 5V 到 36V 范围内的任意电压输出 特别地 当 R1 R2 时 Vo 5V 注意 TL431 工作的必要条件 通过 阴极的电流要在 1 mA 到 100mA 之间 网上常见的经典原理图 弄明白即可 仅做参考 本文中引用的电路图 包括本文 尾部位所附的电路都是高清的 下载后可以还原成高清晰图片 改装要领总结 改装要领总结 1 主变压器 这首先取决于你对最高输出电压的要求 0 25V 5A 的输出 不需要 对主变压器不做任何的改动 这是最稳定的方案 要求输出 25V 以上并且输出电流较大的情况下 只能重绕输出线圈了 有的文章介绍 将 12V 5V 的线圈首尾端拆开重新串接 该方法容易误接首尾端 那个工作量还不如重绕 线圈爽快 在拆解变压器时首先要对磁芯加热 可以使用热风机 电吹风以及 灯泡大法 40 60W 灯泡大法 220V 串联一个灯泡 电压分别加在磁芯顶端和底端 通电后磁 芯会严重发热 因为发热使得磁芯固定胶水软化 这样就能轻松地拉开磁芯了 重绕的次级线圈 线径用接近原 12V 的线即可 一般双线并绕 18 匝 关键问题是重绕 得到的两个 18 匝线圈的首尾接法 千万记住一定要把他俩接成同名端和异名端串联的形式 把连接点作为接地点 根据开关电源主开关管的工作原理可知 两个主开关管轮流工作在导通或截止状态 共处于 双管推挽 工作方式 输出端只能采用半波整流 千万不要改成全波整流 如果这 样 即使是很小的功率输出也会打乱主开关管的工作状态 因为当对应的开关管截止时 才允许变压器的对应输出端有能量的输出 使得主控管立刻急剧的升温 2 拆除多余的元器件 12V 整流输出送至 TL494 的 12 脚及推动管的该供电电路一定 要拆除 原因很简单 自行分析 12V 5V 3 3V 12V 5V 终端到 TL494 LM339 的反馈都 要统统拆掉 但是要保留由推动管供电经过一只二极管反馈到 TL494 的保护电路 通常两支路 一头 去 LM339 一头去 TL494 的 16 脚 在发生自激 或严重超负荷 的时候就靠它不烧管了 如果保护太敏感 可以调整它的分压电阻 保护原理 输出端负载越重 两只推动管的集 电极截止电压越高 输出端的滤波电容当然要换成有足够耐压值的 另外 输出端的共轭磁环滤波大电感 又称功率因数矫正变压器 尽量保留不动 如果你的安装空间不允许 也要加装一个电 感量相当的电感 这一点对于防止大电流输出时的高频自激很重要 3 调压与调流 以 TL494 为核心 调压部分就是对输出电压分压后送至 1 脚 5V 的 基准电压经可调电位器分压后送至 2 脚 这两个电压在 IC 内进行比较后控制着输出电压的 稳定 调压部分参照经典图即可 关于调流部分 在经典图中利用的是 15 和 16 脚 其原理和调压相同 实际上是当输 出电流超过设定值时自动调低输出电压 这样 负载的阻值不变 电压变低 使得输出电 流不超过设定值 由以上调流原理可知 当输出电流超出设定值时 实际上 TL494 内部的两个比较放 大器工作在相互矛盾的状态 很简单 输出电流超出设定值时 负责调流的比较器要求降 低输出电压 而负责调压的比较器发现输出电压降低 它又努力的要求升高输出电压 很 容易形成一种新的高频自激 实践证明 如果有关吸收回路处理的不到位 很内容形成正 反馈的自激而很快烧毁主开关管 故不推荐这种调流电路 同时 这种接法占用了第 16 脚 它也破坏了上述第 2 条中讲到的 超负荷 保护电路 调流部分我设计的是关断输出型电路 原理是当输出电流超过额定值时 该取样电阻 上的电压送至 LM339 中一个比较放大器的正输入端 经与负端的设定电压比较后输出 送 至可控硅使可控硅被触发 然后使得 TL494 的 4 脚电位被抬高固定而关断输出 TL494 的 4 脚高于 3V 时即进入死区 只有关闭电源 重启后才能回复输出 这个电路十分的稳定 可靠 注 图中相并联的 6 8k 电阻和 6 8 电容 是根据反复实验兼顾浪涌电流和计划限定 的额定输出电流而确定的相应阻值和容值 我确定的额定输出电流为 5A 实际制作中 如 果你的额定电流值不同 只需要改变图中 1K 调流电位器的电阻值 其他元器件的取值不需 要改动 图中可控硅只要随便找一个小型的单向可控硅即可 参数上无特殊要求 4 散热风扇及数显电压表 电流表 风扇需要考虑散热效果和噪音的相互兼顾 通常 电源都是在较小功率输出的情况下工作 只有在大功率输出时使得有关器件大量发热 我 改装的电源主要发热部位是主开关管而不是整流管部位 自动风扇调速电路如下 因为数显电压表 电流表的供电不能与改装的可调电源共地 我手头正好有一个电子 游戏机里的电源 它有 5V 和 12V 输出 正好用来分别单独给散热风扇及数显电压表 电流 表供电 为了充分发挥电源的功能 我还给该 5V 输出加了一个 USB 接口 给 5V 12V 在机 壳后侧加了一个固定电压输出端 USB 母接口的接线不要接反 一般要求 USB 接口的电压值为 4 75 5 25V 当仅用作电 源接口时 它的两个数据线端子可以空闲不接 5 有关关键调试 有关关键调试 1 在调试过程中 以防万一 最好在 220V 输入端串接一只 40W 60W 的灯泡 实在感 觉麻烦 也可以将开关电源总输入端的保险管换成 1A 的 但这样的保护效果要差一些 2 高频自激和杂波的串入是主开关管巨热的主要原因 有时伴有主开关变压器的啸叫 声 这也是可调电源不能改装成功的主要原因 调试的要点就是避免及去除这些高频自激 和杂波干扰 另外造成主开关管巨热的原因还有 TL494 第 8 脚 11 脚输出差异大 推动管 C1815 或 C945 参数差异 主开关管 13007 或 13009 参数差异 实际工作频率偏差太大 主开关变 压器及推动变压器异常等 但因为改装前你的开关电源是工作正常的 所以这些更疑难的 因素出现的可能性要少得多 一般不需要考虑它 3 为了减少和避免高频自激和杂波的串入 TL494 至电压调节电位器的引线尽量选用 带屏蔽的电线 实在没有合适的屏蔽线 就一定要在电位器的中点 TL494 的 1 脚 2 脚等 各个对应点 主要是涉及到输入的点 对地加装 0 1 的旁路电容 这一加装电容是十分 必要和有效的 千万不能省略 至于使用陶瓷的 涤纶的 独石的哪一种电容到是没什么 关系 只是在电容的容量上不要随意增减 4 原电路板的负反馈回路中 TL494 第 3 脚至第 2 脚的反馈电路是 47K 电阻串 0 01 电容构成 在改装可调电源调试时 针对不同的输出电压和电流状态 边调整该电 阻和电容的数值边仔细倾听主变压器的声音 把声音调到最小 最好是调无 如果有示波 器 查看推动变压器初级的波形能够更容易调整 只要把杂波和反压峰值尽量调小就行了 最终数值是电阻阻值减小为 0 电容增大到 0 1 5 改善辅助电源 即给 TL494 等供电的电源 的供电质量 除了在该辅助电源输出端 加装一个 0 1 的电容外 我用示波器发现该辅助电源开关管 C 极的反压尖锐峰值很高 于是将其 RC 峰值吸收回路中的电阻值由 100K 变为 47K 此时 推动变压器初级的波形得 到了很大的改善 主开关管的发热量也降低了很多 6 如果经过上述步骤主开关管还是过热 可以适当提高电源的工作频率 TL494 的 5 6 脚的 RC 参数控制着主电源的工作频率 我的电源原数值是 16K 1000P 最后把 16K 电 阻换成 10K 的电阻 该电阻不能再小 如果阻值再小 当大负