Зарядное устройство на основе блока питания ATX

1 Янв

Зарядное устройство на основе блока питания ATX

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.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

На рисунке ниже представлена схема уже доработанного БП.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

Удаляем элементы R69, R70, C27 сигнальной цепи PG.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

Выпаиваются элементы L2, C17, C18, R20.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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).

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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).

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

Отпаиваем элементы цепи ООС +5V R36, C47.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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

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

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

«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.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

Прикручиваем крышку. Зарядное устройство готово к работе.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

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.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

Rpetrovich 16.12.2014 23:07 #

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?

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

Валерий 18.02.2015 12:55 #

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?

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

Дмитрий 21.09.2015 12:08 #

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

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

Дмитрий 05.10.2015 12:17 #

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.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

Александр 15.10.2015 15:44 #

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.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

Евгений 17.12.2015 09:39 #

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?

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

Кто может знает как делать регулировку на блок питания Fsp 350W пусть даже 0-12в остаётся подскажите?

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

Виталий 08.10.2016 17:26 #

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.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

Сергей 07.12.2016 23:36 #

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.

Как в домашних условиях сделать зарядное устройство для авто аккумуляторов

doremif44 20.02.2017 18:18 #

Форумчане скажите пожалуйста подойдет ли блок FSP ATX-350 PAF 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).

« НАЗАД 1 2

Источник: http://cxem.net/avto/electronics/4-96.php

отadmin