Jos sinulla on vanha tietokoneen virtalähde lojumassa, älä heitä sitä vielä kierrätykseen. ATX-virtalähteen muuntaminen laboratoriovirtalähteeksi on yksi niistä klassisista elektroniikkaprojekteista, jotka voivat säästää paljon rahaa, koska kaupalliset vaihtoehdot ovat yleensä erittäin kalliita ja melko keskinkertaisia.
Ajatuksena on hyödyntää sitä tosiasiaa, että nämä virtalähteet on jo suunniteltu tuottamaan useita vakaita jännitteitä ja huomattavaa tehoa, mikä tekee niistä monipuolisen työkalun prototyyppien, moottoreiden tai minkä tahansa työpöydälläsi rakennettavan piirin virransyöttöön. Kyse ei kuitenkaan ole pelkästään johtojen leikkaamisesta; sinun on tiedettävä, mitä teet, jotta vältät vahingoittamasta mitään prosessissa.
Tarvittavat materiaalit ja työkalut
Välttääksesi kouluprojektin ja varmistaaksesi, että lopputulos on todella käyttökelpoinen, tarvitset perustyökalusarjan: yleismittarin, juottimen, juotetta , leikkureita, ruuvimeisseleitä ja poranterillä varustetun poranterän peltilevyn poraamiseen. Viimeistelyyn hiekkapaperista, mustasta spraymaalimallista ja tinneristä on hyötyä.
Kokoamista varten tarvittavien tiettyjen komponenttien osalta varaudu seuraaviin:
- 6 punaista banaaniliitintä jännitelähtöjä varten ja 2 mustaa johtoa maadoitukseen (GND).
- Virtakytkin ja 5 mm:n punainen LED ja sen 330 ohmin vastus virran mittaamiseksi.
- Sillä osalla voltajen muuttujaLM317-säädin, 5 kiloohmin potentiometri, 1N4007-diodi ja kondensaattoriyhdistelmä (220 μF, 100 μF ja 10 μF vähintään 25 V:n jännitteellä) ovat välttämättömiä.
- 120 ohmin vastus ja kutistesukka (thermofit) johtojen oikosulun estämiseksi.
Vaiheittainen muutosprosessi
Ensimmäinen vaihe on avata virtalähde varovasti. Ole tässä varovainen: suuret kondensaattorit voivat varastoida varausta myös irrotettuna, joten pura ne oikosulkemalla navat eristetyllä ruuvimeisselillä välttääksesi yllätykset.
Avattuasi poista sisäiset piirit, tuuletin ja alkuperäinen kytkin. Suosittelen puhdistamaan kaiken pölyn paineilmalla ja maalaamaan kotelon ammattimaisen ulkonäön aikaansaamiseksi. Ennen kokoamista poraa yläkanteen reiät potentiometriä, LEDiä ja banaaniliittimiä varten.
Virransyötön käynnistymiseksi on olemassa ratkaiseva kikka: vihreä johto (PS-ON) on kytkettävä maahan (GND). Tähän sijoitamme kytkimen, jolla laite kytketään päälle ja pois päältä. Merkkivaloa varten voit juottaa LEDin ja sen vastuksen harmaaseen johtoon, joka yleensä antaa Power Good -signaalin.
Lähtökonfiguraatio ja muuttuva jännite
ATX-virtalähteet tarjoavat erittäin hyödyllisiä kiinteitä jännitetasoja. Johtojen värien perusteella ne ovat +3.3 V (oranssi), +5 V (punainen), -5 V (valkoinen), +12 V (keltainen) ja -12 V (sininen) . Nämä linjat tukevat melko suuria virtoja, mikä sopii erinomaisesti moottoreiden virransyöttöön.
Jos haluat viedä sen askeleen pidemmälle, voit rakentaa LM317-piirin rei'itetylle levylle. Tämän säätimen avulla saat vaihtelevan lähtöjännitteen 1.2 V:sta lähes 12 V:iin . Syötä LM317:lle virta virtalähteen 12 V:n linjasta ja kytke potentiometri kondensaattoriin säätääksesi jännitettä haluttuun arvoon.
Edistyneet suunnittelu- ja ohjausnäkökohdat
Teknisemmästä näkökulmasta on tärkeää ymmärtää, että kyseessä on kytkentävirtalähde (SMPS) , ei lineaarinen. Tämä tarkoittaa, että säätö saavutetaan pulssinleveysmodulaatiolla (PWM). Yleinen virhe on yrittää lisätä lähtöön liikaa kondensaattoreita, koska ajatellaan, että se vähentäisi kohinaa. Todellisuudessa tämä voi horjuttaa takaisinkytkentäsilmukkaa ja pahentaa transienttivastetta.
Niille, jotka etsivät ammattimaista tarkkuutta, ohjaussilmukan analysointi on elintärkeää. Jos sinun on rajoitettava virtaa piiriesi suojaamiseksi, voit toteuttaa 0.01 ohmin shunttivastuksen jännitehäviön mittaamiseksi ja käyttää operaatiovahvistinta (kuten LM358, joka kestää lähellä 0 V:n jännitteitä) syöttämään TL494-ohjaimen takaisinkytkentänastaa.
Lisäksi lähtösuodattimen optimointia suositellaan. Induktorin sydämen kyllästymisen estämiseksi suurilla virroilla voit kiertää sen kahdelle toroidisydämelle . Lisäksi suuren kondensaattorin korvaaminen useilla pienemmillä rinnankytkettyinä pienentää ekvivalenttia sarjaresistanssia (ESR), mikä alentaa lämpötilaa ja parantaa suodatusta.
Keskeiset sähkökäsitteet: Teho ja tehokerroin
On tärkeää olla sekoittamatta pätötehoa (W) näennäistehoon (VA). Vaihtovirrassa induktorien ja kondensaattoreiden reaktiivinen impedanssi luo vaihesiirron jännitteen ja virran välille. Tehokerroin (cos φ) osoittaa kuorman hyötysuhteen; mitä lähempänä se on 1, sitä resistiivinen kuorma on. Näissä virtalähteissä on yleisesti tehokertoimen korjauslaitteita (PFC), jotka optimoivat tämän arvon ja estävät sähköverkon häiriöt.
Kokoamisen jälkeen tuloksena on tehokas työkalu, joka yhdistää kiinteät suurvirtalähdöt säädettävään lisävarusteeseen, minkä ansiosta voit työskennellä täysin turvallisesti, kunhan kunnioitat kunkin komponentin rajoja ja pidät tuulettimen käynnissä ylikuumenemisen estämiseksi.
