Ha van egy régi PC tápegységed, ne dobd még a szelektív hulladékgyűjtőbe. Egy ATX tápegység labortápegységgé alakítása egyike azoknak a klasszikus elektronikai projekteknek, amelyekkel jelentős összegeket takaríthatsz meg, mivel a kereskedelmi forgalomban kapható opciók általában nagyon drágák és meglehetősen közepes minőségűek.
Az ötlet az, hogy kihasználjuk azt a tényt, hogy ezek a tápegységek már eleve több stabil feszültség és jelentős teljesítmény leadására vannak tervezve, így sokoldalú eszközzé válnak prototípusok, motorok vagy bármilyen, a munkaasztalon épített áramkör táplálására. Azonban nem csak a vezetékek vágásáról van szó; tudnunk kell, mit csinálunk, hogy elkerüljük a folyamat során bekövetkező károkat.
Szükséges anyagok és eszközök
Hogy elkerüld az iskolai projektet, és biztos lehess benne, hogy a késztermék valóban használható, szükséged lesz egy alapvető szerszámkészletre: multiméterre, forrasztópákára, forrasztópákára , drótvágóra, csavarhúzókra és egy fúróra fúrófejekkel a fémlemez fúrásához. Az utolsó simításokhoz jól jön majd némi csiszolópapír, fekete festékszóró és hígító.
Az összeszereléshez szükséges konkrét alkatrészeket illetően a következőkre kell felkészülni:
- 6 piros banáncsatlakozó a feszültségkimenetekhez és 2 fekete vezeték a földeléshez (GND).
- Egy bekapcsológomb és egy 5 mm-es piros LED a hozzá tartozó 330 ohmos ellenállással az áramerősség ellenőrzésére.
- A részéhez változó feszültségEgy LM317 szabályozó, egy 5K Ohm potenciométer, egy 1N4007 dióda és kondenzátorok kombinációja (220uF, 100uF és 10uF 25V vagy nagyobb feszültségen) elengedhetetlen.
- Egy 120 ohmos ellenállás és hőre zsugorodó cső (thermofit) a vezetékek rövidzárlatának megakadályozására.
A lépésről lépésre történő átalakítási folyamat
Az első lépés a tápegység óvatos kinyitása. Legyen óvatos: a nagy kondenzátorok leválasztás után is képesek töltést tárolni , ezért a meglepetések elkerülése érdekében egy szigetelt csavarhúzóval zárja rövidre a csatlakozókat, hogy kisütse őket.
Felnyitás után távolítsd el a belső áramkört, a ventilátort és az eredeti kapcsolót. Azt javaslom, hogy sűrített levegővel tisztítsd meg az összes port, és fesd le a burkolatot , hogy professzionális megjelenést kapjon. Összeszerelés előtt fúrj lyukakat a felső burkolatba a potenciométer, a LED és a banándugók befogadására.
A tápegység beindulásához van egy kulcsfontosságú trükk: a zöld vezetéket (PS-ON) a földhöz (GND) kell csatlakoztatni. Ide helyezzük a kapcsolót, amivel be- és kikapcsolhatjuk a készüléket. A jelzőfényhez a LED-et és az ellenállását a szürke vezetékhez forraszthatjuk, ami általában a Power Good jelet adja.
Kimeneti konfiguráció és változtatható feszültség
Az ATX tápegységek nagyon hasznos fix feszültségszinteket kínálnak. A vezetékek színei alapján +3.3 V (narancssárga), +5 V (piros), -5 V (fehér), +12 V (sárga) és -12 V (kék) lesz . Ezek a vezetékek meglehetősen nagy áramokat támogatnak, ami ideális motorok táplálására.
Ha tovább szeretnél menni, építhetsz egy áramkört az LM317-tel egy perforált panel segítségével. Ez a szabályozó lehetővé teszi, hogy 1.2 V-tól majdnem 12 V-ig terjedő változtatható kimeneti feszültséget kapj . Egyszerűen tápláld az LM317-et a tápegység 12 V-os vezetékéről, és csatlakoztasd a potenciométert a kondenzátorhoz a kívánt feszültség beállításához.
Fejlett mérnöki és szabályozási szempontok
Technikai szempontból fontos megérteni, hogy kapcsolóüzemű tápegységgel (SMPS) foglalkozunk , nem pedig lineárissal. Ez azt jelenti, hogy a szabályozás impulzusszélesség-modulációval (PWM) történik. Gyakori hiba, hogy túl sok kondenzátort próbálnak hozzáadni a kimenethez, azt gondolva, hogy ez csökkenti a zajt; a valóságban ez destabilizálhatja a visszacsatolási hurkot és ronthatja a tranziens választ.
A professzionális pontosságra vágyók számára a vezérlőhurok elemzése létfontosságú. Ha az áramkörök védelme érdekében korlátozni kell az áramot, akkor egy 0.01 ohmos söntellenállást alkalmazhatunk a feszültségesés mérésére, és egy műveleti erősítőt (például az LM358-at, amely közel 0 V-os feszültséget is elbír) használhatunk a TL494 vezérlő visszacsatoló lábának táplálására.
Ezenkívül ajánlott a kimeneti szűrő optimalizálása. A nagy áramok alatti telítődés megakadályozása érdekében az induktormag két toroid magra tekerhető . Továbbá, egy nagy kondenzátor több kisebbre cserélése párhuzamosan csökkenti az ekvivalens soros ellenállást (ESR), ezáltal csökkentve a hőmérsékletet és javítva a szűrést.
Kulcsfontosságú villamos fogalmak: Teljesítmény és teljesítménytényező
Fontos, hogy ne keverjük össze az aktív teljesítményt (W) a látszólagos teljesítménnyel (VA). Váltakozó áram esetén az induktorok és kondenzátorok reaktív impedanciája fáziseltolódást hoz létre a feszültség és az áram között. A teljesítménytényező (cos φ) jelzi a terhelés hatékonyságát; minél közelebb van 1-hez, annál nagyobb a terhelés ellenállása. Ezekben a tápegységekben gyakran találhatók teljesítménytényező-korrekciós (PFC) eszközök , amelyek optimalizálják ezt az értéket és megakadályozzák az elektromos hálózattal való interferenciát.
Az összeszerelés befejezése után egy nagy teljesítményű szerszámot kapunk, amely fix nagyáramú kimeneteket kombinál egy állítható opcióval, lehetővé téve a teljes biztonságot a munkavégzéshez, mindaddig, amíg tiszteletben tartjuk az egyes alkatrészek korlátait, és a túlmelegedés elkerülése érdekében folyamatosan működtetjük a ventilátort.
