- ใช้ประโยชน์จากแรงดันไฟฟ้าคงที่ (+3.3V, +5V, +12V) และกำลังไฟสูงของแหล่งจ่ายไฟพีซี
- การนำวงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้า LM317 มาใช้งานเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าขาออกที่ปรับเปลี่ยนได้
- ความสำคัญของการจัดการวงจรป้อนกลับและการกรอง LC ในแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์โหมด
- จำเป็นต้องต่อสายสีเขียวลงกราวด์เพื่อเปิดใช้งานระบบจุดระเบิด
หากคุณมีพาวเวอร์ซัพพลายคอมพิวเตอร์เก่าๆ อยู่ อย่าเพิ่งทิ้งลงถังรีไซเคิล การดัดแปลงพาวเวอร์ซัพพลาย ATX ให้เป็นพาวเวอร์ซัพพลายสำหรับห้องปฏิบัติการเป็นหนึ่งในโครงการอิเล็กทรอนิกส์คลาสสิกที่สามารถช่วยคุณประหยัดเงินได้มาก เนื่องจากพาวเวอร์ซัพพลายสำเร็จรูปมักมีราคาแพงและคุณภาพค่อนข้างปานกลาง
แนวคิดคือการใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่าแหล่งจ่ายไฟเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาให้จ่ายแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรหลายระดับและกำลังไฟที่มากพอสมควรอยู่แล้ว จึงเปลี่ยนมันให้เป็นเครื่องมืออเนกประสงค์สำหรับจ่ายไฟให้กับต้นแบบ มอเตอร์ หรือวงจรใดๆ ที่คุณกำลังสร้างบนโต๊ะทำงานของคุณ อย่างไรก็ตาม มันไม่ใช่แค่การตัดสายไฟ คุณต้องรู้ว่ากำลังทำอะไรอยู่เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายใดๆ ในกระบวนการ
วัสดุและเครื่องมือที่จำเป็น
เพื่อหลีกเลี่ยงงานโครงงานในโรงเรียนและเพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์ที่เสร็จสมบูรณ์สามารถใช้งานได้จริง คุณจะต้องมีชุดเครื่องมือพื้นฐาน ได้แก่มัลติมิเตอร์ หัวแร้ง ตะกั่วบัดกรี คีมตัดลวด ไขควง และสว่านพร้อมดอกสว่านสำหรับเจาะแผ่นโลหะ สำหรับขั้นตอนสุดท้าย กระดาษทราย สีสเปรย์สีดำ และทินเนอร์จะช่วยได้มาก
สำหรับส่วนประกอบเฉพาะที่ใช้ในการประกอบ โปรดเตรียมสิ่งต่อไปนี้ให้พร้อม:
- ปลั๊กกล้วยสีแดง 6 อัน สำหรับเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้า และสายสีดำ 2 เส้นสำหรับกราวด์ (GND)
- สวิตช์เปิดปิดและ LED สีแดงขนาด 5 มม. พร้อมตัวต้านทาน 330 โอห์ม เพื่อตรวจสอบว่ามีกระแสไฟฟ้าไหลหรือไม่
- สำหรับส่วนหนึ่งของ แรงดันไฟฟ้าแปรผันอุปกรณ์ที่จำเป็นได้แก่ ตัวควบคุมแรงดัน LM317, ตัวต้านทานปรับค่าได้ 5K โอห์ม, ไดโอด 1N4007 และตัวเก็บประจุแบบผสม (220uF, 100uF และ 10uF ที่แรงดัน 25V ขึ้นไป)
- ตัวต้านทาน 120 โอห์ม และท่อหดความร้อน (เทอร์โมฟิต) เพื่อป้องกันการลัดวงจรของสายไฟ
กระบวนการเปลี่ยนแปลงทีละขั้นตอน
ขั้นตอนแรกคือเปิดฝาครอบแหล่งจ่ายไฟอย่างระมัดระวัง โปรดระมัดระวังเป็นพิเศษ: ตัวเก็บประจุขนาดใหญ่สามารถเก็บประจุได้แม้ว่าจะถอดสายแล้ว ดังนั้นจึงควรคายประจุออกโดยการลัดวงจรขั้วต่อด้วยไขควงหุ้มฉนวนเพื่อหลีกเลี่ยงเหตุการณ์ไม่คาดฝัน
เมื่อเปิดออกแล้ว ให้ถอดวงจรภายใน พัดลม และสวิตช์เดิมออก แนะนำให้ทำความสะอาดฝุ่นทั้งหมดด้วยลมเป่า และทาสีตัวเรือนใหม่เพื่อให้ดูเป็นมืออาชีพ ก่อนประกอบกลับ ให้เจาะรูที่ฝาครอบด้านบนเพื่อรองรับโพเทนชิโอมิเตอร์ ไฟ LED และปลั๊กแบบกล้วย
เพื่อให้แหล่งจ่ายไฟเริ่มทำงาน มีเคล็ดลับสำคัญอย่างหนึ่งคือสายสีเขียว (PS-ON)ต้องต่อกับสายดิน (GND) ซึ่งเป็นตำแหน่งที่เราติดตั้งสวิตช์เพื่อเปิดและปิดอุปกรณ์ สำหรับไฟแสดงสถานะ คุณสามารถบัดกรี LED และตัวต้านทานเข้ากับสายสีเทา ซึ่งโดยปกติจะเป็นสายที่ส่งสัญญาณ Power Good
การกำหนดค่าเอาต์พุตและแรงดันไฟฟ้าที่ปรับได้
พาวเวอร์ซัพพลาย ATX มีระดับแรงดันไฟฟ้าคงที่ที่ใช้งานได้สะดวกมาก โดยแบ่งตามสีของสายไฟ คุณจะได้+3.3V (สีส้ม), +5V (สีแดง), -5V (สีขาว), +12V (สีเหลือง) และ -12V (สีน้ำเงิน)สายไฟเหล่านี้รองรับกระแสไฟฟ้าได้ค่อนข้างสูง เหมาะสำหรับการจ่ายไฟให้กับมอเตอร์
หากคุณต้องการพัฒนาไปอีกขั้น คุณสามารถสร้างวงจรด้วย LM317 โดยใช้แผ่นวงจรแบบมีรูพรุน ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้านี้จะช่วยให้คุณได้เอาต์พุตที่ปรับได้ตั้งแต่ 1.2V ถึงเกือบ 12Vเพียงแค่ต่อไฟ 12V จากสายไฟของแหล่งจ่ายไฟไปยัง LM317 และต่อตัวต้านทานปรับค่าได้เข้ากับตัวเก็บประจุเพื่อปรับแรงดันไฟฟ้าตามต้องการ
ข้อพิจารณาทางวิศวกรรมและการควบคุมขั้นสูง
จากมุมมองทางเทคนิคที่สำคัญ เราต้องเข้าใจว่าเรากำลังใช้แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์โหมด (SMPS)ไม่ใช่แหล่งจ่ายไฟแบบเชิงเส้น ซึ่งหมายความว่าการควบคุมแรงดันไฟฟ้าทำได้โดยใช้การปรับความกว้างของพัลส์ (PWM) ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยคือการพยายามเพิ่มตัวเก็บประจุมากเกินไปที่เอาต์พุต โดยคิดว่าจะช่วยลดสัญญาณรบกวน แต่ในความเป็นจริงแล้ว วิธีนี้อาจทำให้วงจรป้อนกลับไม่เสถียรและทำให้การตอบสนองต่อสัญญาณชั่วขณะแย่ลง
สำหรับผู้ที่ต้องการความแม่นยำระดับมืออาชีพ การวิเคราะห์วงจรควบคุมนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง หากคุณต้องการจำกัดกระแสเพื่อป้องกันวงจรของคุณ คุณสามารถใช้ตัวต้านทานแบบขนานขนาด 0.01 โอห์มเพื่อวัดแรงดันตกคร่อม และใช้ตัวขยายสัญญาณปฏิบัติการ (เช่น LM358 ซึ่งสามารถทนต่อแรงดันได้ใกล้ 0 โวลต์) เพื่อป้อนสัญญาณเข้าที่ขาป้อนกลับของตัวควบคุม TL494
นอกจากนี้ แนะนำให้ปรับแต่งตัวกรองเอาต์พุตเพิ่มเติม เพื่อป้องกันไม่ให้แกนเหนี่ยวนำอิ่มตัวภายใต้กระแสสูง คุณสามารถพันแกนเหนี่ยวนำบนแกนวงแหวนสองแกนได้ ยิ่งไปกว่านั้น การเปลี่ยนตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ด้วยตัวเก็บประจุขนาดเล็กหลายตัวที่ต่อขนานกัน จะช่วยลดความต้านทานอนุกรมเทียบเท่า (ESR) ลดอุณหภูมิ และปรับปรุงการกรองให้ดียิ่งขึ้น
แนวคิดหลักทางไฟฟ้า: กำลังไฟฟ้าและตัวประกอบกำลัง
สิ่งสำคัญคืออย่าสับสนระหว่างกำลังไฟฟ้าจริง (W) กับกำลังไฟฟ้าปรากฏ (VA) ในกระแสสลับอิมพีแดนซ์เชิงรีแอคทีฟของตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุจะทำให้เกิดการเลื่อนเฟสระหว่างแรงดันและกระแส ตัวประกอบกำลัง (cos φ) บ่งบอกถึงประสิทธิภาพของโหลด ยิ่งค่าใกล้เคียง 1 มากเท่าใด โหลดก็ยิ่งมีความต้านทานมากขึ้นเท่านั้น อุปกรณ์ แก้ไขตัวประกอบกำลัง (PFC) มักพบได้ในแหล่งจ่ายไฟเหล่านี้ เพื่อปรับค่านี้ให้เหมาะสมและป้องกันการรบกวนกับโครงข่ายไฟฟ้า
เมื่อประกอบเสร็จแล้ว ผลลัพธ์ที่ได้คือเครื่องมือทรงพลังที่ผสมผสานเอาต์พุตกระแสสูงคงที่เข้ากับตัวเลือกที่ปรับได้ ทำให้คุณสามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยตราบใดที่คุณเคารพขีดจำกัดของแต่ละส่วนประกอบและเปิดพัดลมเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไป
