Реинкарнация компьютерных БП. Часть 1

Если нет надежды на восстановление БП, либо предстоящие затраты на его восстановление слишком велики, а то и сам БП вовсе уже - "не актуален", то и в этом случае не стоит отправлять его в утиль. Ведь подарить старому компьютерному БП новую "жизнь" не так уж и сложно.
Самое "ценное", что можно извлечь из совсем "убитого" компьютерного БП, это:
Корпус, радиаторы, трансформатор, транзисторы мощные высоковольтные (если живы), мощные диоды (если живы), резисторы, конденсаторы.
Причем, из всего, что осталось от старого БП - пригодится самая малость.
Те, кто уже имел дело с силовыми трансформаторами компьютерных БП, знают, что первичная обмотка трансформатора содержит около 40 витков провода, разделенных, как правило, на 2 секции, наматываемых до и после вторичной обмотки. Таким образом достигается уменьшение паразитной емкости первичной обмотки и усиливается индуктивная связь между обмотками, что важно для ШИ-возможностей БП. Суммарное же количество витков вторичных полуобмоток - 7 (3+4). Таким образом, коэффициент трансформации штатного трансформатора приблизительно равен 5,7. Для полумостовой схемы преобразователя амплитуда прямоугольных импульсов будет равна половине питающего напряжения преобразователя, т.е. - 220Х1,4/2=154В (пренебрегая падением напряжения на К-Э-переходах транзисторных ключей).

Это значит, что действующее значение "переменки" на выходе трансформатора составит приблизительно 27В. Значение выходного напряжения первой части полуобмоток (первые 3 витка от средней точки) - 11,5В. Выпрямив полученные напряжения, получим "постоянку" с приблизительными значениями, соответственно, 38 и 16 Вольт. Габаритная мощность магнитопроводов трансформаторов современных и чуть менее современных компьютерных БП составит не менее 250Вт на частотах преобразования от 30кГц. Это значит, что при расчетных выходных напряжениях мы можем расчитывать на выходной ток от 6,5 Ампер. Впечатляет? Причем все ЭТО можно получить при простой схемотехнике и незначительных усилиях при конструировании, учитывая, разумеется, отсутствие такого сервиса, как стабилизация выходных напряжений, например. А во многих случаях стабилизация и не нужна. Взамен получаем мощность, приемлемый набор выходных напряжений, позволяющий использование возрожденного БП в широком диапазоне задач (от построения лабораторного БП до питания мощных усилителей) компактность, малый вес. А эти показатели перекрывают такой минус, как отсутствие стабилизации.

У трансформаторов компьютерных БП есть один большой плюс, помимо уже замеченных в этом тексте, - стандартный установочный профиль. Это обстоятельство делает задачу разработки универсальной схемы с применением тр-ов от разных БП очень простой, равно, как и разработку печатной платы для этой схемы. Это значит, изготовление БП с подобными трансформаторами можно поставить на поток, не взирая на габаритные и мощностные различия трансформаторов. Еще один плюс силовых трансформаторов компьютерных БП - высокая надежность, обусловленная применением качественных современных ферритов, эпоксдной пропиткой, избыточным сечением обмоточных проводов. Никто из тех, кому доводилось ремонтировать компьютерные БП, не сможет, пожалуй, припомнить гибель такого трансформатора. И еще - трансформатор можно легко экранировать полоской фольги, создав КЗ-виток вокруг самого трансформатора.

Задача проста. Схема должна быть максимально простой и повторяемой при использовании трансформаторов от разных БП. Для этой цели попробуем применить трансформатор в схеме двухтактного полумостового автогенераторного преобразователя, так полюбившегося производителями электронных трансформаторов (Рис 1а) с любым из узлов запуска (Рис 1б - рис 1г).

Проще схемы, пожалуй, не бывает.

До сборки схемы по рис 1а необходимо намотать коммутирующий (управляющий) трансформатор на ферритовом кольце размером 10Х6Х3мм (наружный диаметр Х внутренний диаметр Х высота) или другом, имеющим близкие габариты из материалов 1000/1500/2000/3000НН. Можно попробовать и другие размеры и марки феррита, но следует учесть, что размеры бОльшие, чем те, что указаны, могут значительно снизить частоту коммутации, а то и вовсе привести к неспособности трансформатора к насыщению. При этом габариты трансформатора должны обеспечивать определенную мощность для создания в его обмотках тока, достаточного для открывания транзисторов. Кроме того, габариты трансформатора должны обеспечить и достаточное пространство для размещения необходимого количества витков. "Базовые" обмотки могут содержать от 3 до 10 витков медного провода диаметром не менее 0,3мм в эмалевой или любой другой изоляции. Возможно использование одножильного монтажного провода с жилой указанного диаметра. Таким же проводом наматываем и обмотку связи - 1-10 витков.

Обмотка связи в виде 1-4 витков провода делается и на "компьютерном" трансформаторе. Практически в любом трансформаторе найдется зазор между имеющимися обмотками и боковыми частями магнитопровода для нескольких дополнительных витков провода казанного сечения.
Собираем макет электрической схемы преобразователя (рис 2, рис 3), подпаиваем к схеме выводы


"компьютерного" трансформатора; к выводам его вторичной обмотки подпаиваем нагрузочный резистор, обеспечивающий небольшую, до 10Вт, потребляемую мощность (но можно и без нагрузки); параллельно любой из вторичных обмоток подключаем осциллограф и через лампу накаливания мощностью 150-200Вт подключаем схему к сети. Увидев на дисплее осциллографа импульсы правильной прямоугольной формы



и не заметив свечения нити балластной лампы, понимаем, что преобразователь - работает. Выключаем, проверяем на нагрев радиатор, на котором закреплены транзисторы (MJE13007), трансформатор. Если все эти предметы не изменили своей температуры за несколько секунд проверочного включения относительно той, что была до включения, то - продолжаем эксперементировать.

Измеряем частоту преобразования и при необходимости подбираем ее значение с помощью подбора витков обмоток связи одного из трансформаторов и резистора R3 (рис 1а). При подборе частоты указанными манипуляциями следует учесть, что при увеличении витков обмотки связи трансформатора Tr2, частота преобразования будет снижаться, а ток через резистор R3 - возрастет. Увеличение числа витков обмотки связи на Tr1 так же будет способствовать снижению частоты, равно. как и уменьшение сопротивления резистора R3. Оптимальным следует считать режим преобразования с частотой равной или большей той частоты, при которой трансформатор эксплуатировался в исходном БП. Т.е. - от 30-35кГц. Преобразователь, собранный по схеме на рис 1а, работает уверенно и на более низких частотах. Правда, продолжительность испытаний не превышала получаса для каждого варианта (см таблицу 1), а мощность нагрузки не превышала 55Вт.

При указанных в таблице 1 изменениях номиналов деталей и обмоточных данных, нагрев транзисторов, установленных на радиаторе в макете (на рис 2, 3) не превышал 40 градусов при получасе работы. Нагрев существенно может быть снижен достижением оптимального количества витков обмоток связи обоих трансформаторов. Эта же мера снизит разогрев и резистора R3. Правильный подбор витков будет способствовать и общей стабильности схемы. При испытаниях умышленно было выбрано неверное соотношение витков. О хорошем и правильном - в продолжении.

А результаты испытания ЭТОЙ схемы с трансформатором из компьютерного БП показали следующее.
1. Действующие напряжения вторичных обмоток трансформаторов (а испытывались четыре различных трансформатора от разных БП) оказались несколько выше расчетных: 11,8 - 13,6В (пятивольтовая полуобмотка разных тран-в), 28-30,5В - (двенадцативольтовая полуобмотка).

2. Схема преобразователя нормально запускалась и работала при различных параметрах цепи ОС
Можно добавить также, что частота преобразования ЭТОЙ схемы растет с увеличением тока нагрузки, - характерно для подобных преобразователей.
О преобразователе, собранном по схеме на рис 1д.


Как видно, схема - все та же, но в качестве ключей применены мощные полевые транзисторы. Выбраны были IRFP460A, т.к. просто оказались в наличии именно эти транзисторы. Обмотки коммутирующего тр-ра, разумеется, намотаны уже несколько иначе, т.к. порог открывания полевых транзисторов - 5-12В. Затворные обмотки коммутирующего трансформатора и обмотка связи содержат одинаковое количество витков - по 20 - медного провода в диаметром 0,3 в эмали. Перед наматыванием провода в эмалевой изоляции, не лишним будет окунуть магнитопровод в клей ("момент" или "БФ-2") для создания изоляционного слоя поверх проводящего, в общем-то, материала магнитопровода. Габариты кольца такие-же, как и у трансформатора из предыдущей схемы. Количество витков обмотки связи силового тр-ра так же придется увеличить (3-4 витка) для создания необходимого напряжения на обмотке связи тр-ра Tr1.

Фото макета на рис 4, 5.

Преимущества преобразователя, собранного по схеме на рис 1д перед прототипом на биполярных ключах. 1.Схема практически не дает разброса частоты при изменении нагрузки (в указанных пределах - см таблицу 2).


3. Резисторы обратной связи R3 практически не нагреваются, каких бы номиналов они ни применялись при испытании. Это обстоятельство позволяет применить в качестве R3 маломощные (от 0,25Вт) резисторы.

4. Практически отсутствует нагрев ключей. Это значит, что и площадь охлаждающих радиаторов может быть относительно небольшой, а устройство в целом - более компактным.
5. ЭТА схема по своим свойствам сопоставима со схемой на на полумостовом драйвере типа IR2151-IR2153, но имеет более высокий КПД за счет отсутствия цепей питания самого драйвера; схема меньше уязвима и менее требовательна к компоновке в отличии от схемы со специализированным драйвером.

Надеюсь, статья поможет многим переосмыслить собственные взгляды на старые компьютерные БП и сэкономить при создании таких несложных и нужных БП.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации