Самодельный лабораторный бп. Лабораторный блок питания своими руками: пошаговая инструкция

Имя *

Фамилия *

Псевдоним

Email *

Пароль *

Подтвердить пароль *

DIY: полное руководство

Хороший лабораторный блок питания может стоить вам более 100 долларов. Тем не менее, вы можете построить его самостоятельно с частями на сумму около 25 долларов. Существуют десятки руководств по превращению блока питания компьютера в лабораторию. настольный блок, так что же делает его особенным? У этого есть более полный набор индикаторы и (на мой взгляд) более удачное расположение лицевой панели.

Из-за размера этого руководства я разделил его на 3 основных раздела:

Есть три причины для самостоятельной сборки блока питания: цена (дешевый компьютерный блок питания стоит около 15 долларов), практика и самовыражение. Вы получите строго регулируемый сильноточный Поставка на долю стоимости «настоящего», и это будет однозначно ваш. Это предложение будет выдавать +3,3 В, +5 В и +12 В — 3 распространенных напряжения в дизайне цифровой электроники — помимо -12В и возможно -5В. Вы можете комбинировать эти напряжения, соединив два напряжения клеммы вместе; конечное напряжение будет эквивалентно их разнице.

Да, это очень длинная и техническая статья, но я надеюсь, что вы сможете извлечь из нее что-то полезное. Ты не нужно понимать объяснения, если вы правильно следуете инструкциям.

ВНИМАНИЕ! Большие конденсаторы внутри блока питания могут оставаться заряженными в течение нескольких дней. и могут нанести очень неприятный или даже смертельный удар током, если коснуться чего-либо, связанного с ними! Не пытайтесь выполнить этот учебник самостоятельно, если только вы не уверены в этом факте. Обязательно прощупайте все возможные точки контакта с вольтметром и правильно разрядите конденсаторы.

Прочитайте весь этот учебник, прежде чем начать.

1. Сбор деталей и инструментов

Для успешного продолжения проекта вам потребуется следующее:

• Блок питания ATX , примерно 15 долларов США от Newegg.
• Изолированные соединительные стойки , желательно разных цветов. Вам понадобится по одному для каждой шины напряжения, что составляет 4 или 5, и равное количество заземлений (всего 8 или 10).
• Светодиоды : Я использовал один двухцветный красный и зеленый с общим катодом и один желтый.
• Резисторы : один резистор 5 Ом 10 Вт типа «песчаная отмель»; несколько резисторов 100 Ом 1/4 Вт для светодиодов. (Используйте более высокое сопротивление для диммерных светодиодов.)
• Выключатель SPST с круглым отверстием для использования в качестве выключателя питания.
• TTL IC 74LS02 и держатель микросхемы DIP , использование описано ниже
• Набор для пайки с утюгом, припоем и, возможно, пылесосом для удаления припоя
• Термоусадка и изолента . Термоусадка предпочтительнее, но можно использовать и скотч.
• Кабельные стяжки , которые пригодятся позже
• Отвертка , для удаления винтов. Тип необходимой отвертки зависит от типа винтов, найденных в вашем конкретном блоке питания.
• Общие инструменты для проволоки , включая кусачки, инструмент для зачистки проводов или ножницы.

2. Снимите печатную плату

Удалите крышку вашего источника питания. Будьте осторожны, не прикасайтесь к чему-либо внутри. Вставьте черный щуп вашего вольтметра, желательно аналогового, в любой черный провод в Molex. разъем. Установите измеритель на 500 В постоянного тока и прикоснитесь красным щупом к различным точкам на печатной плате, включая радиаторы (они могут быть не изолированы) и особенно выводы конденсаторов. Если вы заметили стрелка выше нуля, конденсатор необходимо разрядить с помощью резистора.

Возьмитесь за пучок проводов, выходящий из блока питания, и аккуратно поднимите его из отверстия в передней части блока питания. единица. Вы можете обрезать их сейчас; оставьте около 6 дюймов до 1 фута каждого провода. Затем найдите любые другие провода. внутри агрегата. Некоторые устройства имеют дочерние платы, установленные по бокам (просто снимите плату). Все единицы иметь не менее 2 проводов, подключенных к входу переменного тока; отпаяйте их от разъема (не от платы) и разблокируйте их. Вместо этого вы можете удалить сам разъем, например переключатель 115/230 В. Также снимите вентилятор, ослабив винты снаружи корпуса.

Когда все провода учтены, открутите 4 винта, которыми плата крепится к корпусу. Поднимите плату одним или обоими радиаторами (убедившись, что они каким-то образом «случайно» не подключены к конденсатор!) и будьте осторожны, чтобы случайно ничего не коснуться. Снимите пластиковую мембрану на дне доски и сохраните ее; часто это единственное, что предотвращает короткое замыкание платы.

3. Просверлите отверстия и установите компоненты

Отметьте и просверлите отверстия для крепежных столбов, светодиодов и выключателя. Сделайте каждое отверстие достаточно большим, чтобы позволить компонент, который нужно пройти (мне нужно было 1/2 дюйма для переключателя, 13/64 дюйма для светодиодов и 5/16 дюйма для крепления столбы.) Будьте осторожны при сверлении металла; возможно, вам придется начать с меньшего сверла немного и пройти через несколько, пока вы не получите отверстие нужного размера.

Удалите заусенцы с отверстий с помощью насадки, металлического напильника или наждачной бумаги. Убедитесь, что нет мелких стальные опилки, лежащие на дне ящика; это может привести к короткому замыканию.

Наконец, замените печатную плату; Убедитесь, что пластиковая мембрана на месте. я вообще-то закончилось поворотом платы на 180 градусов, потому что в противном случае радиаторы блокировали некоторые из обязательные посты. Перепаяйте все провода переменного тока; вам может понадобиться удлинить их, если вы переместите доску. Убедитесь, что короткое замыкание исключено, так как напряжение 120 вольт может быть очень опасным.

Отличительной чертой моего блока питания является комплексный набор световых индикаторов – «Режим ожидания», «Вкл.» и «Неисправность». Вам не нужно понимать все в этом разделе – на самом деле, если у вас есть некоторые знания в области схемотехники, вы, вероятно, не получите многого, но это объясняет принципов, лежащих в основе того, как я разработал свою поставку.

Провода ATX

Блок питания ATX содержит зеленый провод (известный как PS_ON ), который используется для включения питания. Подтягивающий резистор гарантирует, что этот провод несет ТТЛ-совместимое значение «логического высокого» (или логической 1). который контролирует небольшая цепь внутри источника питания. Подключение этого провода к земле (черный провод) приводит к падению напряжения до логического минимума (0), и схема контроля запускает питание.

Еще один интересный провод — 9.0178 серый POWER_GOOD или PG провод. Это высоко когда схема контроля источника питания определяет, что источник питания выдает правильное напряжение; он низкий, когда питание отключено и когда есть потенциальная неисправность, такая как падение напряжения или короткое замыкание.

Остальные провода подают питание следующим образом:

• Черный: Заземленный
• Оранжевый: +3,3 В
• Красный: +5В
• Желтый: +12 В
• Синий: -12 В
• Белый: -5В. (Обратите внимание, что многие современные блоки питания не имеют этого. У меня есть.)
• Фиолетовый: +5 В _SB . Этот провод всегда обеспечивает небольшой ток, даже если источник питания отключен.

Некоторые расходные материалы также имеют коричневый провод , известный как «чувство 3,3 В», который просто контролирует напряжение питания. шина 3,3В. Его необходимо подключить к любому из оранжевых проводов +3,3 В, чтобы питание работать должным образом.

Индикатор включения

Светодиодный индикатор «Вкл.» можно просто подключить к POWER_GOOD (со встроенным резистором). Он загорается, когда источник питания включен и дает правильное напряжение.

Индикатор режима ожидания

Провод PS_ON находится в состоянии логической 1 при отключении питания и в состоянии логического 0 при отключении питания. включен, что делает его идеальным для управления индикатором «Ожидание». Однако из-за чрезвычайно низкой количество тока в этом проводе, подключение светодиода может привести к снижению напряжения до неоднозначного уровня (где-то между «низким» и «высоким»). В моем случае, когда я подключил светодиод к этому проводу, блок питания «случайно» включался бы, если бы я что-то подключал и отключал, и не выключался бы даже с переключателем в положении «Выкл.».

Решением этой проблемы является логическое устройство, известное как «неинвертирующий буфер». Буфер обеспечивает вход с высоким импедансом, а его выход представляет собой «усиленную» версию входа с той же логикой уровень. (Хорошо, вот это, наверное, никому не пришло в голову… так что, по сути, буфер обеспечивает больше «сока» для других устройств в цепи, чтобы они не влияли на более слабый сигнал.)

Буферы могут быть построены с использованием транзисторов или путем объединения двух инверторов (НЕ вентилей) вместе. Это может кажется глупым на бумаге, но на практике существует физический предел мощности одного устройства. может выводить до падения напряжения.

Индикатор «Неисправность»

Когда блок питания работает нормально, POWER_GOOD имеет высокий уровень, а PS_ON низкий. Когда источник питания выключен, POWER_GOOD имеет низкий уровень, а PS_ON — высокий. А когда что-то не так, но выключатель питания стоит в положении «Вкл», POWER_GOOD устанавливается на низком уровне, чтобы сообщить компьютеру, что нужно остановить ЦП — это условие это должно привести к включению индикатора «Неисправность». Эти результаты могут быть в виде таблицы для тех из вас, у кого, вероятно, уже болит голова (0 означает «логический низкий уровень» или «индикатор выключен»; 1 означает «логический высокий уровень» или «индикатор включен»):

Те из вас, кто знаком с бинарной логикой, вероятно, узнают в ней функцию НЕ-ИЛИ. (a NOR b верно всякий раз, когда оба a и b ложны; в противном случае это неверно.) К счастью для нас, вентили ИЛИ-ИЛИ чрезвычайно общий. Вот наша схема на данный момент:

Рассмотрение микросхем

Вентиляторы NOR обычно поставляются в упаковках по 4 штуки на микрочипе. Однако было бы расточительно использовать только один ворота на чипе. Следуя этой логике, мы можем использовать еще 2 вентиля:

• Элемент ИЛИ-НЕ может действовать как инвертор, если два его входных контакта подключены к одному и тому же источнику
• Два последовательно соединенных инвертора эффективно создают буфер
• Следовательно, два вентиля ИЛИ-НЕ, соединенные последовательно, могут эффективно действовать как буфер.

Вот последняя схема. Обратите внимание, что вместо этого я подключил вторые входы вентилей ИЛИ-НЕ к земле. объединения их с выходами предыдущего, потому что это будет потреблять меньше тока от вход.

тл;др

Просто следуйте схеме в следующем разделе

5.

Теперь самое интересное: на самом деле проводка зверя. Я разбил его на несколько шагов, которые в идеале следует выполнять по порядку, поскольку доступ к некоторым компонентам сложнее, чем к другим.

Соединительные стойки

Отделите 4 или 5 черных проводов и по одному красного, оранжевого, желтого, синего и белого (если он у вас есть). Зачистите каждый провод, сформируйте петлю с помощью острогубцев и залудите его припоем. Подключить каждый к соответствующий обязательный пост, убедившись, что нет коротких замыканий.

Нагрузочный резистор

Подсоедините красный (+5 В) и черный (земля) провода к резистору 5 Ом 10 Вт типа «песочная отмель» и закрепите термоусадкой. или проклейте соединения. Установите его на радиатор или сбоку корпуса блока питания. Это будет обеспечить 1-амперную нагрузку, которой должно быть достаточно для правильной работы блока питания.

Микрочип

Стандартные микросхемы DIP (Dual Inline Package, т. е. 2 ряда контактов) имеют контакты, пронумерованные против часовой стрелки, с контактом № 1, который находится непосредственно слева от выемки, если контакты чипа направлены вниз. Если чип перевернут (контакты обращены к вам), как на приведенной выше диаграмме, контакты будут быть пронумерованы в «обратном» порядке. При неправильном подключении чипа можно его поджарить, поэтому убедитесь, что вы точно знаете, какой номер контакта какой.

Используйте запасные провода от разъема материнской платы, чтобы выполнить соединения здесь. В идеале можно использовать печатная плата, но я просто использовал метод точка-точка путем пайки и термоусадки проводов к держателю чипа. Не пытайтесь припаивать провода напрямую к микросхеме ; Вы будете скорее всего повредить. Вместо этого используйте держатель чипа и убедитесь, что его ориентация правильная.

Припаяйте фиолетовый провод +5 В _SB непосредственно к контакту № 14, если вы не собираетесь его использовать. где-нибудь еще. Используйте косички, если данный провод проходит более чем в одном месте. («косичка» это соединение, при котором все провода в группе, кроме одного, скручены вместе, последний провод подключается с другой стороны, и жгут припаивается.)

Выключатель питания

Подключите зеленый провод, идущий от сборки микросхемы, к одному из выводов выключателя питания; к нему же подключите провод PS_ON . Затем подключите другой терминал переключатель на черный провод заземления.

Индикаторы

светодиоды — это диоды; то есть они позволяют току течь только в одну сторону. Поэтому важно не подключите их наоборот, иначе они не загорятся. Определите катод (более короткая ножка, соединяется с землей) и анод(ы) (более длинная ветвь(и), подключается к положительному напряжению). При подключении светодиодов обязательно используйте резистор последовательно с силовым или сигнальным проводом, иначе можно сжечь светодиод. (100 Ом хорошо для логических сигнальных проводов; вам потребуется 330 Ом или более, если вы подключаетесь напрямую к проводу питания. )

Вместо использования отдельных красных и зеленых светодиодов я решил использовать двухцветный светодиод, как показано на схеме. Вы также можете использовать отдельные красный и зеленый светодиоды; см. вставку. Подключите красный анод (светодиод «Режим ожидания») к оранжевому проводу, идущему от микросхемы. Подключите зеленый анод («горит» светодиод) на серый провод POWER_GOOD . Подсоедините анод желтого светодиода «Неисправность» к желтый провод идет от чипа. Не забудьте резистор! Катод – это кратчайший провод на ВЕЛ; это должно быть подключено непосредственно к земле без резистора. Убедитесь, что нет открытых проводов; поднесите термоусадку (или ленту) как можно ближе к основанию Светодиод, как вы можете.

Вставьте каждый светодиод в отверстие, которое вы просверлили для него. В моем случае натяжение проводов удержало его. место; возможно, вам придется добавить немного горячего клея, чтобы надежно закрепить его.

Прочие

Если у вас коричневый провод, подключите его к любому оранжевому. Если вы нигде не можете найти коричневый провод (у меня не было), не беспокойтесь: они есть не у всех блоков питания.

Убедившись, что все надежно подключено и что вы использовали все провода, При необходимости закрепите оставшиеся провода как можно ближе к основанию. Затем замените крышку вашего источник питания и подключите его.

6. Эксплуатация и поиск и устранение неисправностей

Теперь, когда блок питания собран, его следует протестировать.

Индикаторы

При подключении блока питания должен загореться светодиод «Standby». Переведите выключатель питания в положение «Вкл.» позиция. На короткое время должен загореться индикатор «Неисправность», а затем должен загореться индикатор «Вкл.».

Индикатор «Неисправность» должен кратковременно загореться во время запуска; это происходит, когда блок питания выполняет внутреннюю диагностику или стабилизирует выходное напряжение. Это на самом деле признак здоровой единицы; это не повод для беспокойства. (Сравните это со светом «Проверить двигатель» кратковременно загорается, когда вы заводите машину.)

Рельсы напряжения

Проверьте каждую шину напряжения с помощью мультиметра. Если вы получите показания 0 вольт для любой клеммы, вы можете иметь неплотное соединение. Убедитесь, что выходы помечены соответствующим образом; вы можете пойти куда угодно от использования Sharpie для лазерной гравировки металлических этикеток.

Блок не включается

Если индикатор «Неисправность» продолжает гореть, а индикатор «Вкл» никогда не загорается, внутри блока может быть короткое замыкание или что-то еще плохое. Если вы не получаете никакого вывода от шин напряжения или индикаторов, убедитесь, что проводка переменного тока правильно подключена.

Ремонт

Прежде чем открывать блок питания для подключения, переведите его в режим ожидания, отключите от сети и немедленно включите его. Никогда не работайте с блоком питания, когда он подключен к сети, даже если он «выключен»; это точно способ убить себя электрическим током.

Замена печатной платы

Таким образом, вы случайно весь ваш блок питания. Вы видели искры, и теперь ваша комната пахнет горелым электроника. Не все потеряно: просто купите идентичную или аналогичную модель блока питания и «одолжите» его печатная плата. Вы можете повторно использовать старый металлический корпус с соединительными штифтами и светодиодами, которые вы кропотливо прилагается, и вам даже не нужно перепаивать большую часть проводов на микросхеме.

7. Ограничения

За 25 долларов это довольно удивительный маленький лабораторный блок питания. Однако есть причина, по которой «настоящие» стоят сотни долларов.

Во-первых, блок питания, который я построил, выдает только 5 напряжений. Они могут быть объединены в несколько «промежуточные» напряжения, но это не бьет настоящий источник переменного напряжения. Обратите внимание, что отрицательный рельсы имеют непропорционально малую пропускную способность по току по сравнению с положительными.

Несмотря на то, что это довольно хорошо регулируемый источник питания, он все же может не подходить для чрезвычайно привередливая и нежная электроника. Кроме того, использование более дешевого базового блока, скорее всего, приведет к снижению производительность и более шумные выходы.

Также обратите внимание, что такой блок питания не соответствует строгим стандартам профессиональных устройств. Не используйте этот блок питания, если его выход из строя может привести к значительному материальному ущербу, или любые травмы или смерть людей ; это включает любое медицинское приложение.

Идеи по обновлению

Вот несколько идей, которые я обдумывал, и вы можете включить их в свои собственные проект электроснабжения. Некоторые из них довольно просты и практичны, в то время как другие могут не стоить времени и усилие для реализации, так что используйте здесь свое усмотрение.

Предохранители

Предохранители обычно требуются для тонкой работы с электроникой — для защиты вашей цепи. АТХ Блоки питания имеют полностью функциональную защиту от короткого замыкания (которая отключит питание и загорится индикатор «Неисправность»), но протолкнуть 15 ампер через макетную плату — верный способ расплавить что-то или, что еще хуже, разжигание огня.

Вам нужно будет подключить предохранитель для каждой незаземляющей шины. (НЕ подключайте предохранитель к земле.) Помните, они предназначены для защиты ваших цепей, а не для защиты источника питания; таким образом, вы можете смешивать и сочетать рейтинги по мере необходимости. В идеале вы хотели бы установить круглые держатели предохранителей внутри блока питания, но вы должны иметь возможность обойтись встроенным предохранителем для каждого используемого связующего столба.

Дистанционное включение

Используйте центральный выключатель DPDT для выключателя питания. Подсоедините общую клемму с одной стороны к PS_ON , соедините верх с землей, а низ соедините с другим зажимом, предпочтительно ярко-зеленый с надписью «Remote Sense». Используйте вторую половину переключателя, чтобы подключите светодиодный индикатор, который загорается, когда переключатель находится в положении «Дистанционный» (внизу), подключив фиолетовый провод +5В _SB к центру второго полюса и подключение светодиода с встроенный резистор 330 Ом на дно и землю.

Чтобы включить питание, поверните переключатель вверх. Чтобы выключить его, поставьте переключатель посередине. А чтобы включить удаленное переключение, переведите переключатель вниз. Чтобы включить питание, ваш схеме или проекту просто нужно перевести провод «Remote Sense» на низкий уровень TTL (т.е. подключив его на землю.)

Резервное питание 5 В

Это идеальное дополнение к опции «Дистанционное включение». Просто добавьте (желательно темно-фиолетовый) клемма привязки с маркировкой +5V _SB к вашему источнику питания. Вы также можете добавить переключатель и сопровождающий светодиод для выборочного включения и отключения этого режима ожидания, поскольку он всегда будет включен, даже если питание отключено. (В качестве альтернативы вы можете использовать дистанционный переключатель DPDT и подключите клемму +5V _SB ко второму полюсу, чтобы включался только когда переключатель находится в положении «Дистанционное».)

Дополнительный нагрузочный резистор

Импульсный блок питания требует минимальной нагрузки, поэтому мы подключили песочницу 5 Ом резистор к шине +5В. Однако этот резистор просто тратит энергию впустую; тебе это не нужно если у вас есть достаточно большая нагрузка, подключенная извне. Таким образом, вы можете сделать резистор «необязательным». добавив переключатель для подключения и отключения его.

Подключите переключатель (здесь подойдет SPST) к разъему +5 В и подключите резистор 5 Ом к разъему. выключатель. Также подключите светодиод с резистором 330 Ом к тому же выключателю, параллельно нагрузке. резистор, чтобы указать, когда внутренняя нагрузка активна.

Любой полуприличный компьютерный блок питания просто откажется включаться (или выключится через несколько секунд). включения) если нагрузки недостаточно. Таким образом, индикатор «Неисправность» загорится, если вы забываете правильно нагрузить блок питания, без вреда для самого блока.

Переменное напряжение

Подключите линейный регулятор и потенциометр к 12-вольтовой шине. Добавьте еще пару обязательных постов с пометкой «Переменная». Вы должны быть в состоянии получить напряжение примерно от +2В до +10В. Это неэффективный метод, и ваша новая шина переменного напряжения не будет поддерживать очень высокие токи, но это однозначно лучше, чем ничего. Обратите внимание, что я не тестировал этот метод; Я только читал об этом в Интернете.

Индикатор переменного напряжения

Используйте 7-сегментные дисплеи и микросхему ICL7107, как описано в статье. ICL7107 / ICL7106 Цифровой вольтметр от Electronics-DIY.com, чтобы добавить визуальный индикатор фактического напряжения, выдаваемого устройством. шина переменного напряжения, описанная выше. В зависимости от вашего уровня навыков, вы можете смонтировать где-нибудь снаружи устройства, или вы можете вырезать красивое прямоугольное отверстие и установить отображать там. Опять же, я не могу поручиться за это.

Масса шасси

Этот соединительный столб просто подключается к проводу заземления сети или «настоящей земле». Я не уверен, зачем вам это нужно для большинства проектов по электронике, но я видел это на многих профессиональные блоки питания, и их достаточно просто подключить: просто прикрепите (предпочтительно темно-зеленый) соединительный штифт к винту в корпусе блока питания. Дело уже должно должным образом заземлены, а третий штырь входа питания должен быть соединен с винтом в нижней части.

120 В переменного тока клемма

Шучу… это очень опасно! Не пытаться.

Индикатор линии переменного тока

Хорошо, это не настоящий индикатор линии переменного тока, поскольку он не подключается к клемме переменного тока… но он загорится всякий раз, когда ваш источник питания подключен и получение власти. Обратите внимание, что такой светодиод не нужен, если у вас уже есть комплексная резерв/вкл/неисправность трио (один и только один из них всегда будет включен).

Проводка предельно проста. Подключите светодиод к +5V _SB рельс в соответствии с Резистор 330 Ом и заземлите его. Светодиод загорается всякий раз, когда источник питания получает питание, независимо от того, включено оно или выключено.

Рекомендуемая цветовая маркировка

Наконец, я представляю рекомендуемую цветовую маркировку для клемм и светодиодов. Обратите внимание, что это не всегда возможно – 35 ¢ SparkFun переплетные стойки доступны только в красном и черном цветах, например – но если у вас есть доступ к любому вообразимому цвету, я бы порекомендовал следующее.

• Черный для заземления
• Оранжевый для +3,3 В
• Красный для +5 В
• Желтый для +12 В
• Синий для -12 В
• Белый для -5 В
• Серый для переменного напряжения
• Темно-зеленый для основания шасси
• Ярко-зеленый для Remote Sense

И для светодиодов, которые должно быть достаточно легко найти. Не используйте один и тот же цвет для двух разных индикаторы. Поскольку сомнительно, что вы будете использовать каждый светодиод, есть дубликаты. в списке.

• Красный для режима ожидания
• Зеленый для включения. Обратите внимание, что вы можете использовать один красный/зеленый светодиод для индикации включения и режима ожидания, как это сделал я.
• Желтый для индикации неисправности
• Синий для дистанционной индикации
• Желтый для дополнительного нагрузочного резистора
• Янтарный для переменного тока.

Конечно, вы должны в конечном итоге выбрать те цвета, которые вам больше всего нравятся, поскольку это ваш собственный запас. Цвета, указанные выше, основаны на стандарте ATX, особенно в отношении напряжения. рельсы.

Заключение

Этот учебник должен был дать вам достаточно информации для создания собственного уникального источника питания, который вы можно не только использовать для вашего логического дизайна, но и может похвастаться перед друзьями.