ATX电源改装可调电源的实践与要领总结

ATX电源改装可调电源的实践与要领总结在网上有很多关于ATX电源改可调电源的文章，我参阅了大量有关的文章和资料，先后拆掉了三个以TL494为方案的ATX电源进行改装调试，最终获得了圆满的成功。一些文章标称改装为“30V、40V，输出电流8A、10A”,其实，仔细阅读你会发现它们的改装过程、改装部位以及所用元器件基本是一模一样的，主要的区别是要求输出电压较高时，主开关变压器的次级线圈匝数多上那么一两圈就可以了。因为P=U.I，改装时要兼顾到你要求的输出电压与电流的乘积，不能让它超过你的电源原额定输出功率。边改装边查资料的过程是十分浪费时间的，下面就改装过程中涉及的重点基础知识和要领做一个归纳总结，对你的改装一定是十分必要的。通过深入的分析，改装的最大难点是主开关管的异常发热问题，有时还没等到开关管发热就已经击穿烧毁了，烧上几对开关管后你的信心会大受折扣。但只要解决了这个问题，你一定能改装成功的。现将我的成功经验介绍如下：一、功能介绍。利用废仪器壳改装好的外形图中左侧占据面板约2/3面积的是可调电源部分：依次是电压表、电流表、5V的USB接口、电源工作指示灯、正负接线柱、电源工作开关、输出电压调节电位器；图中右侧占据面板约1/3面积的是电烙铁电源调压部分：依次是烙铁电源指示灯、烙铁电源三段开关、烙铁工作开关、烙铁插座。有关部位的放大图片：二、有关制作。（一）、首先介绍简单电烙铁调压部分。进行电子制作，经常需要电烙铁长时间通电，因为大功率的干烧而烧死烙铁头。我设计了以下简单可靠的电路，对30W的烙铁实现了在全功率、80%功率和半功率的三个不同状态，足以满足烙铁的不同工作状态要求：说明：W4和W5是一个双刀单掷开关，它是烙铁电源的总开关。总开关闭合后，当仅闭合W1时，烙铁为全功率，用于正常焊接；当仅闭合W2时，烙铁为半功率，用于预热待机；当W2和W3同时闭合时，烙铁工作在约80%功率的状态，用于较小零件的焊接。我在改装时，将W1、W2、W3合并成了一个双刀三掷开关，使用起来十分方便。另外，总开关断开后，焊接时还可以避免击穿那些娇贵的MOS零件。（二）、ATX电源改可调电源。ATX电源的工作原理大同小异，改装前，必须搞清楚ATX电源的核心部件的基本工作原理，（KA7500与TL494可直接相互替换），不掌握以下必要的知识，请不要盲目动手改装。需要熟练掌握：5、6脚的RC参数控制着电源的工作频率；4脚电位的高低控制电源是否处于工作输出状态；1、2和15、16脚分别是两个功能相同的比较放大器的正负输入端，3脚是它们的反馈输入端；14脚输出稳定的5V电压，可用作参考电压，同时给LM339提供电源；7脚是电源接地端，12脚是电源正端，该IC的工作电压范围十分宽，用在0至30V可调电源中最佳的范围建议取12V至20V之间。如果你的ATX电源中还使用有LM339，要记清下图各脚的作用。LM339的任意两个正负输入端电压差别大于10mV时，就能够确保对应的输出端从一种状态转换到另一种状态。有的电源使用LM393，与LM339的主要区别就是它只有两个电压比较器。ATX电源与早期的AT电源主要的区别就是多一个辅助电源，（如果你使用AT电源改装可调电源，就需要另外增加一个辅助电源，用来给推动变压器前边的推动管、TL494等供电），辅助电源的电压有时是需要进行调整一下的，对它使用到的TL431及光耦PC817的管脚及其功能你应该有个基本的了解。对于光耦，只要记住它的管脚就可以了，其中的1脚阳极和4脚集电极都是电流输入端，1脚2脚是低压端，3脚4脚是高压端。TL431相当于一个可调稳压值的稳压管，它具有良好的热稳定性能，它的参考极（R）对阳极（A）永远是恒定的2.5V，如下图，不同的R1和R2的取值可以得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出，特别地，当R1=R2时，Vo=5V。注意TL431工作的必要条件：通过阴极的电流要在1mA到100mA之间。网上常见的经典原理图，弄明白即可，仅做参考：（本文中引用的电路图，包括本文尾部位所附的电路都是高清的，下载后可以还原成高清晰图片）改装要领总结：1、主变压器。这首先取决于你对最高输出电压的要求，0～25V/5A的输出，不需要对主变压器不做任何的改动，这是最稳定的方案。要求输出25V以上并且输出电流较大的情况下，只能重绕输出线圈了（有的文章介绍，将12V、5V的线圈首尾端拆开重新串接，该方法容易误接首尾端，那个工作量还不如重绕线圈爽快）。在拆解变压器时首先要对磁芯加热，可以使用热风机、电吹风以及“灯泡大法（40～60W）”。灯泡大法：220V串联一个灯泡，电压分别加在磁芯顶端和底端，通电后磁芯会严重发热，因为发热使得磁芯固定胶水软化，这样就能轻松地拉开磁芯了。重绕的次级线圈，线径用接近原12V的线即可，一般双线并绕18匝。关键问题是重绕得到的两个18匝线圈的首尾接法，千万记住一定要把他俩接成同名端和异名端串联的形式，把连接点作为接地点。根据开关电源主开关管的工作原理可知，两个主开关管轮流工作在导通或截止状态，共处于“双管推挽”工作方式。输出端只能采用半波整流，千万不要改成全波整流，如果这样，即使是很小的功率输出也会打乱主开关管的工作状态，（因为当对应的开关管截止时，才允许变压器的对应输出端有能量的输出），使得主控管立刻急剧的升温。2、拆除多余的元器件。12V整流输出送至TL494的12脚及推动管的该供电电路一定要拆除（原因很简单，自行分析）。12V5V3.3V-12V-5V终端到TL494、LM339的反馈都要统统拆掉。但是要保留由推动管供电经过一只二极管反馈到TL494的保护电路(通常两支路，一头去LM339一头去TL494的16脚），在发生自激（或严重超负荷）的时候就靠它不烧管了。如果保护太敏感，可以调整它的分压电阻。（保护原理：输出端负载越重，两只推动管的集电极截止电压越高……）。输出端的滤波电容当然要换成有足够耐压值的。另外，输出端的共轭磁环滤波大电感（又称功率因数矫正变压器）尽量保留不动，如果你的安装空间不允许，也要加装一个电感量相当的电感，这一点对于防止大电流输出时的高频自激很重要。3、调压与调流。以TL494为核心，调压部分就是对输出电压分压后送至1脚，5V的基准电压经可调电位器分压后送至2脚，这两个电压在IC内进行比较后控制着输出电压的稳定。调压部分参照经典图即可。关于调流部分，在经典图中利用的是15和16脚，其原理和调压相同，实际上是当输出电流超过设定值时自动调低输出电压，这样，负载的阻值不变，电压变低，使得输出电流不超过设定值。由以上调流原理可知，当输出电流超出设定值时，实际上，TL494内部的两个比较放大器工作在相互矛盾的状态（很简单，输出电流超出设定值时，负责调流的比较器要求降低输出电压，而负责调压的比较器发现输出电压降低，它又努力的要求升高输出电压），很容易形成一种新的高频自激（实践证明，如果有关吸收回路处理的不到位，很内容形成正反馈的自激而很快烧毁主开关管，故不推荐这种调流电路）。同时，这种接法占用了第16脚，它也破坏了上述第2条中讲到的“超负荷”保护电路。调流部分我设计的是关断输出型电路，原理是当输出电流超过额定值时，该取样电阻上的电压送至LM339中一个比较放大器的正输入端，经与负端的设定电压比较后输出，送至可控硅使可控硅被触发，然后使得TL494的4脚电位被抬高固定而关断输出，（TL494的4脚高于3V时即进入死区），只有关闭电源，重启后才能回复输出，这个电路十分的稳定可靠。注：图中相并联的6.8k电阻和6.8μ电容，是根据反复实验兼顾浪涌电流和计划限定的额定输出电流而确定的相应阻值和容值，我确定的额定输出电流为5A。实际制作中，如果你的额定电流值不同，只需要改变图中1K调流电位器的电阻值，其他元器件的取值不需要改动。（图中可控硅只要随便找一个小型的单向可控硅即可，参数上无特殊要求）。4、散热风扇及数显电压表、电流表。风扇需要考虑散热效果和噪音的相互兼顾，通常电源都是在较小功率输出的情况下工作，只有在大功率输出时使得有关器件大量发热。我改装的电源主要发热部位是主开关管而不是整流管部位。自动风扇调速电路如下：因为数显电压表、电流表的供电不能与改装的可调电源共地，我手头正好有一个电子游戏机里的电源，它有5V和12V输出，正好用来分别单独给散热风扇及数显电压表、电流表供电。为了充分发挥电源的功能，我还给该5V输出加了一个USB接口，给5V、12V在机壳后侧加了一个固定电压输出端。USB母接口的接线不要接反，一般要求USB接口的电压值为4.75-5.25V。当仅用作电源接口时，它的两个数据线端子可以空闲不接。5、有关关键调试。1）在调试过程中，以防万一，最好在220V输入端串接一只40W～60W的灯泡。实在感觉麻烦，也可以将开关电源总输入端的保险管换成1A的，但这样的保护效果要差一些。2）高频自激和杂波的串入是主开关管巨热的主要原因（有时伴有主开关变压器的啸叫声），这也是可调电源不能改装成功的主要原因。调试的要点就是避免及去除这些高频自激和杂波干扰。（另外造成主开关管巨热的原因还有：TL494第8脚11脚输出差异大、推动管C1815或C945参数差异、主开关管13007或13009参数差异、实际工作频率偏差太大、主开关变压器及推动变压器异常等，但因为改装前你的开关电源是工作正常的，所以这些更疑难的因素出现的可能性要少得多。一般不需要考虑它。）3）为了减少和避免高频自激和杂波的串入，TL494至电压调节电位器的引线尽量选用带屏蔽的电线，实在没有合适的屏蔽线，就一定要在电位器的中点、TL494的1脚、2脚等各个对应点（主要是涉及到输入的点），对地加装0.1μ的旁路电容，这一加装电容是十分必要和有效的，千万不能省略。至于使用陶瓷的、涤纶的、独石的哪一种电容到是没什么关系，只是在电容的容量上不要随意增减。4）原电路板的负反馈回路中，TL494第3脚至第2脚的反馈电路是47K电阻串0.01μ电容构成。在改装可调电源调试时，针对不同的输出电压和电流状态，边调整该电阻和电容的数值边仔细倾听主变压器的声音，把声音调到最小，最好是调无，（如果有示波器，查看推动变压器初级的波形能够更容易调整，只要把杂波和反压峰值尽量调小就行了），最终数值是电阻阻值减小为0Ω，电容增大到0.1μ。5）改善辅助电源（即给TL494等供电的电源）的供电质量。除了在该辅助电源输出端加装一个0.1μ的电容外，我用示波器发现该辅助电源开关管C极的反压尖锐峰值很高，于是将其RC峰值吸收回路中的电阻值由100K变为47K。此时，推动变压器初级的波形得到了很大的改善，主开关管的发热量也降低了很多。6）如果经过上述步骤主开关管还是过热，可以适当提高电源的工作频率。TL494的5、6脚的RC参数控制着主电源的工作频率，我的电源原数值是16K+1000P，最后把16K电阻换成10K的电阻。（该电阻不能再小，如果阻值再小，当大负载输出时，输出电压会明显下降）。7）调试时的假负载。假负载要选用大功率电阻或电炉丝（原因是：因为其冷、热态电阻几乎不变，能够比较容易的观察到输出电流的大小状况）。8）用于输出指示作用的电压表和电流表，如果采用电子显示表，它们不能和你的主电源共地，需要领用辅助的5V电源供电，两块表之间是可以共地的。（三）、内部结构布局和调试效果。三、有关ATX高清电路图。以下电路图基本代表了常见的开关电源，因为word文档需要压缩而显得不清晰及不成比例，下载到电脑后可以还原成放大的高清图片：