Stavba napájacieho zdroja nastaviteľného stolného počítača: 4 kroky (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Už mnoho rokov používam starý napájací zdroj založený na lineárnom regulátore, ale maximálny výkon 15V-3A spojený s nepresnými analógovými displejmi ma prinútil vytvoriť si vlastný napájací zdroj, ktorý tieto problémy rieši.

Pozrel som sa na ďalšie zdroje energie, ktoré ľudia vyrobili pre inšpiráciu, a rozhodol som sa pre niektoré základné požiadavky:

-Viac energie, ako by mohol poskytnúť starý analóg

-chladiaci ventilátor (ak je to potrebné)

-Digitálny displej

-Elegantne vyzerajúci a bezpečný (nie že by ten analógový nebol ani jednou z týchto vecí …)

Pokiaľ ide o elektroniku, všetky položky pochádzali z eBay alebo z skip mimo mojej školy (vážne), takže kusovník je dosť ťažké určiť. Odhadujem, že som na diely minul menej ako 12 EUR, ale bude to vyššie, ak nemôžete niektoré diely (zdroj energie) získať zadarmo, kde cena veľmi závisí od požadovaného výkonu.

Upozorňujeme, že tento text sa zameriava na moju zostavu napájacieho zdroja, a preto nie všetky kroky sú v štýle „návod“, ale skôr ako zhrnutie vykonaných krokov. Ak sú požadované ďalšie podrobnosti, samozrejme vám veľmi rád pomôžem, zanechajte komentár tu alebo na ukážkovom videu na youtube a ja odpoviem čo najskôr:)

Krok 1: Výkonná elektronika

Ako zdroj energie bol použitý silnoprúdový (8A) SMPS (Switch-Mode-Power-Supply) s výstupom 19V, ktorý som našťastie získal zadarmo. K podobným zdrojom energie, ktoré by bolo možné použiť, patrí nabíjačka prenosného počítača alebo dokonca transformátor s obvodom usmerňovača s plným mostíkom.

Aby sa zastavilo odoberanie energie, keď sa nepoužíva, živé pripojenie bolo rozšírené o prepínač na prednom paneli puzdra a späť na SMPS. Keďže je puzdro kovové, spojil som uzemňovací kolík so základnou doskou pomocou skrutky.

DC výstup SMPS bol pripojený k stupňovitému prevodníku DCDC Buck, ktorého výstup išiel na kladné a záporné spojenia na prednom paneli puzdra (cez bočníkový odpor na digitálnom displeji).

Digitálny displej spolu s prevodníkom 5 V Buck (pre porty USB) bol napájaný 19 V SMPS, pretože zostal konštantný bez ohľadu na to, na aké výstupné napätie bolo nastavené.

K SMPS bol prostredníctvom obvodu MOSFET pripojený aj 24V počítačový ventilátor, ktorý obmedzuje prúd (a tým aj rýchlosť) ventilátora. POZNÁMKA: Obvod obmedzujúci prúd nie je potrebný a MOSFET funguje iba ako odpor. Bol pridaný na zníženie rýchlosti ventilátora a mnoho ďalších obvodov (dokonca aj obvod založený na LM317) by pravdepodobne fungoval lepšie ako moja implementácia, ale môžem ho zahrnúť, ak to niekto chce.

Krok 2: Ovládajte elektroniku a zapojenie displeja

Merač digitálneho displeja musí byť zapojený do série so záporným výstupným terminálom na snímanie prúdu a ďalší vodič ide na kladný výstupný terminál na meranie výstupného napätia, ako je to znázornené na obrázku vyššie.

Na nastavenie výstupného napätia je trimrovací zosilňovač 50 kOhm na prevodníku 15 A nahradený podobným jednootáčkovým potenciometrom, ktorý je k prednému puzdru predĺžený plochým káblom. Jedna strana potenciometra je pripojená k potenciometru 2 kOhm v snahe mať gombík napätia „doladenia“, ale ako bude diskutované neskôr, tento sa používa len zriedka.

Vlastnou chybou použitia prevodníka buck je, že výstupné napätie je obmedzené na zhruba 1 V menšie ako vstupné napätie, ale odpor potenciometra je prispôsobený maximálnemu vstupnému napätiu (v tomto prípade max. Vstupné napätie = 30 V). To znamená, že ak dodáte prevodníku buck napätie hlboko pod maximálnym vstupným napätím, potenciometer bude mať mŕtvy pásmo - kde otáčaním gombíka sa napätie nezmení. Aby sa tomu zabránilo, existujú dve možnosti:

1) Použite kombinovaný prevodník zosilnenia/zosilnenia, ktorý buď zvýši alebo zníži vstupné napätie na čokoľvek, čo je požadované - táto možnosť by bola najlepšia pre veľký rozsah výstupného napätia, ktorý je nezávislý (nie je obmedzený) na vstupnom napätí.

2) Vyberte potenciometer s odporom, ktorý zníži necitlivú zónu na prijateľnú úroveň - je to najlacnejšia možnosť, ale iba znižuje mŕtvy pásmo (čo vo výsledku zvyšuje rozlíšenie), takže výstupné napätie je stále obmedzené na určité množstvo pod vstupné napätie.

Išiel som s možnosťou 2, pretože som už mal 15A prevodník dolárov a nechcel som čakať, kým z Číny dorazia ďalšie diely. Pretože požadovaný odpor potenciometra nebol blízko štandardnej hodnoty, umiestnil som na vonkajšie svorky potenciometra odpor, čím sa účinne znížil odpor na požadovanú hodnotu.

Krok 3: Prípad

Teraz k zábavnej a únavnej časti - vytváraniu puzdra. Na to môžete použiť čokoľvek, čo chcete; drevo, MDF, plast, kov alebo úplne 3D tlač, ak by ste naozaj chceli. Išiel som s kovom a plastom, pretože mi tieto materiály najviac vyhovujú a vyzerajú spolu pekne (ospravedlňujem sa nadšencom dreva).

Mal som dobré množstvo plechu z nehrdzavejúcej ocele, takže hlavný kryt bol vyrobený s týmto. Predný a zadný panel boli vyrobené z plastu (vpredu akrylát, vzadu neznámy žuvací plast) a základná doska bola vyrobená z oceľového plechu zo stojana na televíziu.

Základňa bola narezaná tak, aby bola o niečo širšia a oveľa dlhšia ako SMPS, a v 4 rohoch, kde bývali upevňovacie prvky puzdra SMPS, boli vyvŕtané otvory (pretože horná polovica puzdra bola odstránená kvôli drôtom a lepšiemu odvodu tepla).

Tieto otvory boli poklepané kohútikom M4, takže na zaistenie SMPS k základni bolo možné použiť strojové skrutky spolu s pravouhlými doskami z nehrdzavejúcej ocele, ktoré sa používajú na pripojenie základne k krytu z nehrdzavejúcej ocele a zadnému panelu. Boli vyvŕtané a poklepané dva podobné otvory, aby držali predný panel na mieste, pričom tentokrát bol použitý plastový pravý uholník (kvôli blízkosti napájacích spojení).

Predný a zadný panel boli označené a podľa potreby vyvŕtané, potom boli kusy narezané a ručne uložené do rozmerov vrátane obdĺžnikových otvorov pre displej, portov USB a sieťového napájania na zadnej strane.

Hlavný kryt bol označený na 0,8 mm SS fólii a narezaný na mieru uhlovou brúskou vrátane bočného otvoru na prívod vzduchu. Pred ohnutím boli označené a vyvŕtané otvory pre bok a vrchol, ale keďže nemám plechovú brzdu (zatiaľ), zákruty, ktoré sa mi podarilo získať, mali na nich vážny polomer. Keď som počítal s menším polomerom otvorov, pribíjal som hrany proti nejakému uhlovému železa vo zveráku, aby bolo všetko správne zarovnané - to do kusu vnesie nejaký „charakter“a zaistí, aby každý vedel, že je to na mieru…

Všetko je zostavené pomocou strojných skrutiek M4 alebo lepidla na diely, ktoré nie je potrebné vymeniť. Myslím si, že je dôležité stavať veci s ohľadom na prevádzkyschopnosť.

Krok 4: Kontrola

Po niekoľkých mesiacoch montáže, testovania a používania som zistil, že 2K potenciometer pre funkciu „jemného doladenia“je hlučný (pri otáčaní sa občas otvorí obvod). To bolo neprijateľné, pretože neočakávane vyskočilo výstupné napätie, a tak som 2k hrniec jednoducho otočil do minimálnej polohy, aby nerušil hlavný nastavovací hrniec. Kvalitné potenciometre sú pri takýchto projektoch nevyhnutnosťou.

Dúfam, že to niektorým z vás pomôže, pretože mne pomohli ostatné. Toto je len jeden z mnohých prístupov a v prípade potreby ďalších informácií, či už tu, alebo v mojom videu na YouTube, povzbudzujem k otázkam. Ďakujem veľmi pekne a dobre sa vám darí, ak ste sa dostali až sem, šťastné tvorenie!