Как компьютерный блок питания переквалифицировать в зарядное устройство

Рано или поздно каждый автомобилист сталкивается с необходимостью подзарядки аккумулятора стационарным зарядным устройством. Стоит оно недёшево, поэтому мастеровитые автовладельцы предпочитают изготавливать их самостоятельно. Вариантов решения проблемы имеется немало, и один из самых доступных, практически не требующий вложений, – использовать для этих целей компьютерный блок питания.

Разумеется, его выходные характеристики, хотя и близки к необходимым, но всё равно требуют некоторой корректировки.

Общее описание

Особенность блока питания (БП) в том, что он сделан как отдельный внешний узел. Лабораторный БП — это корпус с лицевой панелью, регуляторами-переключателями, вольтметром, амперметром, выходными клеммами и сетевым шнуром. Далее расскажем нашим читателям о том, что необходимо учесть при самостоятельном изготовлении регулируемого блока питания и как получить оптимальный результат при минимальных затратах.

Для начала остановимся на более широком толковании критериев, которые перечислены выше. Начинаем по списку и рассматриваем напряжение необходимой величины и знака. Это самый важный момент, который в целом определяет схему и конструкцию источника питания. Первое, что необходимо учитывать — это соответствие решаемым задачам. Их число всегда ограничено мощностью БП и, как следствие этого, качеством выходного напряжения.

Пульсации выходного напряжения — это нежелательный параметр, который состоит из низкочастотной составляющей, кратной частоте питающего напряжения и дополнительных более высоких частот. Чтобы влиять теми или иными способами на этот параметр в широком спектре частот, потребуется осциллограф. Иначе его сложно будет оценить.

Стабилизация выходного напряжения — важнейшая характеристика блока питания. Она уменьшает до минимальной величины низкочастотные пульсации и улучшает качество работы нагрузки. Поскольку стабилизатор содержит управляемый элемент, появляется возможность управления выходным напряжением.

Максимальные токи определяют потребительские свойства БП. Чем они больше, тем шире область применения БП. Дополнительно можно упомянуть и напряжения. Падение напряжения на управляемом элементе стабилизатора приводит к его нагреву и ограничивает область применения БП. Поэтому нужны поддиапазоны напряжения, которое подается на вход стабилизатора. Переключение между ними позволяет уменьшить нагрев управляемого элемента стабилизатора при необходимом выходном напряжении.

Читайте так же:

Как отрегулировать карбюратор на москвиче 412 к 126

Защита от перегрузки и короткого замыкания предохраняет управляемый элемент от повреждения током недопустимо большой силы.

Основные характеристики

Входное напряжение
Напряжение сети, к которой подключают блок питания. В электрошкафах наиболее популярны промышленные блоки питания с входным напряжением 220 В, 50 Гц. Импульсные блоки питания работают нормально как при повышенном, так и пониженном напряжении, поэтому входное напряжение указывают диапазоном, например 85…265 В, 50…60 Гц. Некоторые модели могут работать как от переменного, так и от постоянного напряжения.

Выходное напряжение
Напряжение на выходе блока питания. Применительно к электрошкафам распространены блоки питания с выходом 24 В постоянного тока — напряжение питания промышленной автоматики и цепей управления.

Выходной ток
Ток, при котором обеспечивается нормальная работа блока питания. Потребляемый нагрузкой ток должен быть равен или меньше выходного тока блока питания. Если же потребляемый ток нагрузки больше выходного тока блока питания, то это приведет к срабатыванию защиты или просадкам напряжения. Если выходной ток неизвестен, но известна мощность, то значения можно пересчитать.

Мощность
Отражает количество и мощность нагрузок, которые блок питания может обеспечить энергией. Суммарная мощность подключенных нагрузок должна быть меньше или равной мощности блока питания.

Для выбора необязательно знать и ток, и мощность, т.к. они взаимосвязаны. При необходимости их можно пересчитать:

где:
P_нагр — мощность нагрузки, Вт;
U_вых — выходное напряжение блока питания, в нашем случае 24 В.

Если к блоку питания нет дополнительных требований, то знания этих характеристик достаточно.

Пробные тесты

Прежде, чем приниматься за сооружение рабочей конструкции, следует протестировать все на «коленках», убедиться в стабильности работы шуруповерта под нагрузкой и отсутствии сильных перегревов в блоке питания.

Читайте так же:

Как на машине ока отрегулировать холостой ход

Берем компьютерный блок питания и проверяем его: включаем в сеть, в выходном пучке проводов находим зеленый (говорят он может быть другого цвета, но мне всегда попадались зеленые) и замыкаем его перемычкой на любой из черных (все черные провода на выходе — общий вывод, в нашем случае он минус). Блок должен включиться, между черными и желтыми проводами появится напряжение 12 вольт. Проверить это можно мультиметром или подключив к названным выводам любой компьютерный кулер.

Если все в порядке и блок выдает около 12 вольт на желтом(+) и черном(-) выводах, продолжаем. Если же напряжение на выходе отсутствует — ищем другой блок или ремонтируем этот, эта отдельная тема будет описана отдельно.

Отрезаем штекер от выхода блока и берем по 3-4 желтых и черных проводов, идущих из блока и соединяем их параллельно. Отрезая штекер, не забудьте о зеленом пусковом проводнике, он должен быть замкнут на черный. Мы получили источник 12 В с приличной нагрузочной способностью по току в 10-20 А, токи зависят от модели и мощности блока.

Теперь нужно подцепить наши 12 В к клеммам шуруповерта без батареи, полярность подключения смотрим по батарее. Ну и проверяем шуруповерт — на холостом ходу, потом притормаживая рукой. На этом этапе я столкнулся с проблемой: при полном нажатии кнопки шуруповерт работает, при медленном, плавном нажатии кнопки шуруповерта блок питания уходит в защиту. Для сброса защиты необходимо отключать блок от сети и включать заново. Совсем не пойдет, нужно как-то исправлять такую нестабильность.

Я вытащил плату блока из корпуса и подцепил дополнительно мультиметр, для постоянного контроля напряжения

На мой взгляд, такое явление может возникать из-за того, что блоком питания и кнопкой шуруповерта управляют ШИМ-контроллеры, из-за помех по проводам питания, контроллеры как-то мешают друг другу. Пробуем решить эту проблему использованием импровизированного LC-фильтра.

Читайте так же:

Регулировка печки на оку

Я собрал фильтр за 5 минут из того что было под рукой: 3 электролитических конденсатора по 1000 мкф на 16 вольт, неполярного конденсатора менее 1 мкф и намотал 20 витков медного провода диаметром 2 мм на ферритовое колечко от другого блока. Вот его схема:

А вот так он выглядит. Это чисто пробная версия, в дальнейшем эта конструкция перенесется в корпус батареи шуруповерта и будет выполнена аккуратнее.

Проверяем всю конструкцию: блок не уходит в защиту при любых положениях кнопки, великолепно! Теперь можно попробовать закрутить несколько саморезов — все пучечком. Чувствуется, что шуруповерт сможет закрутить и более крупные саморезы.

Ну чтож, теперь нужно убрать все сопли и кучи проводов, вытащить из корпуса батареи «сдохшие банки», заменив их на LC-фильтр и уже потестировать шуруповерт в более реальных условиях.

Какие инструменты и материалы потребуются для переделки

Чтобы переделать аккумуляторный прибор в сетевой, потребуется подготовить некоторые инструменты и материалы:

пассатижи;
несколько отверток разного размера;
кусачки;
паяльник;
строительный нож;
клейкую ленту для изоляции.

Чтобы перевести шуруповёрт на питание от сети, понадобится также предусмотреть корпус для преобразователя. На эту роль вполне подойдет оболочка от старого аккумулятора — ее нужно будет только слегка переделать.

Варианты источников питания

Чтобы сделать из аккумуляторного шуруповерта сетевой 220V, нужно учитывать, что выходное напряжение прибору требуется намного меньшее — от 12 до 18 В. Для переоборудования инструмента потребуется оснастить его адаптером, или преобразователем.

Существует несколько вариантов источников питания, позволяющих переделать аккумуляторный агрегат в сетевой:

Импульсный. Такой источник питания работает по инверторной системе — сначала выпрямляет входной ток, а потом преобразует его в высокочастотные импульсы и передает инструменту либо напрямую, либо через трансформатор. К достоинствам импульсного сетевого элемента относят небольшие габариты, высокий КПД на уровне 98% и защиту от короткого замыкания.
Минусом импульсного источника питания является низкая мощность
Трансформаторный. Такой блок питания состоит из нескольких частей — непосредственно понижающего трансформатора, выпрямителя, стабилизатора и конденсатора. Иногда в систему входят предохранитель и высокочастотный фильтр, устраняющий помехи.
Трансформаторы достаточно мощные и недорогие, но КПД у них невысокий, и они громоздкие

Внимание! При использовании трансформатора нужно учитывать, что часть выходного напряжения будет забирать стабилизатор. Соответственно, максимальное значение тока должно быть чуть выше необходимого.

Главное — падение напряжения

При проектировании печатных плат блоков питания и не только не надо забывать, что медь не является сверхпроводником. Особенно это важно для «земляных» (общих) проводников. Если они тонкие и образуют замкнутые контуры или длинные цепи, то в из-за протекающего тока на них получается падение напряжения и потенциал в разных точках оказывается разным.

Читайте так же:

Угол регулировки противотуманных фар

Для минимизации разности потенциалов принято общий провод (землю) разводить в виде звезды — когда к каждому потребителю идёт свой проводник. Не стоит термин «звезда» понимать буквально. На фото показан пример такой правильной разводки общего провода :

В ламповых усилителях сопротивление анодной нагрузки каскадов довольно высокое, порядка 4кОм и выше, а токи не очень велики, поэтому сопротивление проводников не играет существенной роли. В транзисторных усилителях сопротивления каскадов существенно ниже (нагрузка вообще имеет сопротивление 4Ом), а токи гораздо выше, чем в ламповых усилителях. Поэтому влияние проводников тут может быть весьма существенным.

Сопротивление дорожки на печатной плате в шесть раз выше, чем сопротивление отрезка медного провода такой же длинны. Диаметр взят 0,71мм, это типичный провод, который используется при монтаже ламповых усилителей.

0.036 Ом в отличие от 0.0064 Ом! Учитывая, что токи в выходных каскадах транзисторных усилителей могут в тысячу раз превышать ток в ламповом усилителе, получаем, что падение напряжения на проводниках может быть в 6000! раз больше. Возможно, это одна из причин, почему транзисторные усилители звучат хуже ламповых. Это также объясняет, почему собранные на печатных платах ламповые усилители часто звучат хуже прототипа, собранного навесным монтажом.

Не стоит забывать закон Ома! Для снижения сопротивления печатных проводников можно использовать разные приёмы. Например, покрыть дорожку толстым слоем олова или припаять вдоль дорожки лужёную толстую проволоку. Варианты показаны на фото:

Стабилизатор тока

Данный стабилизатор тока можно применить в схемах различных зарядных устройств для аккумуляторных батарей или регулируемых источников питания. Стандартная схема зарядного устройства приведена ниже.

В данной схеме включения применяется способ заряда постоянным током. Как видно из схемы, ток заряда зависит от сопротивления резистора R1. Величина данного сопротивления находится в пределах от 0,8 Ом до 120 Ом, что соответствует зарядному току от 10 мА до 1,56 A:

Читайте так же:

Как регулировать обороты кулера 3 пин