Вторая жизнь ATX. Блок питания мощного светодиода. Часть 1

Прикупил я как-то по случаю в местном магазине светодиод. Мощность 20Вт, марку не знаю, цену не помню, давно это было. Вот такой:

Из интернета выяснилось, что питание у него 30-36В, а максимальный ток — 700 мА. Но, подключив его через мощный переменный резистор к блоку питания от телевизора на 80В и померяв ток, я понял, что мне будет достаточно 500 мА. Разница в яркости невелика, а вот в нагреве — значительна.

За время моего радиогубительства у меня скопилось изрядное количество полурабочих и нерабочих блоков питания от компьютеров. С одним из них я экспериментировал и, несколько раз понаблюдав фейерверк, отложил его как не подлежащий восстановлению. И вот недавно, перебирая хлам, достал его из кучи и подумал: а ведь сгорела только мощная часть, дежурка-то цела! Надо его использовать.

Хотелось бы, чтобы эта статейка помогла начинающим не только пошагово переделать блок питания ATX, но и понять, что происходит в блоке питания и как он работатет.

Поэтому попытаюсь изобразить все это в виде комиксов :-)

Да, кстати! СХЕМА ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ СЕТИ! ПРЕЖДЕ ЧЕМ ДЕЛАТЬ ЧТО-ЛИБО, ПОДУМАЙ, ЧТО ПРОИЗОЙДЕТ! ВСЕГДА ОТКЛЮЧАЙ ШНУР ПИТАНИЯ И РАЗРЯЖАЙ СЕТЕВОЙ КОНДЕНСАТОР ПЕРЕД ВНЕСЕНИЕМ ИЗМЕНЕНИЙ В СХЕМУ! ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ В ПЕРВУЮ ОЧЕРЕДЬ! ВЫ САМИ НЕСЕТЕ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ЗА ВАШИ ДЕЙСТВИЯ!

Еще, кстати, можно защитный трансформатор 220:220 использовать, а если его нет, взять в два одинаковых и включить первый на понижение, а второй на повышение. Я так делал, чтобы в сетевой источник осциллографом влезть.

Хорошо бы иметь схему на блок питания ATX, который будем препарировать, это слегка облегчает задачу. У меня схема есть. Удаляем все, что касается силовой части, оставляем только дежурку:

Что осталось:
Дежурка

Вообще-то это уже сам по себе неплохой блок питания достаточно большой мощности на два выходных напряжения. Можно, например, какую-нибудь AVR запитать от 5В, а от 22-28 еще что-то, реле например.
Но у нас цель — светодиод, причем светодиоду нужно стабилизировать не напряжение, а ток.

Недолго думая, достаем из коробочки мощный резистор, на котором при необходимом нам токе (0.5А) будет падать 5В, а это по закону Ома 5В/0.5А = 10 Ом, и втыкаем его датчиком тока! Profit!!!


Цепи +5VSB за ненадобностью выкинул, конденсаторы можно было не трогать, но я поменял на один. У него напряжение должно быть полное (400В или больше).


Ну что, немного порадовались, но тут же обожгли пальцы об резистор. Еще бы, на нем 2,5 Вт рассеивается. Еще трансформатор греется сильно, и транзистор слегка…
Что-то менять надо, так наш блок долго не протянет, как минимум 20% в воздух…
К слову, напряжение на светодиоде — 30В, блок выдает 35В, при 0,5А это 17.5Вт в нагрузке, не считая потерь, которых тоже немало — не удивительно, что греется.

Усовершенствуем наш блок.
Чтобы снизить потери на резисторе — датчике тока, нужно уменьшить его сопротивление, но при этом уменьшится падение напряжения на нем и его не хватит для зажигания диода оптопары. Самый простой выход — усилить это напряжение с помощью операционного усилителя. Здесь подойдет всеми любимый LM358 из-за его способности работать по входу от нижнего напряжения питания (в нашем случае от нуля). Я не стал усложнять себе жизнь, загнал схему в MicroCap и подобрал значения резисторов обратной связи близко к стандартным номиналам.


Быстро напаиваем операционник, три (можно даже два) резистора и конденсатор на макетную платку с дырочками, соединяем подходящими кусочками провода — Profit!!!


Теперь все греется гораздо меньше, радиатор транзистору не нужен вовсе, трансформатор за 15 минут достиг 60 градусов примерно, больше всего греется светодиод, ну да я его давно уже на радиатор от какой-то старой видеокарты прикрутил, так что все ок.


Напряжение на светодиоде от 30.8В по мере нагрева падает до 28.8, а вот при измерении тока произошла первая потеря в этом эксперименте.
Все дело в том, что если светодиод окажется отсоединен от БП, то обратная связь размыкается и блок начинает наращивать выходное напряжение. Вот тут-то и случился пробой и из LM358 вышел весь волшебный дым, на котором она работала :-)

Что ж, попробуем найти простое решение.
Нужно ограничить напряжение на выходе еще одной цепочкой обратной связи.
А что если кинуть с выхода БП стабилитрон на вход обратной связи. Тогда, пока нагрузка подключена, стабилизируется ток, а если отключена, напряжение повышается до открывания стабилитрона и так и держится. А для исключения взаимовлияния этих ветвей ОС натыкаем туда диодов:


Порывшись в коробке, нашел несколько стабилитронов на 30В и решил один из них поставить на пробу. LM358, правда, в коробке больше не оказалось, пришлось для проверки вытащить из лабораторного БП.

Включаем, измеряем…
На светодиоде 30В, ток 0.48А. Отключаем светодиод. Так, ничего не взорвалось. Напряжение на выходе 35В, LMка выдержала. Profit!!!


На этом первую часть заканчиваю, микросхему возвращаем на законное место, ждем посылку из Китая, будем дальше схему улучшать. А что же еще улучшать? Об этом в следующей части.

Комментарии (37)

RSS свернуть / развернуть
Какой то очень уж древний диод. XM-L выдает 10Вт и греется куда меньше этого монстра.
0
Ну, на 10Вт XM-L и греется. Хотя КПД у него действительно повыше и на 10Вт он выдаст примерно столько же света, сколько этот на 20Вт.
0
D3 можно и выкинуть, на выходе ОУ явно выше питания напруги не будет.
0
  • avatar
  • Vga
  • 23 января 2014, 07:58
сдается мне, что волщебный дым теперь испустит трансформатор, а то его размеры не тянут на 20вт
кстати мощность холостого хода 300вт бп без модификаций составляет 5вт
совсем плохой кпд по нынешним меркам
я так понимаю, что это только дежурка и потребляет, а нынешняя техника должна в стендбае жрать не больше 1вт по европейским нормам
0
На 20Вт я его не нагружаю. Температура транса держится на уровне 50-55 градусов в установившемся режиме.
0
Примененные решения достаточно стереотипны, да, шел той-же дорогой, но вот ставить операционный усилитель не стал, сделал проще, простой переделке подвергается практически любой импульсный блок питания. В блок питания добавляем транзистор, коллектор к TL431, эмиттер на общий провод, между общим проводом и базой транзистора ставим измерительный резистор по току, на нем падение 0,5V. Светодиод включаем между базой транзистора и выходом блока питания. Еще иногда требуется увеличить штатный резистор в обратной связи на TL431, стабилизирующий напряжение, иначе первым сработает стабилизация по напряжению и выкидывать этот резистор тоже не надо, БП пойдет в разнос без обратной связи при не подключенном светодиоде.
0
Описался исправляюсь. В блок питания добавляем транзистор, коллектор к светодиоду оптопары там где соединяется с TL431
0
А можно схемку, а то не совсем понятно, как цеплять.
0
Примерно так:
0
Понятно. Недостаток только один — падение напряжения должно быть 0.5 В. А простота — несомненный плюс.
0
Даже больше обычно, 0.65. И стабильность хуже, поэтому я такие решения не люблю.
0
для питания осветительного светодиода чуть большие пульсации ни как не важны
0
Транзистор воткнул первый подвернувшийся под руку BC547C с коэффициентом усиления Ky = 520.
Измерил падение напряжения на измерительном резисторе 0.6V,
ток для 10W светодиода 0.8 А, мощность выделяемая на резисторе 0,48W, это не супер, но вполне приемлемо, покупал и зажигал вот эти www.aliexpress.com/item/10PCS-LOT-10W-900-1000LM-LED-Bulb-IC-SMD-Lamp-Light-Daylight-white-High-Power-LED/892676886.html.
Еще пришли светодиоды на 50W, на питание 32-34V ток 1,5A их еще не пробовал, для них нужен БП который может выдать до 40V, еще такой под руку не подвернулся, думал домотать вторичную обмотку, все что в наличии очень плотно намотаны. Может у кого есть такой опыт, побсуждаем?
0
Из ноутбучного переделать? Транс перематывать придется. А еще из старого CRT монитора можно выдрать, может какая обмотка и подойдет. У меня два или три рабочих блока от телевизоров и мониторов валяется, только сейчас некогда. К весне, может, руки дойдут.
0
Я не про пульсации, а про стабильность. Если гонять СИД около предела, то нестабильность параметров может вывести его за предельно допустимый ток при, скажем, изменении температуры.
0
Возможно не понимаю про стабильность. Стабилизатор тока есть, при обрыве нагрузке стабилизатор граничного напряжения есть. отличия от операционника только в 0,6V.
у операционников нынче можно получить несколько… скоко душе угодно, они нынче рейл то рейл.
0
Да, все правильно, схема именно такая, при стабилизации по току вместо TL431 оптопарой управляет NPN транзистор. Если забыли подключить нагрузку, то сработает стабилизация по напряжению и управлять оптопарой будет уже TL431.
0
Ну так нарисованная мной ТЛ-ка — эт та, что уже в составе питальника.
0
Все-таки надо цепь питания светодиода оптопары переделывать для 30 вольт. И стабилизацию напряжения тоже (резисторный делитель).
0
Всего поменять токоограничительный резистор в цепи питания светодиода оптопары в случае для 30 вольт. Вооще можно посчитать этот ток и свериться с даташитом на оптопару, чтоб не превысить максимальный ток через него. в моей практике они нормально работают в десяти- двадцати кратных пределах. Например для открывания нужно 5ма, но и 50ма не сгорит и нормально работает годами.
0
в моей практике они нормально работают в десяти- двадцати кратных пределах. Например для открывания нужно 5ма, но и 50ма не сгорит и нормально работает годами.
За такую практику отрывать руки по самые яйца. На месте.
0
Вполне возможно, что в десятикратном диапазоне токов оптопара будет работать исправно, но максимальный ток превышать всё же не стоит.
Calculate the LED Lifetime Performance in Optocouplers to Predict Reliability
0
Схема на операционнике как усилителя напряжения сложновата и не оптимальна.
Схему на одном транзисторе обсудили с ней все понятно. Теперь время пришло за схемой так сказать правильной. Итак ставим вместо TL431 компаратор, компаратор встроен в TL431 но у него порог фиксирован 2,5V, нам же порог нужен милливольты, да еще и изеняемый, чтоб не подбирать миллиомные резисторы, нагрузку включаем для стабилизации тока, не забываем защиту от обрыва нагрузки. Классическая схема на компараторе(операционнике)который управляет оптопарой, часто встречается во многих импульсниках. Именно это решение ожидаю от автора в следующей части статьи.
0
совершенно верно, сдвоенный компаратор с опорой на TL431.
Только я хочу сразу печатку и в корпус, а сейчас на это очень мало времени…
0
Подскажите, раз пошла такая пьянка. Хочу сделать свет в аквариуме, накупил у китайцев вот таких вот светиков. Теоретически, акве на 60 литров надо на «60 ватт» света. Рассматриваю следующие варианты:
1) 3 таких LEDа запускать на 20 ватт каждый, прикручивать обдув на радиаторы
2) 5-6 таких LEDов на половинной мощности, греются меньше, света больше
Вопрос, из чего лучше (легче, проще) собрать питание? Хочу потом прикрутить МК, чтобы работал вместо таймера и с возможностью диммирования.
0
Не знаю, я бы для начала поискал в интернете готовый блок питания. А если нет, тогда что-то городить самому.
2) 5-6 таких LEDов на половинной мощности, греются меньше, света больше
Как подключать планируете?
0
Готовый — не так интересно :)
LEDы удобнее последовательно подключать.
Думаю, что гальваническую развязку от сети делать не обязательно, и, возможно на 5-6 ледов можно и buck-преобразователь сделать.
0
Тогда взять их 7 штук и просто на резисторе погасить излишки.
0
Угу. Причем его можно собрать на чем-нибудь типа NCP10xx. У них в аппнотах есть схема включения для off-line buck.
0
Класс. Только не понятно с доставабельностью тут, в простых магазинах NCPшек нет, а на фарнелле по чуть-чуть заказывать нет смысла, да и вообще дорого. И дурацкая мысль — управлять ключом с МКшки, типа атмеги8, в этом есть какой-то смысл (про то, что напрямую с ноги атмеги силовым ключоми нельзя управлять, в курсе)? То есть, программная обратная связь не слишком ли ненадёжная и медленная?
0
Не знаю как у вас, у нас они вполне себе есть. Скажем, 1055 в SOT223 и в дипе.
0
Честно говоря, не вижу особого смысла использовать тут МК.
0
На МК заодно таймер светового дня сделать.
0
Есть еще LinkSwitch и TinySwitch от PI, они пораспространенней пожалуй.
0
С моей колокольни у них есть один недостаток — отсутствие удобных корпусов. Ну не люблю я дипы и gull-wing.
0
я делал БП на пике для 4 х 10вт creе xml. вполне почти год отработало над аквариумом, диоды живые. Ток выставлял 2,5А. имхо, если не лень заморачиваться — можно и программно.
0
Фига вы варвар, 20 ватт с дежурки требовать.
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.