Блок питания ноутбука переделать 12 вольт. Зарядное устройство из адаптера ноутбуков. Схема блока питания
Доброго вам времени суток, Муськовчане!
Сегодня будет обзор на универсальный китайский блок питания (БП), по заверениям продавца выдающий от 12 до 24 вольт при максимальной нагрузке в 4,5А. Под катом будут фотки, результаты замеров напряжения и тока, а также вскрытие. Вкратце - свои функции БП выполняет, успешно питая монитор Самсунг. Покупкой доволен.
Началось все с того, что на работе обнаружился вполне неплохой монитор самсунг, с диагональю 24", но без адаптера питания. Т.к. вместо полноценного компьютера я работаю за личным 17" ноутбуком, решено было попробовать подобрать к монитору БП. На мониторе было указано, что питать его следует от БП выдающего 14 вольт и 4 А, разъем круглый, похожий на разъемы питания ноутбуков. Беглый поиск по али вывел на обозреваемый лот, на тот момент это было самое дешевое предложение на али с наибольшим кол-вом покупок и отзывов.
Заказ сделан 22 мая 2016. Получен на почте 10.06.2016. Доставка заняла менее трех недель, последнее время посылки бегают шустро. Видимо почта России закупила более скоростных черепах. Посылка не трекалась.
Пришло в стандартном сером пакете, БП был обернут в три слоя пенобумаги (дада, мне пришлось гуглить как называется этот материал, и результат мне тоже не внушает доверия, но по фото очень похоже).
Первым делом БП был отнесен на работу и подключен к монитору. Один из прилагаемых к БП адаптеров подошел к монитору как родной. Для начала подключил его в режиме 12 вольт. Монитор не подавал признаков жизни. Следующий шаг сразу 15 Вольт, что вроде бы превышает указанные на мониторе 14В, но как говорится чем богаты, да и монитор казенный не жалко. Перевел ползунок на 15 Вольт, и монитор загорелся. Не то чтобы синим пламенем, включился экран, загорелся диод. Отработал я за этим монитором весь сегодняшний день, БП был немного теплый, не критично. Довольный результатом отнес его домой и решил запилить обзор для муськи, и вот что получилось.
Замеры напряжения на ХХ, без нагрузки:
Напряжение завышено относительно заявленного на 0,5-1В. Думаю это только на ХХ, под нагрузкой наверное проседает до заявленных значений. Померить не догадался, если надо - могу попробовать.
Долго искал по дому какую-нибудь подходящую нагрузку для теста, к ноутбуку самсунг не подошел ни один из адаптеров, роутер как оказалось жрет всего 0,2А… И тут я вспомнил про зарядное устройство Опус, которое оказалось самым мощным потребителем из доступных мне домашних девайсов.
2,2А БП отдает без проблем, греется не сильно. Извините, более мощной нагрузки не нашлось. Думаю монитор потребляет поболее, но монитор с работы не вынести, а мультиметр на работу не пронести. Под нагрузкой БП не издает никаких звуков, прикладывал ухо - тишина.
Ну и напоследок вскрытие, которое не доставляет никаких проблем. Под двумя резиновыми ножками скрыты два самореза, откручиваем и вуаля.
Прошу прощения, в схемотехнике не силен, буду рад вашим комментариям по конструктиву, насколько тут все плохо или хорошо. Можно ли оставлять это чудо включенным в розетку на работе, без опаски спалить помещение ночью?
В качестве радиатора алюминиевая полоска, между ней и транзисторами (не бейте сильно если соврал название элементов, совсем забыл ТОЭ с института) никаких следов термопасты. Промазал термоклеем и прикрутил обратно.
На этом завершаю обзор, надеюсь кому-то он окажется полезным и интересным. Поставленные задачи БП честно выполняет, радует что при необходимости от него можно запитать почти любое устройство. Правда не под все ноутбуки подходят комплектные адаптеры, на самсунг мой например не подошел. Но это все решаемо, если руки из правильного места.
Заметили ошибку? Пишите в комментарии, исправлю. Есть что сказать по конструктиву - буду рад прочитать. Нужно сделать дополнительные тесты - пишите, попробую.
Всем спасибо за чтение!
P.S. Напряжение под нагрузкой 2А практически не проседает
У меня давно возникла необходимость в приобретении универсального блока питания для ноутбуков. Такого чтобы имел разные разъемы и мог регулировать напряжение. А раз нужно — покупаем.
Выбрал такой:
LED Indicator.
Input power:100w.
Output power:96w.
Input voltage range: Ac110-240v.
Adjustable Output Voltage:12v/15v/16v/18v/19v/20v/24v.
Overload and short circuit protection.
Compatible with SONY/HP/IBM notebook,etc.
8 DC Plug as picture.
Ехала посылка долго. Упакован блок питания был плохо, в обычный пакетик, но на удивление, ничего не сломалось.
Сменные элементы включаются в такую вот розетку на проводе. Контакты разной толщины, защита от «дурака».
Перед включением произвел внешний осмотр.
В блоке питания стандартная трехконтактная розетка с заземлением для подключения стандартного компьютерного кабеля.
Кабель в комплекте… ужас.
Даже при внешнем осмотре он такой тонкий…
На кабеле написано 250V 10A. Ну, на заборе тоже много чего написано.
Еще на проводе указан какой-то второсортный китайский брэнд и толщина 3х0,5мм.кв. Ну, и откуда здесь взяться 10 Амперам? Почему брэнд второсортный? Нормальный производитель не станет делать такие убогие и небезопасные кабеля. Тут погоня только на низкой себестоимостью, остальным пренебрегли.
Я, если честно, думаю что 0,5 квадрата тоже завышено, реально там еще меньше, пару тонюсенький волосков, к тому же не медных, а стальных, омедненных. Они так эффектно перегорают… С треском и искрами.
Этот кабель, конечно, выдержит работу с этим блоком питания. Но так как у него стандартный компьютерный разъем, его лучше сразу порезать на куски и выбросить. Зачем порезать? Чтобы кто-нибудь случайно не нашел и не включил с его помощью какой-нибудь энергопотребляющий электроприбор, так как это почти 100% гарантия разогрева и сгорания этого кабеля, как минимум с вонью и искрами, и как максимум — короткое замыкание, выбивание предохранителей или пожар.
При внешнем обзоре выявлено следующее: если потрясти блок питания, в нем что-то гремит, причем солидно так. Было решено не включать блок питания в розетку, а сразу вскрыть его и проверить.
Забегая вперед, скажу что это было правильное решение, позволившее избежать ремонта.
Итак, блок вскрыт. Из него выпадает приличная такая сопля припоя, примерно 7х2мм.
Этот кусочек припоя и гремел внутри. Он вполне мог что-нибудь закоротить и привести к выходу блока питания из строя.
Плата достаточно качественная, но вот как монтаж, так и пайка, представляют собой жалкое зрелище.
В «горячей» части, некоторые элементы не установлены. Часть деталей установлена с занижением параметров и не так как было предусмотрено при проектировании. На плате нанесена маркировка, какие элементы должны быть установлены и как.
Зато стоит NTC терморезистор, предотвращающий бросок тока при включении блока питания в розетку. Странно что и его не заменили перемычкой, еще могли пару центов сэкономить.
Высоковольтный конденсатор стоит всего 22мкФ (это крайне мало), даже на плате написано 47мкФ, нет фильтрующего дросселя во входных цепях, нет фильтрующего конденсатора, конденсатор питания микросхемы ШИМ стоит вертикально, хотя должен лежать на плате, предохранитель сомнительного номинала и качества установлен так, что заменяет собой фильтрующий дроссель.
Переключение напряжения стабилизации блока питания производится переключением резисторов в плече делителя на микросхеме TL431. Пайка ужасная.
Вся плата во флюсе, никто и не пытался его отмыть.
Но неотмытый флюс — не самое страшное. Плата плохо пропаяна, некоторые выводы просто-напросто висят в воздухе.
Вот например здесь: сдвоенный диод Шоттки. Один из выводов непропаян, второй оторван и дорожка висит в воздухе. Блок питания в таком состоянии работать будет, но как долго?
Понятно, что ни о каком контроле качества или отладке разговор просто не идет. Хорошо если эти блоки питания вообще включали…
Микросхема ШИМ — UC3843AN — достаточно распространенная. На ней делается много разных блоков питания и StepDown преобразователей
Выходная часть тоже проще уже некуда. После выпрямительного диода стоит один-единственный электролитический конденсатор. Ни о каком фильтре речи нет. Нет даже шунтирующей керамики. Можно предположить что если все оставить как есть, учитывая что корпус практически герметичный, работа такого блока питания не будет долгой. Конденсатор очень скоро вздуется.
Силовой транзистор и выпрямительный сдвоенный диод стоят на общем радиаторе (конечно, никакой термопасты нет в помине). Радиатор — плохо обработанная алюминиевая пластинка с заусенцами, никак не зафиксирована и держится на самом транзисторе и диоде. Логично, что диод и транзистор запаяли высоковато и когда корпус закрывали, приложили усилие и транзистор с диодом просто просели вниз и оторвали дорожки с платы.
Смотрится ужасно, все висит в воздухе, хотя я верю что контакт был и блок питания, возможно, запускался даже в таком состоянии. Но оставлять такое безобразие как есть я не могу.
Короче, данный блок питания — набор косяков и недоделок. В нем требует доработки или замены почти все: горячая часть, холодная часть, провод питания.
Первым делом, выпаиваю с платы «стратегические» перемычки, сомнительный предохранитель, высоковольтный конденсатор, конденсатор питания ШИМ.
Запаиваю фильтрующий дроссель, нормальный предохранитель на 2 А, фильтрующий конденсатор, кладу на бок торчащий в торону резистор питания ШИМ. Заменяю конденсатор питания ШИМ 47мкФ 63V на 100 мкФ 63V. (47мкФ хватило бы, но у меня не нашлось под руками такого с длинными выводами). Конденсатор должен размещаться «лежа», чтобы не мешать установке высоковольтного конденсатора большей емкости и, соответственно, большего размера. Высоковольтный конденсатор я поставил 47мкФх400V. Именно такой номинал и указан на плате. Больший, скорее всего, было бы проблематично поставить, так как он скорее всего не поместился бы в корпус. Тут видно что плату разводили не очень профессионально. Высоковольтный конденсатор расположен горизонтально над конденсатором питания ШИМ, самой микросхемой ШИМ и мощным резистором. Это не смертельно, но не очень грамотно. Но тут уж как есть — так есть.
Радиатор снят. Термопасты там даже не планировалось, видна экономия по-китайски во всем. Транзистор в корпусе TO-218-ISO, который полностью изолирован от радиатора, поэтому можно обойтись без изолирующих прокладок.
Испытанная КПТ-8 как всегда нам поможет. Может это и не самая лучшая термопаста, но я ей больше доверяю чем непонятно-какой китайского происхождения.
Ну вот, силовые элементы теперь на термопасте. Надеюсь им это чуть облегчит жизнь. Транзистор и диод посажены ниже, чтобы радиатор упирался в плату.
С «горячей» частью закончено.
Возвращаю выходной электролитический конденсатор на место, перерезаю длинную и широкую плюсовую дорожку на плате, сверлю 2 дырки и в разрыв впаиваю дроссель. Параллельно проводам питания после дросселя впаиваю конденсатор.
Фильтрующий электролитический конденсатор шунтирую «керамикой».
Пропаиваю все непропаи (которых на плате хватает) и оторванные дорожки. Мою плату, сушу.
Сборки и тестовое включение. Все работает.
Напоследок, делаю дремелем несколько пропилов в корпусе для воздхообмена. Это должно дать возможность нагретому воздуху выходить их корпуса и немного улучшить охлаждение.
Может это не очень красиво, но улучшит тепловой режим работы блока питания.
Теперь в данном блоке питания установлены все элементы, все пропаяно, улучшена фильтрация. Теперь его не страшно подключить к достаточно дорогому ноутбуку или монитору.
Выводы: это недоразумение, этот набор косяков, который ошибочно назвали универсальным блоком питания нельзя просто использовать после покупки без доработки и переделки. Это просто опасно.
Только то что блок питания был вовремя вскрыт, помогло предотвратить его быстрый выход из строя.
Да, он стоит недорого, гораздо дешевле чем нормальные блоки питания, готовые к эксплуатации сразу после покупки. Доработка его до рабочего состояния не требует больших денежных вложений, но она требует наличия кое-каких деталей, паяльника, прямых рук и минимальных знаний. Для людей у которых все это есть, данный блок питания — выгодная покупка. Для остальной части населения, не умеющей держать в руках паяльник, данный блок питания к покупке не рекомендуется.
P.S. При попытке использования с ноутбуком после 20-30 минут работы данный блок питания сгорел с громким бабахом, вспышкой и дымом. При этом он утащил с собой плату заряда ноутбука, хорошо хоть ее удалось купить на e-bay. В блоке питания сгорел транзистор, раскрылась микросхема ШИМ, подозрительно почернел трансформатор. Блок питания отправился в мусорную корзину. Ремонтировать это недоразумение не вижу смысла. Покупать никому не советую.
Блок питания - это устройство, служащее для преобразования (понижение или повышение) переменного сетевого напряжения в заданное постоянное напряжение. Блоки питания делятся на: трансформаторные и импульсные. Первоначально создавались только трансформаторные конструкции блоков питания. Они состояли из силового трансформатора, питающегося от бытовой сети 220В, 50Гц и выпрямителя с фильтром, стабилизатором напряжения. Благодаря трансформатору происходит понижение напряжения сети до необходимых величин, с последующим выпрямлением напряжения выпрямителем, состоящим из диодов, включенных по мостовой схеме. После выпрямления постоянное пульсирующее напряжение сглаживается параллельно подключенным конденсатором. При необходимости точной стабилизации уровня напряжения применяются стабилизаторы напряжения на транзисторах.
Основной недостаток трансформаторного блока питания - это трансформатор. Почему так? Все из-за веса и габаритов, так как они ограничивают компактность блока питания, при этом их цена достаточно высока. Но эти блоки питания просты в конструкции и это их достоинство. Но все-же в большинстве современных устройств применение трансформаторных блоков питания, стало не актуальным. Им на смену пришли импульсные блоки питания.
В состав импульсных блоков питания входят:
1) сетевой фильтр, (входной дроссель, электромеханический фильтр, обеспечивающего отстройку от помех, сетевой предохранитель);
2) выпрямитель и сглаживающий фильтр (диодный мост, накопительный конденсатор);
3) инвертор (силовой транзистор);
4) силовой трансформатор;
5) выходной выпрямитель (выпрямительные диоды включенные по полумостовой схеме);
6) выходной фильтр (фильтрующие конденсаторы, силовые дроссели);
7) блок управления инвертором (ШИМ контроллер с обвязкой)
Импульсный блок питания обеспечивает стабилизированное напряжение за счет использования обратной связи. Работает он следующим образом. Напряжение сети поступает на выпрямитель и сглаживающий фильтр, где напряжение сети выпрямляется, а пульсации сглаживается за счет использования конденсаторов. При этом выдерживается амплитуда порядка 300 вольт. На следующем этапе подключается инвертор. Его задача - формирование прямоугольных высокочастотных сигналов для трансформатора. Обратная связь с инвертором осуществляется через блок управления. С выхода трансформатора высокочастотные импульсы поступают на выходной выпрямитель. Из-за того, что частота импульсов порядка 100 кГц, то необходимо применение быстродействующих полупроводниковых диодов Шотке. На завершавшей фазе производится сглаживание напряжения на фильтрующем конденсаторе и дросселе. И только после этого напряжение заданной величины подается в нагрузку. Все, хватит теории, перейдем к практике и начнем делать блок питания.
Корпус блока питания
Каждый радиолюбитель, который занимается радиоэлектроникой, желая оформить свои устройства часто сталкивается с проблемой, где взять корпус. Эта проблема постигла и меня, что в свою очередь натолкнуло на мысль, а почему бы не сделать корпус своими руками. И тут начались мои поиски... Поиск готового решения как сделать корпус не привел ни к чему. Но я не отчаивался. Подумав некоторое время, у меня возникла мысль, а почему не сделать корпус из пластикового короба для укладки проводов. По габаритам он мне подходил, и я начал резать и клеить. Смотрим рисунки ниже.
Размеры короба были выбраны исходя из размера платы блока питания. Смотрим рисунок ниже.
Также в корпусе должны поместиться еще индикатор, провода, регулятор и сетевой разъем. Смотрим рисунок ниже.
Для установки выше перечисленных элементов в корпусе были прорезаны необходимые отверстия. Смотрим рисунки выше. Ну и наконец, для придания корпусу блока питания эстетичности, он был окрашен в черный цвет. Смотрим рисунки ниже.
Измерительный прибор
Скажу сразу, что искать измерительный прибор долго не пришлось, выбор сразу пал на совмещенный цифровой вольтамперметр TK1382. Смотрим рисунки ниже.
Диапазоны измерений прибора составляют для напряжения 0-100 В и ток до 10 А. На приборе также установлены два калибровочных резистора для подстройки напряжения и тока. Смотрим рисунок ниже.
Что касается схемы подключения, то у нее есть нюансы. Смотрим рисунки ниже.
Схема блока питания
Для измерения тока и напряжения воспользуемся схемой - 2, смотри рисунок выше. И так по порядку. На имеющийся у меня блок питания от ноутбука сначала найдем схему электрическую принципиальную. Поиск необходимо проводить по ШИМ контроллеру. В данном блоке питания это CR6842S . Схему смотрим ниже.
Теперь коснемся переделки. Так как будет делаться регулируемый блок питания, то схему придется переделать. Для этого внесем изменения в схему, эти участки обведены оранжевым цветом. Смотрим рисунок ниже.
Участок схемы 1,2 обеспечивает питание ШИМ контроллера. И из себя представляет параметрический стабилизатор. Напряжение стабилизатора 17,1 В выбрано в связи с особенностями работы ШИМ контроллера. При этом для питания ШИМ контроллера задаемся током через стабилизатор порядка 6 мА. "Особенность данного контроллера в том, что для его включения необходимо напряжение питания больше 16,4 В, ток потребления 4 мА" выдержка из datasheet. При такой переделке блока питания необходимо отказаться от обмотки самозапитки, так как ее применение не целесообразно при низких напряжениях на выходе. На рисунке ниже можете увидеть данный узел после переделки.
Участок схемы 3 обеспечивает регулирование напряжения, при данных номиналах элементов регулирование осуществляется в пределах 4,5-24,5 В. Для такой переделки необходимо выпаять резисторы, отмеченные на рисунке ниже оранжевым цветом, и на их место запаять переменный резистор для регулировки напряжения.
На этом переделка окончена. И можно производить пробный запуск. ВАЖНО!!! В связи с тем, что блок питания запитывается от сети 220 В то необходимо быть внимательным, во избежания попадания под действие напряжения сети! Это ОПАСНО ДЛЯ ЖИЗНИ!!! Перед первым запуском блока питания необходимо проверить правильность монтажа всех элементов, а затем производить включение в сеть 220 В, через лампочку накаливания 220 В, 40 Вт во избежания выхода из строя силовых элементов блока питания. Первый запуск можете увидеть на рисунке ниже.
Также после первого запуска проверим верхний и нижний пределы регулирования напряжения. И как задумывалось, они лежат в заданных пределах 4,5-24,5 В. Смотрим рисунки ниже.
Ну и напоследок, при испытаниях с нагрузкой на 2,5 А корпус начал хорошо греться, что меня не устроило и я решил сделать перфорацию в корпусе для охлаждения. Место для перфорации выбирал исходя из места наибольшего нагрева. Для перфорации корпуса сделал 9 отверстий диаметром 3 мм. Смотрим рисунок ниже.
Для предотвращения случайного попадания внутрь корпуса токопроводящих элементов, с обратной стороны крышки на небольшом расстоянии приклеена предохранительная заслонка. Смотрим рисунок ниже.
Целью проекта является постройка универсального регулируемого блока питания, который может быть использован для зарядки никелевых или свинцовых аккумуляторов, причем не только автомобильных. Зарядное устройство позволит заряжать аккумуляторы с напряжением от 4 до 30 В.
Первое, что понадобится для реализации этого проекта, - это корпус. Подойдет, например, от китайского инвертора 12-220 В. Он монолитный и изготовлен из алюминия.
Можно взять любой другой подходящего размера, к примеру, от компьютерного блока питания.
Второе – это сетевой понижающий импульсный блок питания.
Напряжение на выходе используемого в этом проекте блока составляет 19 В при токе около 5 А.
Это дешевый универсальный адаптер для ноутбука. Он построен на ШИМ-контроллере из семейства UC38, имеет стабилизацию и защиту от коротких замыканий.
Третье – это цифровой или аналоговый вольтамперметр. Представленный здесь вольтамперметр был изъят из китайского стабилизатора напряжения (30 В, 5 А).
Четвертое – это немного таких электронных компонентов, как клеммы и шнур питания.
Устройство схематически изображено на нижеследующей картинке:
Теперь взгляните на схему блока питания. Микросхема TL431 располагается возле оптрона. Именно эта микросхема задает выходное напряжение. В обвязке всего 2 резистора, и путем их подбора можно получить нужное выходное напряжение.
На этой схеме он обозначен как R13. В имеющемся блоке его сопротивление составляет 20 кОм. Последовательно этому резистору нужно подключить переменный на 10 кОм, примерно, как на картинке:
Путем вращения переменного резистора необходимо добиться выходного напряжения в районе 30 В. Затем нужно отключить «переменник» и замерить его сопротивление, при котором напряжение на выходе было 30 В, и заменить R13 на резистор с подобранным сопротивлением. Получилось примерно 27 кОм. На этом переделка адаптера завершена.
Для ограничения тока будет использоваться метод ШИМ-регулировки, поскольку выходной ток с адаптера от ноутбука очень мал.
Вообще, эта схема представляет собой ШИМ-регулятор напряжения без отдельного узла ограничения тока. Этот генератор прямоугольных импульсов построен на базе таймера NE555, который работает на определенной частоте. Диоды служат для постоянной смены времени заряда и разряда частотозадающего конденсатора. Благодаря этому явлению имеется возможность менять скважность выходных импульсов. Поскольку силовой транзистор работает в режиме ключа (он либо открыт, либо закрыт), то можно наблюдать довольно высокий КПД. Переменный резистор регулирует скважность импульсов.
Установить необходимый ток заряда можно изменением напряжения, то есть вращением многооборотного переменного резистора.
Транзистор подойдет буквально любой. Здесь используется n-канальный полевой транзистор с напряжением 60 В и током от 20 А.
Из-за ключевого режима работы его нагрев не будет большим, в отличие от линейных схем, но теплоотвод не помешает. В этом проекте в качестве теплоотвода используется алюминиевый корпус.
Схема ШИМ-регулятора действительно проста, экономична и надежна, но тоже нуждается в небольшой доработке. Дело в том, что, согласно документации, микросхема NE555 имеет максимально допустимое напряжение питания 16 В. А на выходе переделанного адаптера напряжение практически в 2 раза выше, и при подключении схемы таймер однозначно сгорит.
Решений в данной ситуации несколько. Взгляните на 3 из них:
- Использовать линейный стабилизатор, скажем, от 5 до 12 В из семейства 78xx или
построить простой стабилизатор по следующей схеме:
Наипростейшим решением будет являться внедрение в схему линейного стабилизатора, к примеру, 7805. Но следует помнить, что максимальное напряжение питания в зависимости от производителя разнится от 24 до 35 В. В этом проекте используется стабилизатор КА7805 с максимальным входным напряжением 35 В по даташиту. Если не удается достать такую микросхему, можно построить стабилизатор всего из трех деталей.
После сборки нужно проверить ШИМ-регулятор.
На плате адаптера есть 2 активных компонента, которые подвергаются нагреву – силовой транзистор высоковольтной цепи преобразователя и сдвоенный диод на выходе схемы. Они были отпаяны и прикреплены к алюминиевому корпусу. При этом их нужно изолировать от основного корпуса.
Лицевая панель изготовлена из куска пластика.
В схеме адаптера имеется защита от короткого замыкания, но не имеет защиты от переполюсовки. Но это поправимо.
Поскольку в ходе тестирования выходное напряжение адаптера превысило 30 В, цифровой вольтамперметр сгорел. Не допускайте превышения напряжения ни на 1 В. Придется обойтись без него. Ток заряда будет показываться с помощью мультиметра.
Зарядник получился неплохой – заряжает также без проблем аккумуляторы от шуруповерта.
Прикрепленные файлы:
Как сделать простой Повер Банк своими руками: схема самодельного power bank