Разгон блока питания.

Автор не несет ответственности за выход из строя каких-то компонент, произошедший в результате разгона. Используя данные материалы в любых целях, конечный пользователь принимает на себя всю ответственность. Материалы сайта представлены "as is"."

Вступление.

Этот эксперимент с частотой я затеял из-за не хватающей мощности БП. 

Когда компьютер покупался его мощности вполне хватало для этой конфигурации:

AMD Duron 750Mhz / RAM DIMM 128 mb / PC Partner KT133 / HDD Samsung 20Gb / S3 Trio 3D/2X 8Mb AGP 

Без монитора - с помощью VGATV  и через самодельный шнур подключался к телевизору :)

Постепенно  он оброс устройствами:

FDD Mitsumi 3,5" 1,44Mb /модем Acorp 56 PML /монитор  LG StudioWork 700b / Gigabyte Geforce 2MX 400 32 Mb 

после покупки видеокарты периодически (от нескольких дней до нескольких месяцев) наблюдался уход монитора в ждущий режим на несколько секунд (не более 5 ). Затем это прекратилось и больше н повторялось.

Наконец после покупки CDRom TEAC 540E - начались первые серьезные проблемы, которые усилились с покупкой CDRW TEAC 540W

Проявлялось в основном в работе жесткого диска - зависанием машины на некоторое время, с сопутствующим щелканьем и перезапуском винта, повреждением FAT и NFTS, с последующей реанимацией данных (NFTS дольше продержался, но вытащить с него мне ничего не удалось). Спровоцировать это могли и CDRom с CDRW, и видеокарта( по  шине +5 вольт  напряжение менялось в зависимости от работы машины и нагрузки - копирование , игра в пределах 4.75-4.9. При запуске игры, напряжение могло уменьшится до 4,75 вольт, после чего игра вылетала в синий экран или в лучшем случае просто закрывалась. Достаточно  настроить программу Mprobe вести log напряжений. Последние записи в логе  фиксируют падение напряжения после запуска игры и до момента когда система вылетает в синий экран)
В борьбе за мощность заменил диоды, конденсаторы, даже пробовал менять трансформатор(этого лучше не делайте, они оказывается не все одинаковые :), хотя есть вроде подходящие -  один подошел по ножкам и БП запустился ) - эффект почти ноль.  Напряжение проседало, и прыгало в зависимости от текущих операций(копирование, игра и т.д.). 
Наконец, решил купить новый блок питания (с него бы надо было начинать :), но тогда бы не было этой статьи), но перед покупкой  решил по экспериментировать.

Теория.

Мощность блока питания пропорциональна частоте тока проходящего через силовой трансформатор. Чем выше частота тока тем меньшим будет трансформатор в блоке питания при той же мощности. Для примера, блок питания ватт на 200 с обыкновенным трансформатором на 50 Гц вполне сможет заменить тренажер или хотя бы пудовую гирю. Частоты на которых работают блоки питания в среднем 30-50 кГц. Верхний диапазон ограничивается граничными частотами силовых транзисторов и критической частотой ферромагнетика трансформатора (примерно 100кГц,  существуют  блоки питания с частотами 500кГц).  

Согласно ШИМ – контроллер. TL494, рабочая частота определяется конденсатором C и резистором R., по формуле:
  , 

где k - коэффициент зависящий от микросхемы, как от конкретной модели, так и от производителя. У TL494 он равен 1,1, у KA7500  - 1,2 .

Для примера две схемы:

Частота f для этой схемы получилась 57 кГц.


А для этой  частота f  равна 40 кГц.

Практика.

Частоту можно изменить  заменив конденсатор C или(и) резистор R на другой номинал.

Было бы правильно поставить конденсатор с меньшей емкостью, а резистор заменить на последовательно соединенные постоянный резистор и переменный типа СП5 с гибкими выводами.

 Затем,  уменьшая его сопротивление, измерять напряжение, пока напряжение не достигнет 5.0 вольт. Затем впаять постоянный резистор на место переменного, округлив номинал в большую сторону.

Я пошел по более опасному пути - резко изменил частоту впаяв конденсатор меньшей ёмкости.

У меня было:

    R₁=12kOm
    C₁=1,5nF

По формуле получаем

 f=61,1 кГц

После замены конденсатора 

стало:

    R₂=12kOm
    C₂=1,0nF

 f=91,6 кГц

Согласно формуле:

частота увеличилась на 50% соответственно и мощность возросла.

Если R не будем менять, то формула упрощается:

Или если С не будем менять, то формула :

Результат 

После разгона блока питания напряжение стало ровно 5.00 (мультиметр может иногда показать 5.01, что скорее всего погрешность), почти не реагируя на выполняемые задачи - при сильной нагрузке на шине +12 вольт (одновременная работа двух CD и двух винтов) - напряжение на шине +5В может кратковременно снизиться 4.98.

Начали сильнее греться ключевые транзисторы. Т.е. если  раньше радиатор был слегка теплый, то теперь он сильно теплый, но не горячий. Радиатор с выпрямительными полумостами сильнее греться не стал. Трансформатор также не греется. С 18.09.2004 г. и по сегодняшний день (15.01.05) к блоку питания нет никаких вопросов. На данный момент следующая конфигурация: 

AMD Duron 750Mhz / RAM DIMM 256 Mb PC133/ PC Partner KT133 / HDD Samsung 20Gb / CD-ROM TEAC 540E/ CD-RW TEAC 540W/ Mobile Rack ATA100 with Fan /FDD Mitsumi 3,5" 1,44Mb /модем Acorp 56 PML / Gigabyte Geforce 2MX 400 32 Mb / SB Creative Live Valve / LAN Realtek 8139 / ТВ тюнер Manli Home TV (SAA7130) / + 2 вентилятора в корпусе и 2 на процессоре( Mini SuperOrb )

Ссылки

1.  Двухтактные преобразователи (упрощенный расчет)
2.  Application Note 9015
   A180W, 100KHz Forward Converter Using QFET
   by I.S. Yang
   July, 2000
   Он же c www.fairchildsemi.com
3. Блоки питания для системных модулей типа IBM PC-XT/AT. 
4. Источники питания конструктива АТХ для компьютеров.
5. Схемы блоков питания.
6. Маркировка резисторов
7. ПАРАМЕТРЫ НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫХ СИЛОВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ДВУХТАКТНЫХ СХЕМАХ ИБП ЗАРУБЕЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА. 
8. Конденсаторы. (Примечание: С = 0.77 ۰ Сном ۰SQRT( 0,001۰f ), где Сном - номинальная емкость конденсатора.)

Комментарии Renni:То что ты повысил частоту у тебя повысилось количество пилообразных импульсов за определенный промежуток времени, а как следствие повысилась частота с которой отслеживается нестабильности по питанию, так как нестабильности по питанию отслеживаются чаще то и импульсы на закрытие и открытие транзисторов в полумостовом ключе происходит с двойной частотой. Твои транзисторы обладают характеристиками, а конкретно своим быстродействием.: Увеличив частоту ты тем самым уменьшил размер мертвой зоны. Раз ты говоришь что транзисторы не греются значит они входят в той диапазон частот, значит тут казалось бы все хорошо. Но, есть и подводные камни. Перед тобой есть схема электрическая принципиальная? Я тебе сейчас по схеме объясню. Там в схеме посмотри где ключевые транзисторы, к коллектору и эмиттеру включены диоды. Они служат для рассасывания остаточного заряда в транзисторах и перегонке заряда в другое плечо(в конденсатор). Вот, если у этих товарищей скорость переключения низкая у тебя возможны сквозные токи -  это прямой пробой твоих транзисторов. Возможно из за этого они будут греться. Теперь дальше, там дело не этом, там дело в том что после прямого тока, который прошел через диод. Он обладает инерционностью и когда появляется обратный ток,: у него какое то время еще не восстанавливается значение его сопротивления и по этому они характеризуются не частотой работы, а временем восстановления параметров. Если это время больше чем можно, то у тебя будут наблюдаться частичные сквозные токи из за этого возможны всплески как по напряжению так и по току. Во вторично это не так страшно, но в силовой части - это просто пи#дец,: мягко говоря.  Так вот продолжим. Во вторичной цепи эти переключения следующим не желательны, а именно: Там для стабилизации используются диоды Шотки, так вот по 12 вольтам что бы их подпирают напряжением -5 вольт.(прим. у меня кремниевые на 12 вольтах), так вот по 12 вольтам что бы их (диоды Шотки) можно было использовать подпирают напряжением -5 вольт. (Из-за низкого обратного напряжения, невозможно просто поставить диодов Шотки на шине 12 вольт, поэтому так извращаются). Но у кремниевых потери больше чем у диодов Шотки и реакция поменьше, если только они не из числа быстро восстанавливающихся. Так вот, если высокая частота, то у диодов Шотки наблюдается практически тот же эффект что и в силовой части + инерционность обмотки по -5 вольтам по отношению к +12 вольтам, делает невозможным использование диодов ШОТКИ, по этому увеличение частоты может со временем привести к выходу из строя онных. Я рассматриваю общий случай. Так вот едем дальше. Дальше еще один прикол, связанный наконец непосредственно с цепью обратной связи. Когда ты образуешь отрицательную обратную связь, у тебя есть такое понятие как резонансная частота вот этой петли обратной связи. Если ты выйдешь на резонанс, то п#зда всей твоей схеме. Прости за грубое выражение. Потому что эта микросхема ШИМ всем управляет и требуется ее работа в режиме. И на конец "темная лошадка" ;) Ты понял о чем я? Трансформатор он самый, так вот у этой сцуки ведь тоже есть резонансная частота. Так эта дрянь ведь не унифицированная деталь, трансформатор намоточное изделие в каждом случае изготовляется индивидуально - по этой просто причине ты не знаешь характеристик на него. A если ты введешь своей частотой в резонанс ? Ты спалишь свой транс и БП можешь спокойно выкидывать. Внешне два абсолютно одинаковых трансформатора могут иметь абсолютно разные параметры. Ну факт тот что не правильной подборкой частоты ты мог спокойно спалить БП.При всех прочих условиях как все таки повысить мощность БП. Повышаем мощность блока питания. Первым делом нам надо разобраться что такое мощность. Формула предельно проста - ток на напряжение. Напряжение в силовой части у нас составляет 310 вольт постоянки. Так вот так как на напряжение мы никак не можем влиять. Транс то у нас один. Мы можем увеличить только ток. Величину тока нам диктует две вещи- это транзисторы в полумосте и буферные емкости. Кондеры по больше, транзисторы по мощнее, так вот надо увеличить номинал емкости и поменять транзисторы на такие у которых больше ток цепи коллектор-эмиттер или просто ток коллектора, если не жалко можешь втулть туда на 1000 мкФ и не напрягаться с расчетами. Так вот в этой цепи мы сделали все что могли, тут больше в принципе сделать ничего не возможно, разве что еще учесть напряжение и ток базы этих новых транзисторов. Если трансформатор маленький - это не поможет. Надо еще отрегулировать такую хрень как напряжение и ток при котором у тебя будет открываться и закрываться транзисторы. Теперь вроде как тут все. Поехали во вторичную цепь.Теперь у нас на выходе обмоток тока доху....... Надо немного подправить наши цепи фильтрации, стабилизации и выпрямления. Для этотго мы берем в зависимости от реализации нашего БП и меняем диодные сборки в первую очередь, что бы обеспечивали возможность протекания нашего тока. В принципе все остальное можно оставить так как есть. Вот и все, вроде бы, ну на данный момент Запас прочности должен быть. Тут дело в том что техника импульсная - вот это ее дурная сторона. Тут почти все построено на АЧХ и ФЧХ, на t реакции.: вот и все

 Обратно

© 2004 Александр Джулай