AT電源的剖析與改造 AT電源就是早期386、486、586電腦普遍使用的一種電源，結構相比現在家庭電腦使用的ATX電源結構簡(jiǎn)單的多，電路不太復雜，沒(méi)有很復雜的多路電壓復合控制、復合延時(shí)檢測等等電路，很適合大家改造為大功率通訊電臺電源。圖1、圖2為一款486電腦AT電源電路結構分析原理圖。 圖1 486電腦AT電源原理圖  圖2 486電腦AT電源結構分析原理圖 這款AT電源也是一款以TL494為核心的開(kāi)關(guān)電源，原理大同小異，可參考以上工業(yè)電源盒的原理分析，很容易理解。要改造這個(gè)電源，我們必須密切關(guān)注它獨特的第一級過(guò)流保護電路、第二級過(guò)流保護電路，尤其是它的四種輸出電壓安全范圍控制電路、POWER GOOD檢測電源啟動(dòng)正常的P.G電路、以及關(guān)乎輸出電壓大小的+5V電壓精密檢測輸入和+12V電壓輸入精密檢測電路。 T3、D10、Q4、Q3、D12和R21、R22、R24、C17、C21組成第一級電源過(guò)流關(guān)機保護電路，作用于TL494的死區控制口4腳上。當高頻變壓器過(guò)流時(shí)，該電路使TL494的14腳內置+5V基準電壓加到死區控制口4腳，關(guān)閉PWM脈沖信號，電源停止工作。顯然這個(gè)電路對我們的電臺電源有用，予以保留。 電源輸出的+12V電壓通過(guò)D9、R20、D17和1500Ω的R41串接在緩沖推動(dòng)級的負載上，形成第二級電源過(guò)流保護電路，也稱(chēng)輸出功率限制電路。尤其這個(gè)串接在緩沖推動(dòng)級負載上的1500Ω的R41電阻，限制向后級放大級輸出過(guò)大的功率，可以有效的保證Q1、Q2的安全。顯然這個(gè)電路對我們的電臺電源也有用，予以保留。 ±5V、±12V輸入到以Q3、Q4為核心的電源電壓安全范圍控制電路，作用于TL494的4腳死區控制端，當這四種輸出電壓欠壓超壓超出設定的安全范圍時(shí)，該電路使TL494的14腳內置+5V基準電壓被加到死區控制口4腳，關(guān)閉PWM脈沖信號，電源停止工作。該電路對我們改造的電臺電源用處不大。 TL494的3腳為內部運算放大器的輸出端，連接至Q7、Q8、Q9組成的P.G電路。當電源工作正常時(shí)，通過(guò)Q9輸出一個(gè)電源狀態(tài)正常的電平，提示電腦可以正常開(kāi)機運行。該電路對我們改造的電臺電源也用處不大。 +5V電壓通過(guò)一個(gè)6K2的電阻R30連接至TL494的電壓精密檢測輸入端1腳，+12V電壓通過(guò)一個(gè)8200Ω的電阻R31也連接至TL494的電壓精密檢測輸入端1腳, 保證輸出電壓工作在設定的指標上。從R30和R31的阻值級別可以確定，原AT電源的+5V比+12V級別高的多，其設計初衷是為了優(yōu)先保證+5V電壓的穩定。 理解了AT電源電路的工作原理，改造起來(lái)就簡(jiǎn)單多了，大體分這么幾步： 1、給+12V輸出端增加一個(gè)25V2200uF左右的濾波電容，原機電容太小。 2、把與TL494的電壓精密檢測輸入端1腳相連的那個(gè)6200Ω電阻R30和+5V相連的地方斷開(kāi)，R30和+5V相連端斷開(kāi)，斷開(kāi)的R30端與+12V間串接一個(gè)12200Ω的電阻，以使電源完全受控于一個(gè)所需要的輸出電壓的輸出端口。 給電源通電，電源可以工作在13.2V左右。但是，經(jīng)過(guò)實(shí)際使用，這個(gè)電壓會(huì )隨著(zhù)輸出功率的大小跟著(zhù)變化，尤其在輸出功率增大時(shí)，輸出電壓可能會(huì )達到15V左右。有時(shí)候這個(gè)電壓還會(huì )變小，變化規律是非線(xiàn)性的，所以很有必要繼續改造。 值得一提的是，有些伙計不這樣做，而是另外一種思路，僅僅簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的給TL494的1腳對地并接一個(gè)電阻，把輸出拉到13.5V就完事，也是很不可取的，道理很簡(jiǎn)單，實(shí)際應用是裁判。 3、摩機AT電源的成敗關(guān)鍵是，要拆除四種輸出電壓安全范圍控制電路的部分和POWER GOOD檢測電源啟動(dòng)正常的P.G電路的部分，最大限度的減小這些電路對TL494運放和死區的影響。 具體方法是拆除-12V、-5V電路以及7905穩壓IC外圍，拆除輸出電壓安全范圍控制電路的Q3、R25、R26、R27、R28、R29、D11、C18元件，拆除P.G電路的Q7、Q8、Q9、D18、D19、R44、R45、R46、R47、R48、R49、R50、R51元件。 通過(guò)以上三個(gè)步驟的工作，AT電源主板改造完成，通電測試，輸出電壓13.2V非常穩定，接上100W和200W的汽車(chē)大燈幾十分鐘也非常穩定，電壓壓降范圍不超過(guò)0.3V，總體來(lái)說(shuō)改造成功，與SSB電臺FT-80C配接的試驗結果也令人滿(mǎn)意，即便有輕微的壓降，也很正常，但決不會(huì )電壓上升，讓人擔心。 這里有些人或許會(huì )產(chǎn)生疑惑，AT電源的高頻變壓器+12V繞組沒(méi)有改動(dòng)，能出這么大的電流嗎?答案是肯定的。這里不得不提問(wèn)如今國內電器規格的中國特色，比如一個(gè)小型的輸入電源變壓器功率不到10W的音響，居然可以標稱(chēng)800W音頻功率。早期的10kVA電力變壓器幾乎可以帶動(dòng)50kW的負載，而如今安裝的10KVA節能電力變壓器，帶動(dòng)10kW不到的負載，散熱機油就開(kāi)始沸騰，時(shí)間稍長(cháng)就GAME OVER了，夠節能的吧。我還是喜歡早期的電器產(chǎn)品，功率余量大、勁足。 關(guān)于使用AT電源改造成電臺電源的范例很多，也在業(yè)余段聽(tīng)到多個(gè)HAM訴說(shuō)他們的DIY經(jīng)歷和過(guò)程方法，有些就直言不諱的說(shuō)，雖然可以和100W的SSB電臺連接使用，好像也沒(méi)出什么大問(wèn)題，就是心里不踏實(shí)，電壓偶爾會(huì )隨輸出電流的不同，電壓有時(shí)變大，有時(shí)變小。我想可能基于同樣的原因，那就是原電壓監控電路與P.G電路對取樣檢測運算電路產(chǎn)生的影響。 4、接下來(lái)給AT電源設置一個(gè)漂亮的外殼，增加各種電壓電流顯示、電源開(kāi)關(guān)、內置鎳鉻備用電池組、一個(gè)單獨的8V～20V充電電路、各種相關(guān)的控制組合開(kāi)關(guān)等，做一個(gè)交直流可以迅速切換使用的AT多功能組合電源。手邊有一個(gè)與FT-180A電臺配套的EP-815聲控話(huà)筒、RTTY電傳控制盒沒(méi)用，剛好可以把改裝的東西以及增加的功能模塊組裝進(jìn)去。  圖3 AT通訊電源主電源、充電調壓線(xiàn)性副電源、內置充電電池組以及實(shí)現各種快捷連接功能的面板設計  圖4 AT組合電源內部模塊化布局設計平面圖  圖5 AT多功能組合電源與FT-80C電臺的實(shí)物對比 還有一種以L(fǎng)M339為核心的電壓監控與P.G電路改裝也很簡(jiǎn)單，改裝思路差不多。去掉其P.G與電壓監控電路相關(guān)元件，電源檢測點(diǎn)從+5V改接到+12V，中間串接一個(gè)合適的電阻即可。  圖6 電壓監控與P.G以L(fǎng)M339為核心的AT電源改造切入點(diǎn)原理圖 另外，還有以UC3842和單只場(chǎng)效應功率管組成的AT開(kāi)關(guān)電源和大功率服務(wù)器電源，經(jīng)實(shí)際改裝效果不佳，不是改后輸出電流小，脈沖干擾大，需要一定功率的負載才能工作；就是電路過(guò)于復雜，改裝難度太大，還不如自己仿照DM-330制作一個(gè)開(kāi)關(guān)電源方便。究其原因，或許是因為其半波放大，為防止出現磁飽和，高頻變壓器先天設置磁縫隙的緣故吧 ATX電源的剖析與改造 ATX電源比AT電源設計的更為精密，保護電路更為完善，電路結構更為復雜，改造難度比較大。要想把ATX電源改造成一個(gè)可用的電臺電源，你必須吃透所改造的ATX電源的電路詳細結構原理，精確到每個(gè)電阻、電容、晶體管的作用。如果你沒(méi)有足夠的耐心，或者只想利用別人提供的經(jīng)驗做靈丹妙藥，比貓畫(huà)虎就想成功的話(huà)，是最不可取的，注定要失敗。 下面我們以比較經(jīng)典的ATX電源——銀河2503B開(kāi)關(guān)電源為例實(shí)戰改造通訊電源的方法 圖7 銀河2503B開(kāi)關(guān)電源結構方框圖 接通ATX電源的交流電，+5V副電源就啟動(dòng)工作，產(chǎn)生兩路直流電壓。一路為+5v SB電腦主板輔助監控供電電源，另一路為+12V左右的電壓，為T(mén)L494腳12腳和ATX電源的緩沖放大提供啟動(dòng)電源。當TL494的12腳得電后，內部基準電源即從其輸出端14腳向外提供+5V參考基準電壓。需要說(shuō)明的是，一旦電源正常工作，TL494腳12腳和ATX電源的緩沖放大電源改由電源輸出端的+12V提供。 該+5V參考基準電壓分兩路為T(mén)L494的各控制端建立起它們各自的參考基準電平：一路經(jīng)由R38、R37組成的分壓電路為一個(gè)運算放大器的反相輸入端2腳建立+2.5V的基準電平，另一路經(jīng)由電阻R90、R40為“死區”電平控制輸入端4腳建立約+0.15V的低電平；同時(shí)，該+5V參考基準電壓還向PS-ON電路及過(guò)壓過(guò)流保護電路、四路電壓安全范圍檢測電路供電。 電腦開(kāi)關(guān)電源通過(guò)改變PS-ON端的輸入電平來(lái)啟動(dòng)和關(guān)閉整個(gè)電源。當PS-ON端高電平時(shí)，電源關(guān)閉無(wú)輸出；當低電平如接地時(shí)，電源啟動(dòng)，各輸出端正常輸出直流穩壓電壓。PS-ON電路由TL431、Q7、Q20等元件構成，當PS-ON端開(kāi)路或送入+5V高電平時(shí)，IC10即TL431由于內部基準穩壓源的作用，輸入端R電壓為2.5V，輸出端K電壓為低電平，A7飽和，c極的高電平，通過(guò)R80、D25、D40將TL494的4腳上拉到高電平，TL494無(wú)脈沖輸出。因Q7飽和，Q20也飽和，使得保護電路控制輸入端Q5基極對地短路，禁止保護信號輸入，保護電路不工作。 當將PS-ON端對地短路或向PS-ON端送低電平時(shí)，TL431的R極電壓低于2.5V，K極輸出高電平，Q7截止，D25、D40不起作用，TL494的4腳電壓由R90和R40的分壓決定，大約為0.15V，TL494開(kāi)始輸出調寬脈沖，電源啟動(dòng)工作。此時(shí)Q20處于截止狀態(tài)，將Q5基極釋放，允許其它保護信號進(jìn)入保護控制電路，控制權交由保護信號控制。銀河2503B開(kāi)關(guān)電源的保護信號包括電源自檢啟動(dòng)正常所產(chǎn)生的PW.OK信號、過(guò)流檢測信號和四路電壓安全范圍檢測信號。 Q21、LM393及其外圍元件組成PW.OK信號產(chǎn)生電路。當TL494得電工作后，其3腳腳輸出高電平，使Q21截止，TL494的14腳產(chǎn)生的+5V基準電壓經(jīng)過(guò)R104對C60充電延時(shí)后，發(fā)射極電壓達到3.6V左右，此電壓加到比較器LM393的3腳同相端，與R105和R106上的分壓反相端2腳電壓1.85V比較，LM393的1腳輸出高電平+5V，產(chǎn)生電腦可以自檢正常啟動(dòng)的PW.OK指示信號——高電平+5V. 另外，Q21發(fā)射極的3.6v電壓，通過(guò)D51為Q20提供電壓，保證PS-ON開(kāi)關(guān)機電路可以正常啟動(dòng)。 過(guò)流檢測信號由T1的一次繞組和D14 、R54取樣，通過(guò)D19、R53、C28、R51、R52、R50、R49、ZD3加到Q5的基極，完成電源的過(guò)流、短路保護。電源正常工作時(shí)，Q5的基極電位為0V，Q5、Q6構成自鎖均截止，對TL494的死區控制端4腳電位不起影響。當電源過(guò)流、短路時(shí)，T1的一次繞組和D14、R54取樣電壓升高，反饋到穩壓二極管ZD3上的電壓高于6.2V時(shí)，將使ZD3導通，由于D23、R44的正反饋作用，Q5、Q6也迅速飽和導通，通過(guò)D24將TL494的4腳電位上拉到高電平，使TL494無(wú)脈沖輸出，電源停止工作, 達到過(guò)流、短路保護的目的。 同樣道理，+3.3V、+5V輸出過(guò)壓保護和-5V、-12V輸出欠壓保護也作用于Q5的基極和正反饋作用的D23、R44，一旦四路輸出電壓超出安全范圍，Q5、Q6也迅速飽和導通，通過(guò)D24將TL494的4腳電位上拉到高電平，使TL494無(wú)脈沖輸出，電源停止工作，而達到監測保護的目的。 四路輸出電壓處于安全范圍時(shí)，D22、ZD5、ZD4均截止，對自鎖狀態(tài)的Q5、Q6無(wú)影響。 輸出電壓的自動(dòng)穩壓檢測取樣有+5V、+12V兩路。+5V通過(guò)6K2的R33、+12V通過(guò)82K的R34加到TL494的1腳，通過(guò)與TL494的運算放大器2腳進(jìn)行電位比較，調節TL494輸出的PWM脈沖寬度進(jìn)行電源的電壓自動(dòng)調節與穩壓。 通過(guò)以上原理的解析，ATX電源改造的思路就清晰了，簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是要切斷多路輸出電壓安全范圍監測電路對自鎖電路的連接，保證自鎖電路還受過(guò)流短路保護電路的作用；同時(shí)把自動(dòng)穩壓電路的+5V檢測點(diǎn)也改接到+12V上，其它電路保留，大體經(jīng)過(guò)這么幾步： 1、去掉D22、ZD5、ZD4,也就切斷了多路輸出電壓安全范圍監測電路對自鎖電路的連接。 2、斷開(kāi)R33跟連接的那一端，串一個(gè)合適的電阻連接到+12V輸出電壓上，使電源只對+12V起自動(dòng)穩壓作用。調節這個(gè)串接上的電阻阻值，使+12V輸出端電壓為通訊電源的電壓13.5V. 3、如果不改動(dòng)原高頻變壓器的繞組，+12V繞組的輸出電流不大，最大一般在5A左右。必須重新繞制原高頻變壓器的+12V繞組，加大其線(xiàn)徑和線(xiàn)股。保留+5V繞組，可以用細線(xiàn)徑，拆掉+3.3V、-5V和-12V繞組，也可以拆掉+3.3V相關(guān)電路。 4、經(jīng)過(guò)上面改造，原+5V輸出電壓比較高，可以用低阻值電阻分壓或者加一個(gè)7805穩壓器，為R65和LM393提供+5V工作電壓。 5、和其它的ATX電源一樣，原電源主板交流電輸入退耦回路元件缺失，必須完善退耦回路，有效的消除電力輸入噪波和開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的干擾噪波通過(guò)電源輸入線(xiàn)向外輻射，不至于影響電臺的接收信號。 至此，ATX電源主板的改造基本完成，相信大家會(huì )做的更好，在此以銀河2503B開(kāi)關(guān)電源的改造經(jīng)驗拋磚引玉，僅以一個(gè)成功改造的思路與大家分享，預祝大家把其它ATX開(kāi)關(guān)電源摩機的更加完美。 |
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