Опять апгрейд, опять проблема с блоком питания. Как и в прошлый раз, не хватает мощности. Казалось бы, пустяки, можно купить новый. Но такой блок стоит приличных денег. Как всегда, они все уходят на более «важные» части – процессор, видеокарту, память… Ох как не хочется тратиться. Но, делать нечего, приходится покупать новый блок питания. И остается старый никому не нужный, вполне исправный блок. Иногда даже несколько от предыдущих апгрейдов. Но не хватает только мощности линий 12 В! Всего остального в достатке.
А почему бы не объединить несколько блоков в один более мощный? В начале двухтысячных так и делали. Обеспечить синхронное включение двух блоков просто - достаточно соединить у них "земляные" провода и контакты PS_ON (зеленый) 20-ти штырьковых разъемов. На один блок вешали приводы и винчестеры, а на другой все остальное. Тогда это помогало. Но сейчас основное энергопотребление делят между собой видеокарта и процессор. А это линии 12 вольт.
Теперь если использовать два старых блока и нагрузить у них только 12-ти вольтовые линии, произойдет перекос напряжений и стабильность этих самых напряжений нарушится. Все из-за того, что в старых блоках стабилизируется не каждое напряжение отдельно, а среднее значение между 5 и 12 В. Перекос напряжений возникает из-за неравномерного распределения нагрузки по шинам +12 В и +5 В. Причем при преобладающем потреблении 12 В оно как раз понижается, а 5 В повышается. Даже, если бы это явление и не происходит, старый блок по линии 12 В отдает в лучшем случае треть мощности. В современных условиях этого мало. И КПД у такой системы будет невелик.
Избежать этого можно доработкой второго блока питания так, чтобы он стабилизировал только линию 12 В и отдавал в нее всю свою мощность. В 2004-м мною на эту тему была написана статья. Там описывался способ убрать только перекос напряжений. Этого уже недостаточно. Теперь все выглядит иначе.
Несколько лет назад появились в продаже дополнительные блоки питания для видеокарт: FSP VGA Power, Thermaltake Toughpower Power Express 450W и 650W. Правильное решение. Мощности старого блока почти всегда с лихвой хватает на питание материнки и процессора, а вот на видеокарту… Уже нет.
Обычный компьютер редко требует блок питания мощнее, чем 450 Вт, однако все меняется, когда речь заходит о производительных игровых системах. Современная топовая видеокарта потребляет изрядно. А есть видеокарты с двумя GPU. А еще их можно объединить в SLI или CrossFire… Тут уже неплохо обладать двумя независимыми линиями питания +12 В с силой тока в 30 А, что позволяет организовать SLI или CrossFire, не нагружая основной блок питания системы.
Применение нескольких блоков возможно потому, что производители стали оснащать материнские платы разъемами питания процессора электрически не связанного с 20-ти контактным разъемом АТХ. Разъемы дополнительного питания существуют и на видеокартах. Их тоже можно запитывать от отдельного источника. К сожалению, большого распространения подобные девайсы не получили. Почему? Думаю, дело в цене. Проще добавить еще немного и купить полноценный блок.
А если самостоятельно изготовить такой блок питания? Из старого, ненужного. Обойдется гораздо дешевле.
Итак, задача – взять старый блок питания и заставить отдавать по линии 12 В всю мощность, на которую он способен. Остальные линии демонтируются. И чтобы этот блок включался синхронно со вторым блоком, питающим все остальное железо. Обеспечить возможность расширения системы. Не хватит одного – дополнить еще одним.
Для переделки желательно брать блок питания мощностью от 350 Вт. Почему? Закон Ома. При мощности 350 Вт и напряжении 12 В ток будет 29,2 А. Нужный минимум.
Существует два типа блоков. Старые, с основной нагрузкой по линии 5 В, и новые с основной нагрузкой по линии 12 В. В этой статье рассмотрим блок с мощной 5-ти вольтовой линией. В качестве подопытного возьмем блок питания PowerMan IW-P430J2-0.
Он сделан на микросхеме ШИМ SG6105. Точно такая же переделка возможна, если в блоке стоит ее аналог IW1688. Следуя принципу, изложенному в статье, можно переделать и блок питания с другим ШИМ.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Перед тем как взяться за эту работу предупреждаю, что в процессе переделки можно легко попасть под опасное для жизни напряжение, а также сжечь блок питания. Вы должны обладать соответствующей квалификацией и все работы делаете на свой страх и риск. Автор за это ответственности не несет.
Для работы понадобятся некоторые инструменты и детали:
Модернизируем блок питания так, чтобы он всю мощь, на которую способен, отдавал только в линию 12 В. Но микросхема ШИМ блока питания анализирует все напряжения, выдаваемые блоком, и в случае отклонения их от номинала отключает блок. Начнем с того, что отключаем мониторинг всех напряжений, кроме 12 В. Выпаиваем все лишние детали. Заставляем блок работать только на одну линию. И честно выдавать все, на что он способен в ОДНУ эту линию 12 В.
Принцип отключения мониторинга прост. Надо обмануть SQ6105. В БП есть «блок питания дежурного режима». Это независимый источник напряжением 5 В. От него питание идет на SQ6105, до включения всего блока.
Например, как отключить мониторинг 5 В? Подать на вывод SQ6105, отвечающий за этот мониторинг, напряжение 5 В. А взять его с этой самой «дежурки». Мониторинг +3,3 В? Взять с «дежурки» 5 В и с помощью резисторного делителя подать на SQ6105 требуемые 3,3 В! 12-ти вольтовая линия остается. Теперь поэтапно и подробно.
Вынимаем плату. Подпаиваем к ней провод с вилкой. Для удобства включения. На недолго и с небольшой нагрузкой блок можно включать без вентилятора. Подключаем на выход блока питания нагрузку – лампочку 12 В. Провод PS-ON на землю это значит - зеленый и черный провода 20-ти пинового разъема закорачиваем скрепкой. Лампочка горит. Блок работает.
Отключаем БП от сети 220 В. (Нужно выдернуть провод питания из розетки!) Это важно. Иначе удар током и, возможно, смертельный исход. С электричеством шутки плохи. На плате находим микросхему SQ6105, переворачиваем плату и ищем место, где она впаяна. Смотрим нумерацию выводов SQ6105 и сверяем со схемой 1.
Приступаем к работе.
Отключаем анализ SQ6105 плюс 5 В - перерезаем дорожку, идущую от ноги 3, SQ6105 (V5 вход напряжения +5V, схема 4),
а сам вывод 3 соединяем пайкой с выводом 20 SQ6105 перемычкой (схема 4 ).
Тем самым отсоединяем SQ6105 от схемы блока питания и подменяем мониторинг выходных 5-ти вольт пятью вольтами «дежурки». Теперь, даже если блок питания не выдает 5 В в нагрузку, SQ6105 считает что все нормально и защита не срабатывает. Готово.
Включаем БП в сеть для проверки, лампочка должна гореть. Если лампочка не загорается, проверяем величину напряжения выдаваемого источником дежурного питания. Если больше 5 В, то перемычку следует заменить резистором величиной 100-200 Ом.
Отключаем БП от сети 220 В. Убираем определение SQ6105 плюс 3,3 В - перерезаем дорожку около вывода 2
и подпаиваем два резистора, 3,3 кОм от вывода 2 на корпус , 1,5 кОм от вывода 2 на вывод 20 (схема 4).
Включаем БП в сеть, если не включается, надо подобрать резисторы более точно, чтобы получить на выводе 2 +3,3 В. Можно использовать подстроечный резистор. После каждой переделки лучше проверять блок на работоспособность, тогда в случае чего не придется долго ломать голову над причиной.
Отключаем БП от сети 220 В. Убираем определение SQ6105 минус -5 В и - 12 В - выпаиваем R44 или что там стоит (около вывода 6),
а сам вывод 6 соединяем с корпусом через резистор 33 кОм (схема 4).
Включаем БП в сеть, если не включается, надо подобрать резистор более точно. В данном случае блок заработал при номинале резистора 31 Ом. Номинал получен последовательным соединением резисторов. Напряжение на ноге 6 микросхемы должно быть не более 2,1 В. Иначе блок не включится. Уменьшая номинал резистора – уменьшаем напряжение. Замерить напряжение на ноге 6 можно, просто включив блок в сеть, без включения PS ON.
Еще раз смотрим схему блока питания. В моем блоке питания самая мощная линия это 5 В. Об этом говорит наибольшее из всех обмоток сечение провода выхода трансформатора. Три провода в дросселе групповой стабилизации против одного линии 12 В. А также бирка на блоке питания. По ней блок может выдать 32 А тока. А линия 12 вольт слабая.
А нужно как раз 12. Что делать? Берем линию 5 вольт и вместо двухполупериодного выпрямителя со средней точкой на диодной сборке соберем выпрямитель по мостовой схеме. А среднюю точку отключим. Тем самым напряжение на выходе моста будет вдвое выше, чем было на выходе двухполупериодного выпрямителя. Для этого при помощи паяльника с оловоотсосом выпаиваем радиатор с диодными сборками. Смотрим. На выпрямлении 5 В стоит одна сборка на 40 А. На 12 вольт 20 А. Ее сразу откручиваем. Переворачиваем радиатор.
На выпрямление 5-ти вольт стоит одна сборка на 40 А. Но есть возможность поставить еще одну, с другой стороны радиатора. Это потому что печатные платы одинаковые у всей линейки этих блоков от 300 до 450 Вт. Ставим еще одну. При этом снимаем первую, добавляем термопасту КПТ-8. Не забывать про изолирующие прокладки. После сборки проверяем мультиметром, не звонится ли сборка на корпус. Этого быть не должно.
На выпрямление 3,3 вольта стоит сборка на 40 А. Ее переставляем горизонтально. Сборку, отвечающую за выпрямление 12 вольт, откручиваем и заменяем на 40 амперную, которую ставим так же горизонтально.
Я ставлю сборки с таким конским запасом по току из-за того, что использую их из старых блоков питания. А они раньше высокой надежностью не отличались. Да и две сборки греются меньше, чем одна. Опять надежность выше. В принципе, можно было поставить в прямом направлении одну 40 А, а остальные две по 20 А. Но я люблю запас и надежность.
Теперь вырезаем полоску меди и с ее помощью соединяем пайкой крайние выводы закрепленных горизонтально диодных сборок. Медь на фотографии белая, поскольку посеребренная (спасибо СССР). Замыканий опасаться не следует, поскольку и радиатор и эта полоса соединяются с общим проводом. Кладем радиатор на стол, средний вывод сборки соединяем с левым выводом другой сборки. Как на фотографии ниже.
Переворачиваем радиатор и соединяем средний вывод сборки с левым выводом второй сборки.
ВНИМАНИЕ. Средние выводы подпаяны к разным анодам сборок. Получается, что выводы сборок соединены каждый со своим выводом трансформатора по линии 5 В.
Соединение должно соответствовать схеме диодного моста(см. схему 4).
Впаиваем радиатор со сборками на место. Теперь отключаем среднюю точку трансформатора. Просто откусываем провод, идущий от трансформатора на плату. Откусываем около трансформатора. А провод припаиваем к медной пластине, соединяющей аноды диодных сборок на радиаторе. Длины провода немного не хватило, и я удлинил его проводом сечением 4 мм квадратных.
Теперь смотрим принципиальную схему, очень близкую к блоку питания, который модернизируется. Схема 2.
Выпаиваем все лишние детали по линиям 12 и 3,3 вольта. Конденсаторы, дроссели. Чтобы не мешали и не коротили. Смотрим схему, сопоставляем с печатной платой переделываемого блока. И выпаиваем детали соответствующие L3, L3A, L4, L5, C15, C12, R20, R18, R19, C11, C12, Q11, D27, D18, D28, Q7, R33, R34, RC, C28, R29, R32, RA, DA, D8, Q6, L9, C20, C21, D16, D17, L7, C16, C17, U1, D19, R41, R64, C42 на принципиальной схеме. Это довольно кропотливое и нудное занятие, но нужно выполнить его точно. Вместо С20, С21 ставим 1500 (2200) мкФ на 16 В. В принципе, можно выпаивать не все детали из приведенного выше списка. Можно демонтировать только те детали, которые отсекут схему стабилизации 3,3 В. И диоды на выходе 5 В. Если не выпаивать ничего, то при включении диоды начинают дымить... Неприятно. Лучше убрать и не рисковать.
Теперь дорабатываем стабилизацию 12-ти вольт. Вот часть схемы.
На ней зачеркнуты детали, которые надо выпаять. А резистор R40 заменяем на резистор номиналом 47 кОм. Примерно так.
Резистор, который только что впаяли - верхний на фотографии. Выходы (те места, куда припаяны красные и желтые провода) 12 и 5 вольт закорачиваем перемычкой.
Вот что должно получиться после переделки - схема 4. Синим обведены новые элементы на схеме. Оранжевые провода выпаиваем. Красные и желтые отрезаем в 10 -15 см от платы.
Зачищаем, скручиваем, залуживаем. С черными поступаем аналогично. Все провода других цветов, идущих к 20-ти контактному разъему, кроме зеленого, откусываем кусачками или выпаиваем.
Зеленый оставляем. Его потом соединим с зеленым второго блока питания для синхронного включения. Для удобства к зеленому проводу припаиваем контакт «папа» от 4-х штырькового разъема. На зеленый провод главного блока припаиваем контакт «мама». Потом, при установке блоков в корпус эта доработка обеспечит легкое соединение блоков. Неплохо так сделать и с черным проводом. Но я всегда соединяю корпуса блоков отдельным проводом. Поэтому здесь этого нет.
Для удобства испытания полученного блока на выход этих проводов прикручиваем клеммник.
На него вешаем лампочку 12 В. Включаем. Лампочка должна гореть. Если не горит, выключаем блок, ставим переменный резистор в среднее положение и опять включаем. Не горит – выключаем, крутим немного влево – включаем. Не горит – выключаем, крутим немного вправо, включаем. Перед подстройкой обязательно выключать, этим сбрасываем защиту. Если просто крутить подстроечный резистор, то блок сам не включится. Добиваемся его включения.
Три резистора, спаянные последовательно, это R40, верхний на фотографии. Она дана для наглядности места впайки. Но в процессе регулировки получилась такая колбаса из трех резисторов. Пришлось ее перепаять на другую сторону платы. А сам подстроечник оранжевый с крестом в «раме» из резисторов. Отвлеклись. Продолжаем.
Как только блок заработал, оранжевым подстроечным резистором подстраиваем напряжение точно на 12 вольт, контролируя напряжение мультиметром. Если напряжение выше 12-ти вольт и переменником его уменьшить не удается, то резистор R40 уменьшаем с 47 кОм до 40-38 кОм. Подбирается экспериментально.
Но есть еще одна штука. У блока существует защита по максимальному выходному току. Сейчас это 18 А, так написано на этикетке блока. Для получения отсечки 25-27 А припаиваем один вывод резистора 6,2 кОм к 4 ноге микросхемы, а второй вывод резистора на общий провод.
Опять пришлось набирать нужное сопротивление из двух резисторов (зеленый и красный на фотографии выше). Резисторы ставились по принципу – какие есть в наличии. А так достаточно 0,125 Вт. Почему я подпаивал резисторы с обратной стороны платы? Для наглядности и простоты повторения. И конечно, удобства пайки. Замыкать на корпус блока они не будут, потому что плата устанавливается на площадки, выдавленные в металле корпуса, и располагается на расстоянии от него. Также производители предусмотрительно устанавливают под плату диэлектрическую прокладку. В процессе работы резисторы не нагреваются и риск того, что они могут расплавить прокладку, минимален.
Примечание: Эта фотография снята после ремонта блока, поэтому резистор на 6-ой ноге припаян не тот, чем на этой. Но смысл тот же - вывод 6 соединяем с корпусом через резистор.
Итак, все, блок готов. Переходим к испытаниям.
Для испытания под нагрузкой блока у меня нашлись три лампочки из спота 12 В, 75 Вт каждая. Включил одну, зеленый провод на корпус – лампочка светится, блок работает. Включил две. Не включился.
Тогда я уменьшил номинал резистора на ноге 4 до 5,8 кОм. Увеличив тем самым ток отсечки. Две лампочки включились. Самое отвратительное, что это меня не насторожило. Расчетная величина резистора при токе отсечки 30 А 6,2 кОм. А я, уменьшив номинал резистора, еще увеличил ток отсечки. Включил три лампочки – блок не включился. И я (надо было сначала подумать) опять уменьшил резистор, теперь до 5 кОм. Включил блок, он свистнул и помер.
Только теперь дошло, что нагружать лампочками блок питания не очень хорошая идея. Вы наверно замечали, что лампочки накаливания (да и не накаливания тоже) в основном сгорают во время включения. Объяснение простое – холодная нить накаливания обладает небольшим сопротивлением. Поэтому при включении происходит бросок тока. В разы. Потом, конечно, спиралька нагревается, ее сопротивление увеличивается и ток нормализуется. Но самое страшное - старт.
Поэтому блок не выдержал нагрузку 225 Вт лампочек. А все потому что начальный ток был не 19 А (закон Ома), а в несколько раз больше. В результате выбило силовой транзистор в высоковольтной части. И полетела SQ6105. Пришлось выпаивать второй радиатор, проверять транзисторы… Менять МС ШИМ. Ах, если бы сначала подумать… Но какой нормальный человек так делает? Тогда бы жизнь была скучна и однообразна.
Все отремонтировано. Проверено еще раз с ДВУМЯ лампочками.
Теперь попробуем соорудить нагрузку с минимальным броском тока. Вспоминаем школьную программу по физике. Согласно закону Ома I=U/R, отсюда R=U/I, где:
При токе 30 А и напряжении 12 В сопротивление нагрузки должно быть равным 0,4 Ом. Обычные мультиметры такие сопротивления измерить не могут. Не рассчитаны. Что ж, опять вспомним физику. R=ρ* L/q, где:
Из проводов у меня есть витая пара. 24AWG . Такой калибр соответствует сечению 0,205 мм2. Там восемь таких проводов. Четыре провода – 0,82 мм2. Восемь – 1,64 мм2.
При сечении 1,64 (все жилы) выходит, что для тока 30 А длина провода 37,5 метра. 37 метров витой пары у меня нет. А есть только 20. Считаем половину проводов витой пары (4 шт.). Сечение 0,82 мм квадратных. Длина провода выходит 18,7 метра. Что ж, как раз подходит. Укорачиваем провод до нужной длины. Собираем на столе испытательный стенд (серьезно звучит, по-взрослому. Моток провода, стенд). Ну и проверяем блок на токе 30 А.
Работает. Напряжение просело на 0,2 В. В пределах нормы. Долго тестировать не могу. Провод греется. Все-таки на нем выделяется 360 Вт тепла. Воздух из блока идет чуть тепленький. Можно было бы замахнуться на 40 Ампер… Но блок, если по-честному, 350 Вт. Я с него беру сейчас 360. А 40 А это 480 Вт мощности. Боюсь в третий раз сжечь. По сравнению с 420-ти ваттным у данного блока заметно меньше и трансформатор и дроссель групповой стабилизации.
Вообще этот блок второй. Первый был PowerMan 420 Вт. Честных. Но он во время экспериментов сильно погорел. Набравшись на нем опыта, я сделал этот блок. Так что более искушать судьбу не буду.
Переходим на испытания на реальном железе. Оно следующее:
Вот ее - GeForce 9800 GX2 и будем питать получившимся блоком питания. Все остальное будет обеспечивать электроэнергией вот этот блок GMC AP-400F.
Энергопотребление GeForce 9800 GX2 равно 197 Вт. У меня версия “Black Edition” с частотами 700/1700/2100 МГц. Значит, потребление чуть выше. Это не Radeon HD 5970, и не GTX 295, и далеко не Radeon HD 6990 с его потреблением в 450 Вт. Но что есть, то есть. Понятно, что после 360-ти ватт 200 не серьезно. Но проверить надо.
Ближе к делу. Ставлю блоки в компьютер. Соединяю зеленые провода обоих блоков и отдельным проводом корпуса обоих блоков. Включаю.
Работает. Для проверки запускаю тест - FurMark 1.9.0. Процессор разогнан до 3,28 ГГц, 365х9.
Все в норме. Блок работает. Теперь можно спокойно отправляться побродить по пустоши и надавать тумаков гадким мутантам.
Не просто было заставить блок работать в новом качестве, еще труднее рассказать об этом. Но самое сложное, как оказалось, написать умное и захватывающее заключение. Как в басне. Интересная история, а в конце - обязательная мораль. Ну что ж. Мораль, так мораль.
Если вы знаете, что такое паяльник и мультиметр, можете прочитать принципиальную схему и, не напрягаясь, отличить резистор от конденсатора, то вам не обязательно при очередной смене комплектующих тратиться на покупку нового супермощного блока питания. Есть вариант, немного повозившись, сделать собственноручно дополнительный блок к тому, что уже есть в наличии. Не хватит одного, добавить второй, третий, четвертый. Достаточно только соединить зеленые провода этих блоков.
