MODIFICA ALIMENTATORI PC (Gruppo Sperimentatori Frosinone)

Molti dei nostri apparati richiedono una alimentazione a 12V. Tale valore è stato scelto dai costruttori per renderne possibile l'uso anche in auto con la batteria del veicolo ma è evidente che lavorando in casa abbiamo bisogno di un buon alimentatore che ci fornisca la tensione necessaria.

Il costo di tali dispositivi, tenendo conto che devono fornire almeno una ventina di Ampere, non è del tutto indifferente, ragione per cui abbiamo dedicato alcune delle nostre serate in sezione alla modifica degli alimentatori per computer che si possono trovare a prezzi molto bassi o addirittura nulli.

Abbiamo ottenuto risultati molto interessanti che vogliamo mettere a disposizione di tutti.



Piero, IK0SPX ci ha portato un bel mucchio di tali alimentatori provenienti, come scarti, dall'azienda familiare. Non andavano bene per i computer chissà per quali motivi, ma per i nostri scopi quasi tutti funzionavano egregiamente.


Uno sguardo ai concetti
Questo è un esempio di schema di un alimentatore per PC.
http://www.pavouk.org/hw/atxps.png
Le variazioni di schema nei diversi alimentatori sono molte, però per ciò che a noi interessa sono praticamente tutti uguali. Il cuore della regolazione è solitamente costituito da un integrato a 16 piedini TL494 o KA7500 o sigle equivalenti.
In alimentatori più recenti abbiamo incontrato un integrato a 20 piedini SG6105. Le considerazioni che seguiranno varranno sia per l'uno sia per l'altro.



Nell'integrato TL494 è il piedino 1 quello su cui dobbiamo appuntare la nostra attenzione.
Se si guarda il datasheet dell'integrato si vede che il piedino 1 è l'ingresso non invertente di un operazionale e il piedino 2 è l'ingresso invertente. Sul piedino 2 viene applicata una tensione molto stabile (in genere 2.5V ottenuta con un partitore dai 5V presenti sul piedino 14 ). Dalla tensione d'uscita , mediante un altro partitore, si ottiene un'altra tensione di 2,5V che viene applicata sul piedino 1 e confrontata continuamente con quella sul pin 2 in modo da prendere gli opportuni provvedimenti nel caso in cui differiscano.


Se viene utilizzato l'integrato SG6105 il pin su cui si applica la tensione da controllare è il 17 ( IN ). La tensione di riferimento (fissa del valore 2.5V ) è interna.
Il problema è che in un alimentatore per computer ci sono parecchie tensioni che sono tutte suscettibili di variazioni, quale controllare? I progettisti si sono preoccupati di controllare soprattutto le tensioni di 5V e 12V che sono le più importanti.
Osserviamo il partitore formato da R25, R26,R20,R21. I valori sono stati calcolati in modo tale che applicando su R25 la tensione di 12V e su R26 quella di 5V si abbia sul piedino 1 la tensione di 2.5V.
Il sistema è un compromesso, poiché le variazioni di una tensione si ripercuotono pure sull'altra. Ciò va bene nei computer ma non per noi che vogliamo adoperare l'uscita a 12 Volt per i nostri apparecchi.
Ci sono tre problemi :
    1) La tensione presente sull'uscita 12V è generalmente intorno a 11V (per i computer va ugualmente bene!), noi preferiremmo qualcosa intorno ai 13V.
    2) La tensione non è stabile. Quando si assorbe corrente dai 12V la tensione scende su tale uscita ma resta quasi stabile sui 5V. Sul piedino 1 si ha un valore inferiore a 2.5V. Il sistema allora reagisce allungando il tempo di conduzione degli switches, il che fa crescere le tensioni in uscita in modo da riportare la tensione sul piedino 1 a 2.5V. La tensione sui 5V , che non era diminuita, crescerà un bel pò, e perciò sui 12 V non si raggiungerà il valore iniziale. Al crescere della corrente assorbita, quindi,  i 12V diminuiscono e i 5V crescono. (Succede il contrario se si assorbe corrente dai 5V)
    3). Poiché la tensione sui 5V sale al crescere della corrente assorbita, succederà facilmente che oltrepassi il limite superiore in cui agisce qualche protezione che blocca l'alimentatore. Ciò limita la corrente a un valore inferiore a quello che si potrebbe avere.


Per ovviare ad alcuni di questi problemi qualcuno ha pensato di mettere all'uscita dei 5V una resistenza di pochi Ohm che assorba alcuni Ampere (con una  potenza di dissipazione adeguata). Non è una bella soluzione però risolve in parte il problema 1) , poiché fa salire un pò la tensione dei 12V. Risolve in parte anche il problema 3) poiché non fa cresere troppo la tensione dei 5V evitando il blocco. Tuttavia la sbabilizzazione non sarà elevata (non è risolto il problema 2) e la corrente erogata non sarà la massima, anche perché una parte della potenza la trasformiamo in calore.



Ci si deve decidere a fare qualche piccola modifica sul circuito!

Si possono risolvere completamente i primi due problemi facendo in modo che sia solo l'uscita dei 12V ad esercitare il feedback.
E' sufficiente dissaldare le due resistenze R25 e R26 e mettere al loro posto una sola resistenza collegata ai 12V. Essa deve essere scelta di valore tale da avere sul piedino 1 ugualmente la tensione di 2.5V.
 


Il valore necessario si può anche calcolare, ma forse è preferibile procedere per tentativi partendo da un valore prossimo alla metà della resistenza maggiore. In tal modo si avrà una uscita intorno ai 10 Volt.
Aumentando tale resistenza l'uscita salirà, viceversa diminuirà.
Con tale modifica possiamo avere il valore di tensione che più ci piace, per esempio 13.8V , e la stabilità ottenuta è eccezionale.
 In un esemplare assorbendo 20A la tensione è diminuita di solo 0.1Volt.

 Qui viene indicata un'altra modifica che concettualmente è  la stessa cosa, ma che può essere più comoda per avere una tensione  variabile, inoltre è anche più semplice da realizzare.


Altra modifica di un alimentatore PC

Dissaldare l'estremo della resistenza che va ai 5V, inserire una resistenza variabile da 100k o addirittura da 500k, se necessario, e collegarla ai 12V.
Variando tale resistenza si avrà una variazione di uscita tra circa 6V e 15V (protezioni permettendo!), dipendente  naturalmente dal particolare circuito.
Se per errore si lasciasse scollegata la resistenza, si avrebbe in uscita, con i valori in fig.7, una tensione : Vuscita=(27+3.9)/3.9*2.5V=19.8V. Valore eccessivo che probabilmente farebbe intervenire la protezione, ma che comunque non farebbe scoppiare subito i condensatori elettrolitici che in genere sono dimensionati per 16V.
Per avere una regolazione molto precisa (per esempio quando si mettono due alimentatori in parallelo) conviene usare un potenziometro multigiri. Non possedendo un potenziometro multigiri se ne  può usare uno normale di 50k o addirittura 10k con in serie una resistenza fissa adeguata (da trovare per tentativi).  
Tale poteziometro può essere portato all'esterno fissandolo in un punto opportuno della scatola.
Se il potenziometro adoperato produce tensioni troppo elevate conviene porre una resistenza in parallelo ad esso.
Naturalmete è possibile anche mettere una resisenza fissa al posto del potenziometro.

ATTENZIONE: Il discorso precedente va bene solo nel caso in cui non intervenga la protezione per tensione troppo elevata sui 5V. Ma ciò, purtroppo accade facilmente, poiché fissando l'uscita 12 V a circa 13.5V l'altra uscita si porta verso i 6V e assorbendo corrente ben presto li supera. Verso i 6.5V generalmente agisce la protezione. Esamineremo in seguito come risolvere il problema con il SG6105 e con TL494.

Lavoro pratico
Abbiamo incontrato, su qualche scheda, una grossa difficoltà a localizzare le resistenze che ci interessavano. Esse erano state dislocate in punti molto distanti tra di loro, e cercando di seguire le piste sottili e tortuose anche i nostri segugi più bravi finivano per disorientarsi!
In tal caso ci si deve affidare al tester:
Mettere un puntale sul piedino 1 (piedino 17 per SG6105) e con l'altro andare a cercare le tre resistenze collegate a tale piedino. Con un po' di pazienza si trovano! Segnarle con un pennarello e poi andare a vedere quale è collegata ai 12V, quale ai 5V e quale a massa (quest'ultima è spesso costituita da due resistenze in parallelo).

Risolvere il problema del blocco
Occorre risolvere il problema del blocco dovuto all'amento dei 5V al crescere della corrente assorbita sui 12V.
Con SG6105.
Questo integrato ha dei pin che controllano singolarmente le tre tensioni 12V, 5V e 3.3V. Se vanno al di fuori degli intervalli prefissati, l'alimentatore si blocca.

 
Abbiamo costatato che la tensione dei 3.3V non pone generalmente problemi. I limiti dei 12V normalmente neppure preoccupano. Occorre pensare solo ai 5V che sono controllati dal piedino 3. La soluzione è semplicissima: applicare al piedino 3 la tensione 5V (costante) presente sul piedino 20.


Per questo è sufficiente interrompere, con un taglierino la pista vicino al piedino 3 e unire con un pezzettino di filo i piedini 3 e 20 (senza sbagliarsi a contare!).
A questo punto la tensione dei 5V può variare quanto vuole, a noi non interessa più. Possiamo assorbire la corrente massima indicata sulla targa ed anche di più! In un esemplare con potenza indicata di 450W abbiamo ottenuto oltre 20A , in uno da 550W circa 38A con variazione della tensione di pochi decimi di volt!

Con TL494. Con questo integrato il discorso è un po' più confuso! I metodi adottati per proteggersi dalle tensioni troppo elevate differiscono in ogni alimentatore e quindi è difficile indicare un rimedio generale.
In qualche caso la protezione o non esiste affatto o ha un soglia elevata per cui non c'è bisogno di fare nulla. In altri casi casi interviene molto presto e quindi è indispensabile porvi rimedio. Usando un alimentatore modificato a 13.5V è stato possibile utilizzarlo con un apparato da 100W senza nessun problema.
Abbiamo provato una soluzione che ci sembra poter funzionare in generale. Poiché sembra non esistere una protezione Under-Voltage per i 5V, abbiamo provato ad eliminare completamente i 5V. Per far ciò si può tagliare qualche pista o recidere con tronchese il centrale dei diodi o togliere completamente i diodi raddrizzatori dei 5V. Questo naturalmente dopo aver fatto le modifiche sul feedback illustrate precedentemente.



Disturbi. Gli switches sono degli interruttori che si aprono e si chiudono, si avranno quindi delle brusche variazioni di corrente assorbita dalla rete e cioè equivale a un segnale con tante armoniche che si propagano sulla rete elettrica. La nostra antenna, ed anche quella di qualcun altro che sta nelle vicinanze, riceve tutte queste frequenze e la ricezione di segnali deboli può diventare impossibile. Se si guarda lo schema di un alimentatore si vedono parecchie induttanze e capacità all'ingresso della rete elettrica. Tutto ciò costituisce un filtro che impedisce alle armoniche prodotte di andare verso la rete. Purtroppo in molti alimentatori economici di questi filtri non ce ne è neppure l'ombra! Ci sono generalmente solo i disegni dei componenti. Due sono le cose: o prima di fare le modifiche si guarda se ci sono i filtri , oppure dopo aver ottenuto risultati soddisfacenti si montano i componenti per il filtraggio (prendendoli eventualmente da altri alimentatori fuori uso). Dalla parte dei 12 Volt normalmente non escono disturbi. Se il filtraggio è ben realizzato non si hanno assolutamente disturbi nel ricevitore!
Ulteriori sperimentazioni  In qualche alimentatore con SG6105 abbiamo incontrato difficoltà anche con la tensione di 3.3V.  A questo si è posto rimedio ingannando l'integrato anche per tale tensione,  dandogli la tensione da lui desiderata ricavandola dai 5V del piedino 20  mediante un partitore.
 


Anche qui bisogna prima scollegare il piedino2 dal resto del circuito con un piccolo taglio su una pista del circuito stampato. (Più comodo del taglio può essere la rimozione, dopo averla individuata, di una resistenza che collega il piedino ai 3.3V) .
Dal momento che ci si trova conviene eliminare anche il controllo sulla tensione negativa. Questo è semplice . Basta mettere a massa il piedino 6 (NVP).
Dopo aver sistemato tutte queste cose si può rimanere delusi perché non si raggiunge il valore di corrente scritto sulla targhetta dell'alimentatore. Ad esempio ci può essere scritto 20A   ma se ne raggiunono solo 16.   Prima di tutto non bisogna fidarsi molto di quello che c'è scritto sui prodotti provenienti chissà da dove, poi cercare di capire cos'altro si può fare!
 
 
 
Ultima modifica un pò rischiosa! C'è un'altra protezione ( e non è l'ultima!) per SG6105 da esaminare:  OPP (ower power protection). Quando la potenza complessiva   aumenta,  la tensione sul  punto A (anche se non è molto chiaro perché ) aumenta anch'essa  e allorché la tensione sul piedino OPP supera 2.1V, interviene la protezione. Notare che la tensione su OPP è applicata  mediante il partitore R2,R1  e quindi noi possiamo intervenire su tale partitore per  aumentare la potenza  e quindi la corrente massima. Possiamo mettere una resistenza di valore opportuno  in parallelo a R1 per diminuire la tensione sul piedino considerato. Bisogna essere molto prudenti perché diminuendo anche di poco il valore della resistenza R1 il valore della corrente massima aumenta parecchio e.... qualche componente  va in fumo , anzi  si brucia immediatamente  e il fumo neppure lo vediamo. Per variare di poco R1 si può mettere in parallelo ad essa una resistenza 10 volte maggiore (in pratica si mette tale resistenza tra il piedino 4 e la massa). Poi i più temerari possono scendere di valore ma senza esagerare. Si può fare anche il contrario: mettere al posto di R1 una resistenza maggiore per limitare molto la corrente massima, ma ciò forse interessa di meno!
I componenti che si possono bruciare facilmente sono i due transistor di potenza (gli interruttori) ma anche i diodi raddrizzatori. I diodi utilizzati per i 12V normalmente non superano una corrente di  16A (in molti casi 12), interrogando i relativi data sheet, tuttavia nei nostri esperimenti hanno sopportato anche 40A senza inconvenienti. Naturalmente tali valori sono stati forniti per tempi molto brevi. Se si volessero valori elevati per tempi lunghi bisognerebbe sostituire tali componenti  o metterne due in parallelo, cosa facilmente attuabile. 
I transistor si sono invece bruciati più di una volta. Non è difficile sostituirli. Basta un tester per vedere se sono andati all'altro mondo, chi lavora un pò con i transistor sa bene come fare! Bisogna avere altri alimentatori da cui prendere i ricambi, cercando i migliori se si riesce a leggerne le sigle oppure andando per... selezione naturale!
Anche i diodi che raddrizzano la tensione di rete potrebbero bruciarsi, ma a noi non è successo. Poi bisogna anche considerare che le spire del trasformatore non hanno una sezione molto grande e quindi si surriscaldano per correnti elevate.
Elencati tutti questi inconvenienti per le correnti elevate, possiamo però osservare che se noi usiamo l'alimentatore per un trasmettitore SSB le correnti elevate si assorbono solo in certi istanti   e quindi possono essere sopportate correnti maggiori  di quelle che si potrebbero avere in regime continuo.
Fatte tutte le modifiche di cui sopra si potrebbe pensare a togliere  anhe tutti i componenti non più necessari relativi alle altre tensioni. C'è solo un altro controllo da prendere in considerazione: UVAC(pin 5),   ma chi fosse
 interessato  si può leggere il data sheet dell'integrato!

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