Como Fazer uma Fonte ATX de Bancada na Prática

Fonte de Bancada Ajustável de 1,3 a 25 V com Voltímetro e Amperímetro (Novidade: Com Controle de Corrente e Proteção)

Um dos equipamentos importantes para todo técnico eletrônico, seja ele estudante, hobbysta ou profissional é a fonte de bancada. Vamos ver neste trabalho como fazer uma fonte atx ajustável com voltímetro e amperímetro.

Com ela é possível montar e testar diversos circuitos, além de facilitar na reparação de placas. Isso é possível, pois um dos problemas mais comuns é curto em linhas de alimentação, algumas placas possuem várias fontes internas, como 1,2 V, 3,3 V, 5 V, 24 V, entre outros valores.  Se alguma dessas fontes apresentarem algum curto na saída, fica difícil localizar o componente causador, pois há inúmeros componentes ligados a mesma linha de alimentação. Ajustando uma tensão baixa e controlando a corrente é possível descobrir o componente danificado através do calor, sentido aquele componente que esta aquecendo além do normal ou através de algum aparelho termômetro.

Neste trabalho apresentamos como montar uma fonte de bancada ajustável, utilizando-se de uma fonte ATX de computador. Uma das grandes vantagens em utilizar este tipo de fonte é que são muito acessíveis no mercado, de baixo custo e com alta tecnologia envolvida.

É difícil alterar estas fontes, pois as mesmas possuem inúmeras proteções contra sobretensões – OVP, sobrecargas – OCP, além de ajustar a tensão de saída de forma automática, mantendo estabilizada mesmo com grandes variações de corrente. Estudar o datasheet do CI controlador PWM (Pulse Wide Modulation) e levantar o esquema de controle é essencial para realizar estas alterações no funcionamento original, bem como, resolver possíveis bloqueios da fonte.

A fonte que vamos alterar é uma WiseCase, modelo PSTN-450Q ATX, que utiliza o CI PWM TL494, um dos mais antigos e principais controladores de fontes chaveadas usadas no mundo.

Vamos ao trabalho:

1º Retirar os capacitores eletrolíticos ligados à linha de alimentação do +5 V, -12 V (C28), -5 V. Como a tensão de +3.3 V vem do +5 V não é necessário retirar o capacitor de filtro, mas se tirar, não tem problema. Trocar o capacitor de filtro da linha de +12 V que orginalmente é 2200 uF x 16 V por 2200 uF x 35 V. Neste etapa também retiramos o indutor de filtro – L4, ligado a saída do bobina toroidal  que filtrava a tensão de +5 V. Retire também um capacitor eletrolítico – C22 que esta ligado  antes de L4.

2º – Buscar o datasheet do CI TL494, anotar as funções dos pinos, principalmente os responsáveis pelo ajuste da tensão de saída e controle de corrente. No caso do TL494 são os pinos 1 e 2 para o controle da tensão e os pinos 15 e 16 para o controle da corrente.

Diagrama Interno e Pinagem do TL494 CI PWM

3º – Desenhe o esquema das ligações dos pinos 1 e 2 e 15 e 16 do CI TL494, seguindo as trilhas, ligações e componentes ligados a ela, principalmente os resistores divisores de tensão que trazem a amostra das tensões de saída de + 5 e + 12 V e a tensão de referência. Isso é trabalhoso, pois você tem que ir seguindo as ligações de cada pino e desenhar o esquema no papel.

Esquema Desenhado da Parte de Controle da Fonte

CI TL494 Controlador PWM da Fonte na Placa

4º – Retire ou levante um terminal do resistor R53 de 4K7 que traz a amostra de +5 V.

5º – Para ajustar a tensão de saída foi necessário levantar ou retirar o resistor R54 de 18 K, e no seu lugar foi instalado um potenciômetro linear de 10 K. Nesta etapa também foi alterado o resistor R55 de 2K2 para 470 OHM para obter maiores valores na tensão de saída.

Resistores Levantados R53 e R54 e R55 Trocado de 470R

6º – Depois de muito “quebrar a cabeça”, pois não conseguia obter valores de tensão acima de 16 V, mesmo tentado várias alterações nos divisores de tensão, descobri que o pino 4 do TL494 que é o DTC, ou controle de tempo morto, traduzindo para o nosso idioma, estava desligando a fonte quando atingia 16 V. Medindo este pino, percebi que para manter a fonte funcionando a tensão é aproximadamente 0,65 V,  quando a fonte estava próxima de 16 V, a tensão no pino 4 subia para cerca de 4 V, inibindo a fonte.  Então, liguei um diodo 1N4148, ânodo no pino 4 e cátodo no GND, de forma a manter a tensão sempre em 0,7 V (veja isso no 1º vídeo). Desta forma a chave ligada ao PS-ON passa a não funcionar mais, ou seja, precisei instalar uma chave geral na entrada da rede elétrica e cortei o cabinho verde.

7º – Como o Coller é alimentado pelos +12 V da saída da fonte e esta tensão será variável entre 1,3 e 25 V, instalei um CI regulador LM7812, onde liguei o pino 1 (entrada) a uma tensão de alimentação do pino 12 do CI TL494 que pertence a fonte Stand by, o pino 2 liguei no GND e o pino 3 com a saída regulada em + 12 V na trilha de alimentação do Cooler. Nesta etapa também rompi com um estilete a trilha que levava a tensão de saída, para não ter conflitos. Acesse o vídeo 01 para maiores detalhes.

Diodo ao Lado de C12 da Fonte Stand By

8º – Como a tensão mínima de ajuste estava em 2,4 V, sendo esta a tensão de referência no pino 2 do TL494, coloquei um resistor de 10 K em paralelo com um resistor de 18 K, ligados a mais dois resistores de 470 K também em paralelo. Desta forma diminui a resistência equivalente e também a tensão de referência para +1,3 V.

Depois foi organizar tudo, ligar os bornes de saída com muito cuidado, instalar o potenciômetro no painel e também o voltímetro e amperímetro. Aqui cabe uma observação importante, o cabo mais grosso do voltímetro e amperímetro deve ser ligado aos cabos pretos (GNDs) e o vermelho no borne preto de saída da fonte. Não pode inverter isso! São mais três cabos do aparelho medidor, sendo o amarelo ligado a saída da tensão ajustável (cabos amarelos da fonte), o preto ligado ao GND e o vermelho liguei juntamente na saída do regulador LM7812. Nesta mesma ligação, alimentamos o LED indicador de fonte ligada, que é controlado por um resistor de 560 OHM x 1,4 W.

Esquema com as alterações

 

COMO FAZER AJUSTE DE CORRENTE E PROTEÇÃO CONTRA CURTO CIRCUITO

Depois de alguns dias que terminei as alterações na fonte, conseguindo obter o ajuste de tensão, retornei os trabalhos para tentar o controle da corrente de saída e principalmente a proteção contra curto circuito. Fiquei muito “intrigado”, pois bastava tocar nos dois cabos: +Vcc e GND que queimava um dos transistores chaveadores da fonte primária. Troquei quatro durante os testes, mas sou teimoso e pesquisei mais, pois esta fonte tem controle e proteção contra excesso de corrente, o problema é que com as alterações, esta proteção não estava funcionando.

Sabia que tinha que me concentrar no circuito ligado aos pinos 15 e 16 do CI controlador PWM – TL494 que era onde o controle de corrente acontecia. A tensão de referência esta no pino 15, com aproximadamente + 3,5 V, esta tensão é proveniente do divisor de tensão formado pelo resistor de 13 K e um de 10 K, porém outros componentes ligados a esta derivação influenciam no valor da tensão que chega ao pino 15. Perceba que a tensão de +5 V usado no divisor vem da tensão de referência.

Inicialmente tentei baixar o resistor de 10 K, através de um potenciômetro, mas não consegui efetividade no controle da corrente, pois a tensão no pino 16 nunca passava de + 1,2 V. Passei a atuar no resistor “RX” que originalmente é de 2K5, inseri um potenciômetro em série de 10 K e tentei subir a tensão no pino 16, mas continuava a não passar de + 1,2 V. Fiquei intrigado e até suspeitei que a entrada do pino 16 do CI estava danificada. Troquei o circuito TL494, mas o problema persistiu, foi então que passei a seguir melhor a trilha ligada ao pino 16, percebi que soltando o cátodo do diodo D38 se desligava muita coisa pra frente e ficava basicamente o divisor resistivo. Legal, desligando o diodo, o controle de corrente passou a funcionar.

Testando, percebi que deveria trocar o resistor “RX” de 2K5 por um de 1 K e instalei em série com ele um potenciômetro de 5 K (futuramente percebi que é melhor usar um de 1 K). Desta forma consegui controlar a corrente de saída com no mínimo 0,7 A e no máximo 5 A, estes valores são aproximados. E o mais importante, consegui a tão desejada PROTEÇÃO CONTRA CURTO CIRCUITO NA SAÍDA. Isso vai economizar muitos transistores chaveadores do primário.

Aproveito para fazer uma pequena correção, pois percebi mal o código de cores do resistor que no esquema esta identificado corretamente como 30 K, mas nas figuras anteriores marquei como 10 K, laranja-preto-laranja, olhei rapidamente e achei ser um resistor de 10 K, mas o valor correto é 30 K.

Resumindo os procedimentos para obter o controle e proteção contra sobrecorrente, foi:

1º – Soltar o cátodo do diodo D38 ;

2ª – Trocar o resistor RX de 2K5 por um de 1 K e instalar um potenciômetro de 1 K linear em série, onde uma das pontas é ligada ao resistor e o terminal do meio, o cursor é ligado ao GND.

Apenas estes dois procedimentos, mas que custaram algum tempo pesquisando e testando o circuito.

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