Wielokanałowa przetwornica DC-DC Pico PSU ATX i kilka słów o jej zastosowaniu

Oczywiście rozumiem, że pisanie teraz o takim przetworniku to trochę jak recenzowanie rury do lokomotywy parowej — ciekawe, ale nikomu niepotrzebne.
Pomyślałem jednak, że skoro taka rzecz przydała się mnie, to dlaczego nie miałaby przydać się komuś innemu.

Zamówiłem ten przetwornik podczas wyprzedaży 25 sierpnia, od razu sprawdziłem, czy działa, potwierdziłem odbiór, a potem wrzuciłem go do szuflady i przez kilka miesięcy nawet o nim nie pamiętałem.
W końcu przyszła kolej i na tę płytkę. Dalej opiszę ją i napiszę trochę o jej zastosowaniu.

Jak napisałem w tytule, kupiłem ją podczas wyprzedaży za dziesięć i pół dolara. Od dawna miałem ją na oku, a tu trafiła się całkiem przyjemna cena, więc zamówiłem.
Zaskoczyło mnie, że sprzedawca wysłał ją z numerem śledzenia. Ostatnio sprzedawcy jakoś częściej zaczęli oszczędzać.
Przyszła w całkiem schludnym pudełku, a do tego w antystatycznym woreczku. Z zewnątrz wygląda na piątkę.

W zestawie jest płytka i kabel ze złączami.


Dane techniczne ze strony sprzedawcy.


Ponieważ w zestawie nie ma żadnej instrukcji ani niczego podobnego, od razu przejdę do płytki.
Tę płytkę już wcześniej opisywano, więc raczej nie powiem o niej nic nowego. Zresztą w internecie można znaleźć sporo informacji na jej temat.


Konstrukcja składa się ze standardowego 24-pinowego złącza zasilania ATX i płytki przylutowanej bezpośrednio do jego styków.
Na płytce znajduje się złącze do podłączenia dodatkowych przewodów, a także zewnętrzne gniazdo zasilania samej płytki.
Po jednej stronie umieszczono większe elementy: dwa dławiki i cztery kondensatory.


W opisie podano moc aż 160 W. W rzeczywistości sprawa wygląda znacznie prościej.
Jeśli jednak obliczyć moc na podstawie tabeli z danymi technicznymi, wyjdzie około 80 W.
Ale to jeszcze nie wszystko. Jeśli przyjrzeć się bliżej schematowi blokowemu urządzenia, widać, że linia 12 V przechodzi „na wprost”, a prąd wyjściowy w tym kanale ograniczają jedynie możliwości tranzystora, który ją załącza.
Moc samego przetwornika wynosi natomiast (5x5)+(3,3x5)+(5x1)+(12x0,03)= 47 W.
Napięcie 12 V jest podawane na wyjście przez tranzystor kluczujący.
Napięcie 5 V w trybie czuwania zapewnia dodatkowy stabilizator, który działa cały czas.
Linie 3,3 V, 5,0 V i -12 V są załączane razem z linią 12 V.
Osobny układ scalony generuje sygnał informujący, że wszystkie napięcia mieszczą się w normie.


Dławiki są bardzo kompaktowe, a przy tym wykonane całkiem porządnie.
Zastosowano dwa typy kondensatorów: 100 µF 16 V i 150 µF 10 V.
Przypuszczalnie dwa pierwsze są w obwodzie zasilania samej płytki, a dwa pozostałe w liniach 5 V i 3,3 V.


Dławiki wykonano w nietypowy sposób w porównaniu z dławikami stosowanymi w tanich płytkach przetwornic.
Zamiast zwykłego okrągłego drutu w uzwojeniu zastosowano płaską taśmę.
W transformatorach impulsowych pracujących przy dużych prądach uzwojenie bywa wykonywane z grubej folii, co wyraźnie poprawia parametry i zmniejsza straty.
Tutaj zastosowano podobną zasadę.


Za to na drugiej stronie płytki wszystko upakowano „po brzegi” — gęstość upakowania jest bardzo duża.
Znajdują się tu wszystkie kontrolery PWM i tranzystory mocy.


1, „sercem” płytki jest dwukanałowa przetwornica ISL6440IAZ z możliwością sterowania prostownikiem synchronicznym, która potrafi również generować sygnał PG (Power Good).
2. Na spodzie płytki znajduje się także dławik przetwornicy napięcia czuwania 5 V — przynajmniej tak przypuszczam, bo nie znalazłem dla niego innego zastosowania. :)
Co ciekawe, nie zauważyłem kontrolera PWM generującego te 5 V. Być może są one jakoś „podpięte” pod główny kontroler PWM.
Obok znajdują się cztery tranzystory polowe przetwornicy; dwoma z nich na pewno steruje pierwszy kanał kontrolera PWM.
3. Kolejna para tranzystorów przetwornicy drugiego kanału.
4. Monitor zasilania. WT751002, ten układ scalony kontroluje prawidłowość napięć wyjściowych i generuje sygnał PG PowerGood, który trafia następnie na płytę komputera. Najprawdopodobniej sygnał PG z głównego kontrolera PWM nie był wykorzystywany. Trochę to niezrozumiałe, ale widocznie konstruktorzy mieli ku temu powody.


Kilka słów o zastosowanym kontrolerze PWM.
W oryginalnej nocie katalogowej pokazano układ dla napięć 1.8 i 3.3 V, a w tym wariancie generuje on 3.3 i 5 V.


Układ kontrolera PWM umożliwia zastosowanie prostowania synchronicznego.
Takie rozwiązanie pozwala wyraźnie zwiększyć sprawność przetwornicy.
W standardowej przetwornicy DC-DC, a w tym przypadku jest to przetwornica obniżająca (step-down), stosuje się tranzystor, diodę i dławik.
W wersji z prostowaniem synchronicznym równolegle do diody podłączony jest tranzystor polowy, który włącza się na czas, gdy dioda powinna przewodzić.
Takie rozwiązanie stosuje się w wielofazowych kontrolerach PWM na płytach głównych i nie tylko. Szkoda, że niewiele jest prostych kontrolerów PWM realizujących tę funkcję.

Na schemacie pokazano różnicę między zwykłą przetwornicą a przetwornicą z prostowaniem synchronicznym.
Niech nie dziwi was, że przełącznik symulujący tranzystor jest podłączony równolegle do diody, podczas gdy na schemacie powyżej diody nie ma. Dioda jest „wbudowana” w tranzystor polowy. Formalnie to efekt uboczny, ale czasem można go wykorzystać z pożytkiem.


Pełna lista układów scalonych i tranzystorów zamontowanych na płytce.
isl6440 — dwukanałowy kontroler PWM
WT751002 — monitor zasilania, układ generujący sygnał Power Good.
FDS6679AZ — tranzystor polowy z kanałem P, -30 V, -13 A, 9 mΩ
AP4438CG — tranzystor polowy z kanałem N, 30 V, 11.8 A, 11.5 mΩ.
AP92U03GM — tranzystor polowy z kanałem N, 30 V, 90 A, 4 mΩ.

Wszystkie karty katalogowe w jednym archiwum, może się przydadzą.

W zestawie był kabel, który z jednej strony podłącza się do płytki przetwornicy, a z drugiej ma trzy złącza: jedno do dodatkowego zasilania płyty głównej, a dwa do podłączenia dysków twardych lub napędów CD/DVD.
Zasilanie doprowadza się do płytki przez standardowe gniazdo 5,5 mm, wyprowadzone na przewodach. Najczęściej robi się tak, żeby zamocować to gniazdo na tylnej ściance urządzenia i podłączyć do niego zasilacz ze standardowym wtykiem.


Chyba już trochę poznaliśmy płytkę, więc możemy przejść do tego, po co ją kupiłem.
Postanowiłem zmodernizować stary komputer. Jest całkiem sprawny, w środku ma przerobiony zasilacz ATX, płytę główną z Atomem i 2 GB RAM-u.
Planuję używać go zamiast jeszcze starszego komputera, który pełni funkcję mini-serwera. Został zbudowany na płycie głównej D201GLY2, z procesorem Celeron 220 i 1 GB RAM-u.

Zainstalowany zasilacz jest całkiem dobry, powiedziałbym nawet, że świetny — to Astec o mocy 145 W, ale nie da się z nim zamontować dwóch dysków twardych :(


Z ciekawości zmierzyłem moc pobieraną przez ten komputer podczas pracy z płytką przetwornicy — wyszło około 25 W.


Oprócz płytki przetwornicy użyłem też płytki zasilacza, którą już opisywałem.


Postanowiłem jednak trochę przerobić płytkę zasilacza.

Dalszy opis procesu korzystania z płytki przetwornicy.

W sumie wyszedł mi taki oto minikomputer, a właściwie magazyn plików.
Co prawda wymaga jeszcze dopracowania, a jego wygląd jest dość prowizoryczny, ale działa i to całkiem nieźle. Zostało tylko rozwiązać problem z wentylatorem.
Na przednim panelu są trzy przyciski. Duży pełni standardową funkcję przycisku zasilania, a dwa małe służą do resetowania, gdy naciśnie się je jednocześnie. Wykorzystałem też dwie oryginalne diody LED: zielona sygnalizuje włączenie, czerwona — pracę dysku twardego.


Z tyłu są standardowe złącza. Szczególnie potrzebny był mi port COM, bo mam do niego podłączony czujnik Dallas do monitorowania temperatury w miejscu, w którym stoi komputer.


Podsumujmy.
Zalety
Przetwornica działa bez zarzutu.
Nagrzewa się, ale temperatura mieści się w dopuszczalnych granicach.
Nie mam zastrzeżeń do dostawy ani opakowania.
Niska cena.

Wady
Chyba tylko trochę za cienkie przewody do dysków twardych i płyty głównej.

Moja opinia: płytka mi się spodobała. Obawiałem się problemów z dwoma dyskami twardymi (obciążenie linii 5 V rośnie), ale wszystko działało świetnie. Za to zasilacz trochę „brzęczy” w trybie czuwania, ale ponieważ komputer pracuje 24/7, nie miało to dla mnie większego znaczenia. Oczywiście dziś takie rozwiązanie wydaje się już przestarzałe, ale na bazie tej przetwornicy, zasilacza, płyty miniITX, pary dysków twardych i obudowy od tunera satelitarnego można zbudować niewielki NAS. Wydajności nawet dysków 5400 obr./min. w zupełności wystarcza.
Stary komputer miał kartę sieciową 100 Mbit, nowy ma gigabitową, ale raczej nie będę wykorzystywać jej możliwości.
Na razie wszystko działa świetnie, poza tym, że muszę wymyślić lepsze chłodzenie, bo w upały mogą zacząć się problemy.

Mam nadzieję, że recenzja była interesująca. Czekam na pytania i rady w komentarzach.