Jak zmienić napięcie wyjściowe zasilacza

Dość często dostaję różne pytania, a pytanie o zmianę napięcia wyjściowego zasilacza jest chyba jednym z najczęstszych. Dziś chcę nieco przybliżyć ten temat — być może komuś się to przyda.

Przypominam: żeby być na bieżąco z nowymi tematami na blogu, polecam obserwować mój Instagram. Będę tam publikować powiadomienia o nowych wpisach, a być może napiszę też po prostu o czymś ciekawym — link do konta

Można też subskrybować aktualizacje i nowe artykuły na kanale Telegram — https://t.me/KirichBlog

Znajomy przyniósł mi dwa zasilacze do laptopów. Jeden trzeba było przerobić na inne napięcie, a drugi naprawić, jeśli się da.


Przeróbka zasilacza była potrzebna, żeby mógł współpracować z ładowarką, która nie działa przy napięciu powyżej 18 V.


To zasilacz do laptopa Fujitsu, choć w rzeczywistości wyprodukowała go równie znana firma Delta.


Na szczęście zasilacze były już rozebrane, więc nie musiałem się męczyć z wyjmowaniem ich z obudowy.


Zdejmujemy ekran i plastikową osłonę, a potem zaglądamy do środka. W środku całkiem przyzwoity zasilacz, choć od razu widać, że jest już dość stary — upakowanie elementów pozostawia wiele do życzenia. Wygląda na to, że ma też aktywny układ PFC, ale ponieważ miałem inne zadanie, nie zagłębiałem się w ten temat.



Płytka niczym szczególnym się nie wyróżnia, no, może poza dużą liczbą naklejek izolacyjnych.


Jak już pisałem, ten zasilacz jest sprawny i trzeba tylko zmienić napięcie. Nawiasem mówiąc, nie raz zauważyłem, że choć na takich zasilaczach podaje się 19 V, w rzeczywistości napięcie na wyjściu wynosi zwykle około 19,5 V.


Aby zmienić napięcie wyjściowe, trzeba przyjrzeć się stronie wtórnej.
Jest tu jednak pewien haczyk. Często pytacie, o ile można zmienić napięcie wyjściowe. Zmiana o 10–20% jest bezpieczna, można też zmienić je bardziej, ale wtedy pojawi się kilka problemów:
1. Jeśli obniżymy napięcie zbyt mocno, sterownik PWM może nie mieć wystarczającego napięcia do prawidłowej pracy i zasilacz zacznie się restartować. Rozwiązanie: dowinąć 1–2 zwoje do uzwojenia zasilającego sterownik PWM.
2. Jeśli podwyższymy napięcie zbyt mocno, tranzystor wysokonapięciowy, dioda wyjściowa i obwody snubbera zaczną pracować w niewłaściwych warunkach, co może doprowadzić do przebicia. Rozwiązanie: łatwiej kupić zasilacz o wymaganym napięciu.

Niektóre zasilacze mają zabezpieczenie nadnapięciowe, które wyłącza je, mimo że nadal pracują w normalnym zakresie. Nie polecam wyłączać tego zabezpieczenia, ale trzeba będzie zmienić próg jego zadziałania.


W tym przypadku musimy po prostu obniżyć napięcie o około 2 V. Trzeba więc nieco zmniejszyć rezystancję górnego rezystora dzielnika albo zwiększyć rezystancję dolnego. Łatwiej jednak zmniejszyć niż zwiększyć.

Jak znaleźć rezystor, który trzeba zmienić? Jeśli masz prosty chiński zasilacz, nie będzie z tym żadnego problemu — dzielnik najpewniej od razu rzuci się w oczy.


Znalezienie dzielnika jest dość łatwe także w bardziej skomplikowanych zasilaczach, zwłaszcza jeśli sprzężenie zwrotne zrealizowano na układzie TL431. Poszukiwania ułatwia też fakt, że jeśli na wyjściu zasilacza znajduje się dławik filtrujący w szynie zasilającej, dzielnik jest zawsze podłączony za nim.


Co jednak zrobić, gdy zasilacz jest bardziej skomplikowany, elementów jest mnóstwo i zupełnie nie wiadomo, gdzie przyłożyć sondy?


Po pierwsze odcinamy się od strony pierwotnej — w ogóle nas nie interesuje — i skupiamy się na stronie wtórnej.


Najpierw sprawdzamy ciągłość dodatniej szyny wyjściowej i patrzymy, co jest z nią połączone. Na zielono zaznaczyłem elementy przed dławikiem filtrującym, a na czerwono te za nim, bo podczas sprawdzania ciągłości okaże się, że są ze sobą połączone.


Na niebiesko zaznaczamy wszystkie rezystory połączone z dodatnią szyną.


Następnie, sprawdzając po kolei połączenia rezystorów zaznaczonych na niebiesko, ustalamy, że tylko jeden z nich jest połączony z innym rezystorem, którego drugi wyprowadzenie jest z kolei połączone z masą wyjścia. I znowu: wystarczy do tego multimetr z funkcją testu ciągłości.


Co zrobić, jeśli zasilacz jest jeszcze bardziej skomplikowany, nie ma w nim żadnego TL431, tylko jakiś niezrozumiały układ scalony, a na wyjściu zamontowano jeszcze dławik z dwoma uzwojeniami.
Zasada jest dokładnie taka sama, ale są pewne niuanse.
Po pierwsze, w takim przypadku sprzężenie zwrotne jest zawsze pobierane przed tym dławikiem z dwoma uzwojeniami.
Po drugie, trzeba abstrahować od tego, jakie układy scalone są na płytce: mały element z „trzema nóżkami” czy mikrokontroler z 64 wyprowadzeniami — to zupełnie nieistotne. Na etapie poszukiwań ważne jest tylko znalezienie samego dzielnika.


Bierzemy płytkę na warsztat, obracamy ją nieco inaczej i zaczynamy szukać.


Na początek jeszcze jedna wskazówka, która może ułatwić poszukiwania.
Najczęściej (zwłaszcza jeśli zasilacz jest markowy) rezystory dzielnika są precyzyjne, a więc mają oznaczenie czterocyfrowe albo alfanumeryczne. W pozostałych obwodach zwykle stosuje się mniej precyzyjne rezystory z oznaczeniem trzycyfrowym.
Oczywiście Chińczycy mogą zastosować zwykłe rezystory wszędzie, a w markowym zasilaczu mogą być same precyzyjne, ale mimo to znajomość tej zasady może ułatwić poszukiwania.
Ponadto rezystory dzielnika często są połączone równolegle albo obok nich znajduje się miejsce na montaż drugiego rezystora równolegle. Wartości rezystorów w parze najczęściej są różne, choć zdarzają się wyjątki.

Po lewej zwykły, po prawej precyzyjny.


Następnie bierzemy multimetr, włączamy test ciągłości, jedną sondę przykładamy do dodatniego styku zasilacza, a drugą dotykamy kolejnych punktów na płytce.
W moim przypadku multimetr piszczał przy dotknięciu tych wyprowadzeń rezystorów.


W ten sposób udało się prześledzić obwód, do którego są podłączone. Zwykle wygląda to właśnie tak: jest gruba ścieżka prądowa i cienka ścieżka sprzężenia zwrotnego, biegnąca od punktu położonego bliżej styków wyjściowych. Robi się tak celowo, żeby spadek napięcia na ścieżce prądowej w mniejszym stopniu wpływał na sygnał sprzężenia zwrotnego.


Podłączonych było kilka rezystorów, z czego dwa miały małą rezystancję: 100 i 2 Ω. Odrzucamy je od razu — nie mają związku z dzielnikiem sprzężenia zwrotnego, ponieważ górny rezystor dzielnika ma zwykle wartość rzędu 10–100 kΩ.
Zostają więc tylko te rezystory: dwa po lewej są połączone równolegle, a po prawej jest pojedynczy. Sprawdzimy jednak oba warianty — może robotowi „zadrżała ręka” i zamiast precyzyjnego wstawił zwykły albo odwrotnie.


Znowu bierzemy multimetr i włączamy test ciągłości, ale tym razem jedną sondę przykładamy do drugiego wyprowadzenia znalezionych rezystorów, a drugą sprawdzamy kolejne punkty na płytce.
Znaleźliśmy dwa odpowiadające im rezystory, połączone jednym wyprowadzeniem z wcześniej znalezionymi.


Teraz przykładamy jedną sondę multimetru do masy wyjścia zasilacza, a drugą sprawdzamy drugie wyprowadzenie rezystorów znalezionych na zdjęciu powyżej.
W pierwszym przypadku mamy połączenie z masą (multimetr piszczy), w drugim — jakąś stosunkowo dużą rezystancję. Jej dokładna wartość nie ma znaczenia; ważne, że nie ma zwarcia do masy.


I tak oto znaleźliśmy rezystory dzielnika: u góry są rezystory górne, na dole dolny, a obok niego miejsce na drugi, który można zamontować równolegle.
Przypomnę, że najwygodniej zmniejszyć rezystancję, montując nowy rezystor równolegle do starego:
jeśli trzeba obniżyć napięcie, zmniejszamy wartość górnego rezystora dzielnika
jeśli trzeba je podwyższyć, zmniejszamy wartość dolnego rezystora dzielnika.


W naszym przypadku górne rezystory mają oznaczenie 7322, czyli ich wartość wynosi 73200 Ω, czyli 73,2 kΩ. Są połączone równolegle, więc ich wypadkowa rezystancja wynosi 36,6 kΩ.
Z dolnym jest nieco trudniej: ma oznaczenie 71B, więc najlepiej zajrzeć do tabeli oznaczeń alfanumerycznych rezystorów.
71 = 536, mnożnik B wynosi 10, czyli mamy 5360 Ω, czyli 5,36 kΩ. Te rezystory również są precyzyjne, co potwierdza wcześniejszą uwagę.



Nie należy mocno zmieniać wartości rezystancji. Najlepiej obliczyć ją, na przykład za pomocą kalkulatora dzielnika, albo dochodzić do niej metodą kolejnych przybliżeń. Musiałem obniżyć napięcie o około 10%, więc wartość rezystora dołączanego równolegle można przyjąć 10 razy większą. Jeśli trzeba obniżyć napięcie o 20%, nowy rezystor powinien mieć wartość mniej więcej 5 razy większą. To oczywiście dość toporne rozwiązanie, ale mam nadzieję, że teraz jest bardziej zrozumiałe.
Pod ręką miałem rezystor 270 kΩ, więc podłączamy go równolegle, na pająka.


Zamiast 19,5 V otrzymujemy napięcie 17,5 V. W zasadzie można by tak zostawić, ale taki rezystor po prostu nie wygląda estetycznie i nie zawsze jest to wygodne.


Przejrzałem zapasy i znalazłem dwa rezystory 470 kΩ. Nie muszą być dokładne, bo to dodatkowy rezystor, a nawet jeśli jego rezystancja trochę zmieni się pod wpływem nagrzewania, napięcie wyjściowe nie zmieni się znacząco.
Dwa rezystory 470 kΩ połączone równolegle dadzą 235 kΩ, czyli wartość zbliżoną do 270 kΩ, z którą próbowaliśmy wcześniej.

Lutujemy je na wierzchu oryginalnych rezystorów


Sprawdzamy.
Napięcie, zgodnie z przewidywaniami, nieco spadło, ale w pełni mi to odpowiadało.


Składamy, podłączamy do iMaca — wszystko działa :)



Drugi zasilacz był po prostu uszkodzony, ale również przyszedł rozebrany. Jeszcze raz dziękuję osobie, która go przyniosła.
Nie będę zmieniać napięcia wyjściowego, choć już po naprawie okazało się, że tutaj też można było je zmienić. Szkoda, że dowiedziałem się o tym za późno — przepadł kolejny przykład...

Wcześniej jakoś nie zwróciłem na to uwagi, ale teraz zauważyłem, że w poprzednim zasilaczu i w tym prąd podano na dwa sposoby: z separatorem w postaci kropki i przecinka. Nie wiem, dlaczego tak jest.



W środku jest taka sama osłona, którą również trzeba najpierw zdjąć. Jest przylutowana w jednym lub dwóch punktach do wyprowadzenia albo pola na płytce drukowanej, więc zachowajcie ostrożność.


Pod osłoną znajduje się plastikowa obudowa i właśnie tutaj zauważyłem coś dziwnego.


Na plastiku widać ślady działania wysokiej temperatury. Samo w sobie nie byłoby to niczym szczególnym, gdyby nie to, że zarówno od góry, jak i od dołu są to ślady przegrzania wejściowego mostka prostowniczego.


Ten zasilacz jest prostszy i nie ma układu korekcji współczynnika mocy, choć jego parametry są porównywalne z pierwszym. Mostek prostowniczy wylutowałem wcześniej — początkowo nie planowałem pisać artykułu, ale był na swoim miejscu.



Kilka zdjęć do kolekcji



Na płytce widać ślady silnego przegrzania w okolicy mostka prostowniczego, który był zamontowany na radiatorze. To bardzo dziwne, bo zasilacz ma moc zaledwie około 70 W. Załóżmy, że uwzględniając sprawność i inne czynniki, przez mostek płynął prąd 0,5 A. Nawet przy 1,5 A wydzielałoby się na nim najwyżej 2 W, co nie mogło go rozgrzać na tyle, żeby zaczął topić plastik.


Początkowo był tam nieoryginalny bezpiecznik, a za nim występowało zwarcie. Tranzystor wysokonapięciowy był jednak sprawny, nie było też zwarcia na kondensatorze wejściowym, co wskazuje, że zasilacz jest raczej żywy niż martwy.
Po wylutowaniu mostka prostowniczego najpierw sprawdziłem, czy zwarcie ustąpiło.
Następnie zmierzyłem pojemność i ESR kondensatora wejściowego — wszystko było w porządku.
Kolejny krok to sprawdzenie kondensatora zasilającego sterownik PWM. Miał pojemność 2 µF zamiast podanych 22 µF, więc wylądował w koszu.
Kondensatory wyjściowe były może nie w doskonałym, ale przynajmniej w dobrym stanie.


Wymieniłem bezpiecznik i kondensator. Mostek prostowniczy był pierwotnie zamontowany tylko na paście termoprzewodzącej, więc przykleiłem go klejem termoprzewodzącym Kafuter, a dopiero potem zamontowałem na płytce.



Włączamy zasilacz przez żarówkę, podajemy zasilanie i widzimy, że wszystko jest w porządku.
Tak naprawdę zasilacz uruchamiał się nawet z uszkodzonym kondensatorem. Na początku tymczasowo podłączyłem mostek prostowniczy „na pająka”, ale to były pośrednie etapy diagnostyki.


Gdy okazało się, że zasilacz działa prawidłowo, podaję zasilanie bezpośrednio i sprawdzam jeszcze raz. Również bez problemów, o czym świadczy dioda LED na wyjściu. Potem sprawdziłem działanie pod obciążeniem i zacząłem składać obudowę.


I właśnie wtedy obrzuciłem inżynierów Della wszystkimi obelgami, jakie znam.
Chodzi o to, że gniazdo zasilania opiera się o czoło kondensatora wejściowego, a jego styk dotyka metalowej pokrywy. Gdyby blok był dosłownie o 0,5 mm dłuższy albo kondensator przesunięto o te same 0,5 mm, wszystko pasowałoby idealnie. A tak trzeba dosłownie wcisnąć tę płytkę do obudowy.
Postanowiłem dmuchać na zimne i nakleiłem na czoło kondensatora trzy warstwy specjalnej taśmy. Nie chcę ryzykować zwarcia, na przykład między fazą a obudową tego kondensatora.


Teraz zamykamy tę skrzyneczkę, jeszcze raz wszystko sprawdzamy i właściwie to tyle. Szczerze mówiąc, nadal nie rozumiem, dlaczego mostek prostowniczy się przegrzewał. To bardzo źle, bo zadaniem serwisanta jest nie tylko naprawić urządzenie, ale też ustalić przyczynę jego awarii. To trochę tak, jakby lekarz dał choremu tabletkę i pacjent poczuł się lepiej, ale nie wiadomo, co mu właściwie dolegało ani czy choroba naprawdę ustąpiła.


Oczywiście, jeśli zechcecie zmienić napięcie w swoim zasilaczu, to z 99% prawdopodobieństwem układ będzie się różnił. Ogólne zasady przedstawione w artykule pozostaną jednak takie same i myślę, że przy odpowiedniej staranności wszystko wam się uda.
Najważniejsze kwestie:
1. Rezystory dzielnika są zazwyczaj precyzyjne.
2. Rezystory dzielnika mają zazwyczaj dużą rezystancję: górny około 10–100 kΩ, dolny 1–10 kΩ.
3. Dzielnik sprzężenia zwrotnego podłącza się za dławikiem filtrującym, ale przed dławikiem z dwoma uzwojeniami.
4. Nie ma znaczenia, gdzie podłączony jest dzielnik — w ogóle nie zwracajcie na to uwagi.
5. Nie zmieniajcie wartości zbyt mocno. Gdy dokładamy nowy rezystor równolegle, wybieramy taki, którego rezystancja jest około 10 razy większa od rezystancji już zamontowanego rezystora.

Na dziś to właściwie wszystko. Mam nadzieję, że ten artykuł był przydatny. Jak zwykle czekam na wasze komentarze, a szczególnie na własne porady dotyczące tej sytuacji.