浅谈DC-ATX电源模块的制作

2019-8-23 19:43| 发布者: 南召修电视| 查看: 180| 评论: 0

摘要: 不少DIYer喜欢购买小巧玲珑又省电的ITX主板组建个人网络存储服务器、软路由、MODT等。然而很多便宜实惠的ITX主板却是使用ATX电源接口，如果使用标准ATX电源，既失去ITX主板原有小巧玲珑的体积优势，对于24小时×7天 ...

不少DIYer喜欢购买小巧玲珑又省电的ITX主板组建个人网络存储服务器、软路由、MODT等。然而很多便宜实惠的ITX主板却是使用ATX电源接口，如果使用标准ATX电源，既失去ITX主板原有小巧玲珑的体积优势，对于24小时×7天的使用环境而言，ATX电源的静态功耗也失去了使用ITX主板省电环保的节能优势。所以DIYer们也想出了DC电源+DC-ATX模块的方案。但是成品的DC-ATX模块少则数十元，贵则上百元，电源成本甚至超过了一块二手ITX主板+CPU的成本。通过研究，笔者发现一个完整的DC-ATX转换器可以拆分为若干模块，通过将这些模块的拼接，大部分电子爱好者都能完成DC-ATX转换器的制作。下面我们一同学习DC-ATX转换器的制作吧。

一、ATX标准

为方便理解DC-ATX转换器的各个模块，我们先来了解ATX电源20针接口的定义（图1）。从接口定义得知ATX电源输出电压有+12V（Pin10/黄线）、+5V（Pin4、6、19、20/红线）、+3.3V（Pin1、2、11/橙线）、-12V（Pin12/蓝线）、-5V（Pin18/白线）以及+5V SB（Pin9/紫线）几种。另外Pin8/灰线为电源正常信号（又叫Power-OK、Power Good或PG等），Pin14/绿线为电源控制脚。因此，DC-ATX转换器可以分解为DC-DC模块、PG信号模块、PS-ON控制模块。

二、开关电源的选择

接着我们说说开关电源的选择，因为开关电源直接决定了使用什么样的DC-DC模块。因为ATX电源本身就有一组+12V电源，所以如果选择12V的开关电源，就可以少用一组DC-DC模块。不过现在电商平台上好多二手笔记本电脑电源价钱便宜质量又好，多用一组DC-DC模块也基本不影响组装成本。当然，出于安全和转换效率考虑，也不宜选择电压过高的开关电源。另外，电源的额定输出功率必须大于系统的总功耗。还好目前的ITX主板和配套的CPU都是省电的主儿，因此目前市面上的笔记本电源都符合这个要求。下面就以使用笔记本电脑电源为例，谈谈如何组装DC-ATX转换器。

三、DC-DC模块

虽然标准ATX规范里有+12V、+5V、+3.3V、-12V、-5V、+5V SB六组电源，但实际绝大部分主板都已经不用-12V、-5V了，在ITX主板上更不是必须的，所以这两组可以忽略。考虑到材料的易得性和成本，笔者建议使用便宜可靠的LM2596电源模块（图2），它是可调DC-DC降压模块，输入电压3.2V-46V（输入的电压必须比要输出的电压高1.5V以上），输出电压1.25-35V，最大输出电流3A，最大转换效率为92%。输出2A以下可以长时间不用加散热片，输出电流大于2.5A（或输出功率大于10W）长时间工作请加散热片。使用时调整蓝色电位器旋钮（一般顺时针旋转升压，逆时针旋转降压），并用万用表监测输出电压达到需要电压为止。因为+5V SB作为待机电源，所需电流较小，也可以使用体积更小，价钱更便宜的Mini-360航模小电源模块，使用方法与LM2596电源模块大同小异，不再赘述。各位读者根据实际情况选择适当的DC-DC模块就可以了，例如XL4016、MP1584EN、KIS-3R33S等。如果为了整个转换电路有更好的一体化效果，也可以购买2595S系列芯片自行制作DC-DC模组。我们只要按照2596S的官方典型应用电路（图3）制作即可。在自制DC-DC电路的时候，建议选用固定电压的型号，例如2596S-3.3、2596S-5.0、2596S-12，它们的输出电压分别是3.3V、5V和12V，这样可以获得更高输出精度和效率。

四、PG信号模块

PG信号顾名思义就是检测各组输出都达到预定电压后，告诉电脑“各组电源都准备好了”。一般情况下，灰色线PG端口的输出如果在2V以上，那么这个电源就可以正常使用；如果PG端口的输出在1V以下时，这个电源将不能保证系统的正常工作。因为使用了DC-DC模块，其输出电压在首次使用前就已经设定好了，我们就不做各组电源的电压检测了。有DIYer干脆直接将+5V接在PG端，这样的确能启动电脑，但将功率电路直接接在PG端并不安全。所以笔者在+5V输出端接一个简单的缓冲延时电路作为PG信号模块。

五、PS-ON控制模块

ATX电源的Pin14为电源开关控制端，该端口通过电平信号来控制主电源的工作状态。该端口为高电平（大于1.8V）时，主电源为关；反之信号电平为低电平（低于1.8V）时，主电源为开。现在我们就用这个电平信号控制主电源（DC-DC模块）的开关：按下主机电源按钮，电源开关控制端输出低电平，Q2、Q3、Q4相继导通，后续DC-DC模块得电工作。如果DC-DC模块有使能端，而且使能端是高电平有效的（例如KIS-3R33S），把使能端接在A点，主板输出开机信号时该模块即可工作。电源开关管为P沟的MOS管，如选用FDS4435A则导通电阻RDS<20毫欧。

六、总装

因为一个DC-ATX转换器至少需要4个DC-DC模组（如果DC电源输出为12V的只需要3个），PG信号模块和PS-ON控制模块元件稀少，只需要很小的边角位置就能安装，所以我们只需要一块比4个DC-DC模组总面积稍大“洞洞板”作为母板即可。按照图4组装好后，先检查各个模块的正负极有没有接错，确认无误后再通电，先用电线或者镊子对地短路PS-ON端口，这个时候各个DC-DC模块应该有电压输出。在确认各个DC-DC模块的输出电压无误后再测量PG端口的电压。如PG端口输出高电平，则整个DC-ATX转换器制作和检测完成。

当然，笔者只是提供一个可行的方案，不见得是最优的方案。如果读者朋友们有更好的方案，也请不吝赐教，与广大读者共享，共同提高。

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