Tagarchief: computer

ATX computer power supply current limit.

(This post is also available in Dutch)

For another project I’m tinkering with an old computer power supply. While I’m at it, why not see if I can build some crude current limiting. It does not need to regulate the current neatly, as long as it is short circuit proof.

A LED on the 12V output of a computer PSU would normally be blown to bits. Such a power supply can furnish ridiculously large amounts of current, while a LED only needs 20mA and as a diode won’t self-limit this. The PSU in the picture is an old one, the 12V line is orange instead of yellow. (The 3V3 is brown.) The 12V can deliver about 7A, 350 times more than the LED needs.

ledopatxpsu

Yet, in this picture, the LED does not break, because I added some current limiting circuit. How does this work?

WARNING: Do not try this at home. Or anywhere else. Or at least don’t blame me if you do anything stupid and/or electrocute yourself. There are dangerous (potentially lethal) voltages inside a computer power supply. I won’t tell you to disconnect it from mains and discharge primary capacitors before you work on it, you should know already or else leave the cover on. Put that screwdriver down!

Voltage regulation in a atx computer PSU is done via optocouplers. The controller IC, UC3842 (or similar) is after all connected to mains power.

On the secondary side of the supply a TL431 is used to send current trough the LED of an optocoupler when the output voltage of the PSU goes too high. The TL431 is used as a comparator (it is a programmable zener / shunt regulator / voltage reference). The other side of the optocoupler is connected to the uc3842 so it lowers its duty cycle and therefore the output voltage.

At danyk.cz schematics of computer power supply’s can be found. Go there to see the voltage regulator circuit (And all the protection circuits I removed from my PSU)

A crude form of current limiting is actually quite easy to make.

By connecting a second optocoupler with its transistor side parallel to the transistor of the first, the output voltage will go down if the led in the second optocoupler gets activated. For the UC3842 this is the same situation as when the output voltage goes to high. So now all I need is a circuit that activates the second optocouplers LED when the output current rises to high, and I have a crude form of current limiting.

This circuit is not that hard. Every resistor has a voltage drop if there is current going trough it. Ohms law. So the output current can easily be measured by putting a resistor in series with it. A sense resistor. Then a transistor that starts conducting when the voltage over the sense resistor surpasses 0,7V. Have the transistor drive the LED from the opto, and that’s the circuit.

IMG_6466_psuproject_curlim_schematic

For this test the sense resistor is 68Ohms. This would be a current of 0,7/68R=10mA. Because the voltagedrop over the sense resistor can be annoying it’s possible to connect the voltage regulation feedback after the sense resistor so it will compensate. I have not done that for this test.

In practice I won’t limit the current to 10mA, but more likely to 10A, and the sense resistor would be much smaller (0,068R).

But for this test it’s fun to light a LED with a computer power supply.

The current limit oscillates, causing the LED to flash, see video below:

If instead of the LED I connect my ammeter, the value fluctuates between 10 and 20 mA, but probably the peak values are further apart and the meter can’t keep up with the change.

But for short circuit protection this works fine. A big disadvantage however is that the fan in the PSU is on the same 12V line and also gets tuned down / turned off when current limit kicks in.

Because all the “modified computer PSU” project i’ve so far seen on the web only mess with the output voltage and not with the current limit, I decided to post this in both Dutch and English in the hope that it will be useful to anyone, however this idea comes with NO WARRANTIES whatsoever. Please note the rectified line voltage inside those supplies is potentially lethal and capacitors might remain charged to this voltage even when the supply is disconnected from mains. Do not attempt this unless you know how to safely deal with this. If you do attempt this, you do so at your own risk.

Please let me know if you see a similar project somewhere that also deals with current limit on a modified computer powersupply.

Advertenties

ATX voeding stroombegrenzing.

Ik ben voor een ander project wat aan het prutsen met een oude computervoeding. Nu ik toch aan het prutsen ben, eens kijken of er een simpele stroombegrenzing te klussen valt. Het hoeft geen nette stroomregeling te zijn, als het maar kortsluitvast is.

Een LED op een uitgang van een computervoeding zal normaal gesproken onmiddellijk stuk gaan, zo’n voeding kan lomp veel stroom leveren. Het exemplaar op de foto is een oudje, de 12V lijn is oranje ipv geel (Normaal is de 3V3 oranje, maar die is hier bruin), en kan zo’n 7A leveren. De 5V (rood) zelfs 22A. De LED mag maar 20mA krijgen, dus 7/0,02=350 keer minder dan de 12V kan leveren.

ledopatxpsu

Op deze foto gaat de LED niet stuk, want ik heb een stukje stroombegrenzing toegevoegd. Boven de connector is al een stukje van het circuit te zien. Maar hoe werkt het?

Waarschuwing: Niet thuis uitproberen, of waar dan ook elders, als je niet al weet hoe veilig om te gaan met de (potentieel dodelijke) gelijkgerichte netspanning in zo’n computervoeding. Als je het uitprobeert, dan doe je dat op eigen risico. Condensators kunnen nog lading bevatten ook als de voeding niet meer met het lichtnet verbonden is. De Engelse versie van deze blogpost heeft een uitgebreider disclaimer, voor de Nederlanders hoop ik op wat common sense. (Wat Engelstaligen ook moeten hebben gezien het een Engels woord is. Maar ik dwaal af)

De spanningsregulatie van een atx computervoeding gaat via optocouplers. Het regelIC, UC3842 (of variant) is immers vrijwel direct met het lichtnet verbonden.

Aan de secundaire kant van de voeding wordt een TL431 gebruikt om indien een de uitgangsspanning te hoog wordt, de LED van een opto te laten oplichten. De andere kant van de opto zit aan de uc3842, zodanig dat deze de pulsbreedte naar beneden regelt en de uitgangsspanning dus weer lager wordt.  De TL431 wordt eigenlijk als een soort comparator gebruikt, al is het een instelbare zener / voltage reference / shunt regulator.

Op danyk.cz zijn wat schema’s van voedingen te vinden, zie aldaar voor het spanningsregelcircuit. (En alle overvoltage/overcurrent beveiligingen die ik er bij mijn voeding uitgesloopt heb)

Een lompe vorm van stroombegrenzing blijkt veel simpeler te maken dan gedacht.

Door een 2e optocoupler met z’n transistorkant parallel te zetten aan de eerste, valt de uitgangsspanning naar beneden te regelen als er stroom door de LED van de 2e opto loopt. Vanuit de UC3842 gezien gebeurt er namelijk precies hetzelfde als wanneer de eerste opto gaan geleiden in geval van een te hoge uitgangsspanning. Nu nog een circuitje dat stroom door die optocoupler LED stuurt bij teveel uitgangsstroom, en ik heb een lompe vorm van stroombegrenzing.

Dat circuitje is niet zo moeilijk. Over elke weerstand valt spanning als er stroom door loopt, dus de uitgangsstroom laat zich makkelijk meten door een weerstand in serie te zetten. Een senseweerstand. Verder een transistor die als de spanning over de senseweerstand boven de 0,7V komt gaat geleiden. En vervolgens die transistor de LED van de 2e opto aan laten sturen.

IMG_6466_psuproject_curlim_schematic

Voor deze test is de senseweerstand 68R. Dit zou een stroombegrenzing opleveren op 0,7V/68R= ongeveer 10mA. Om de spanningsval over de senseweerstand vervelend kan zien, is het leuk de feedback van de spanningsregeling ná de senseweerstand af te tappen. Dat heb ik voor deze test niet gedaan.

In de praktijk ga ik de stroom van een voeding die zo veel stroom zou kunnen leveren als deze natuurlijk niet op 10mA begrenzen, maar eerder op rond de 10A, en de senseweerstand zou dan 0,068R worden. Maar als test is het leuk eens te proberen een LED te laten branden op een ATX voeding.

De stroombegrenzing gaat oscilleren, wat leid tot een knipperende LED. Zie het volgende filmpje.

Als ik in plaats van een LED mijn stroommeter aansluit, schommelt de waarde tussen de 10 en de 20mA, maar waarschijnlijk zijn de pieken groter en kan de multimeter het allemaal niet bijhouden.

Maar als kortsluitbeveiliging werkt dit prima. Nadeel is wel dat de ventilator van de voeding op dezelfde 12V rail zit, en dus ook naar beneden wordt geregeld/uit gaat als de stroom begrensd wordt.

Laat het me weten als je een soortgelijk project ergens tegenkomt, wat ik tot nog toe tegenkwam was alleen spanningsregeling, daarom post ik dit.