일전에 제가 집에서 만드는 PCB 에칭 제작정리를 하면서 만들었던 전원 관련 부품이라고 만들었던 것 기억하시나요?
그 것은 바로 저전력 PC를 돌리기 위한 DC to DC 컴퓨터 파워서플라이 였습니다.
사진에 있는 파워는 처음으로 만든 Version 1.0의 프로토타입인데, 저거 만들고 문제점이 너무 많아서 총 4번의 수정과정을 거쳐서 에칭 포스팅에 올렸던 완성품이 만들어졌습니다.
만들게 된 계기는 수아파파님의 블로그를 보고 저도 저전력 파일서버 정도 있으면 좋겠다 싶어서 막무가내로 블로그 내용 참고해서 설계 제작을 시작했습니다.
그럼 쓸데없는 내용은 집어 치우고, 설계과정으로 .....
참고 : 수아파파님의 블로그 http://suapapas-blog.blogspot.kr/2009/06/16-atx-dc2dc.html
수아파파님의 블로그가 자주 접속불가능으로 떠서 링크를 제공하기가 좀 그렇군요..
구글에서 수아파파 그린박스로 치면 더 자세한 내용을 볼 수 있습니다.
설계는 저도 VIA사에서 만들어진 PC2000E 라는 메인보드를 사용 중이기에 일반 AC to DC 처럼 소비전력만 크고, 소음도 시끄럽고, 크기만 큰 파워서플라이는 필요없기에 LM2576 스위칭 레귤레이터로 직접 파워서플라이를 설계했습니다.
먼저 기본 설계 스펙은 ..
12V레일 3A, 5V레일 3A, 3.3V레일 3A, 5VSB 1A 로 구성 총 66.9W의 출력전력을 같고, -12V와 -5V는 옛날 펜티엄3이전에 ISA나 메인보드에서 RS232 직렬통신시에 사용되는데 필요없어서 제거 했습니다.
다음 레퍼런스 회로를 참고해서 프로토타입 Power Supply Version1.0을 제작했습니다.
아직 프로토타입 실험단계 이기때문에 집에 40개나 있는 LM2576-ADJ 타입을 써서, 테스트 버전으로 다음 회로도 처럼 만들었습니다. (출력전압 계산식은 위 레퍼런스 회로아래에 있습니다.)
이글캐드로 아트윅된 파일은 구글드라이브인 아래 다운로드 링크에서 받을 수 있습니다.
- 왼쪽에서 첫번째 R4와 C3로 구성된 회로는 AVR에서 Reset회로와 같은 일정시간 Low에서 RC시정수에 의해 High 콘덴서 충전전압이 올라가면 전원이 정상이라고 알려주는 회로입니다.
- 왼쪽에서 아래로 두번째회로 Q1과 R9, R10으로 구성된 회로는 ATX규격의 소프트ON 회로입니다. ATX규격의 경우에는 AT규격과는 다르게 컴퓨터 스위치가 계속 접점이 붙어있지 않고 한번만 누르면 전원이 ON되는데 저 트랜지스터가 그 역할을 해줍니다.
- 그리고 나머지 LM2576은 각각 출력전압이 계산된 저항값으로 연결 후에 출력단에 1000uF의 출력전압 안정화용 콘덴서와 0.1uF는 100uH코일에서 필터링 되지않은 52Khz의 노이즈를 감소시키는데 한몫하도록 붙여두었습니다.
(세라믹콘덴서는 고주파 특성이 좋아서 고주파노이즈를 잡는데 좋다고 합니다.)
그렇게 만들어 진놈이 요놈입니다.
완성이다... 하고 좋아하면서 ... 테스트를 한 순간... 문제점이 발견되었습니다.
수아파파님의 블로그에서 SMD타입의 LM2576을 사용했는데 그걸로도 발열제거가 충분하지 않다는 말이 있길래 방열판까지 설치했는데 딱 한군데서 엄청난 열이 발생하는 겁니다.
요놈을 빨리 눈치챘어야 되는데.. 바로 5VSB라인의 78XX시리즈의 7805 리니어 레귤레이터
요놈때문에 전부 재설계 하게 된 원인이지요. 이 후 각각 레귤레이터의 발열량을 계산해봤습니다.
입력전압은 19V 3.16A의 아답터로 테스트 했고, 3A로 풀로드로 가정했을때 이고,
스위칭레귤레이터의 경우 (입력전압-출력전압)*사용전류*낭비율 로 계산할수 있는데요.
LM2576은 효율이 85%정도 된다고 하니까 낭비율은 15%, 소수로 0.15로 계산합니다.
12V레일 발열량 7V * 3A * 0.15 = 3W 발열
5V레일 발열량 14V * 3A * 0.15 = 6.3W 발열
3.3V레일 발열량 15.7V * 3A * 0.15 = 7.065W 발열
가장 미친듯이 열이 끌었던 리니어 레귤레이터는 계산이 다릅니다.
(입력전압-출력전압)*사용전류가 전부열로 소진됩니다. ㄷㄷ
계산해보면 14V * 1A = 14W 발열
그래서 7805 리니어 레귤레이터를 제거하고 LM2575호환제품인 TL2575 스위칭레귤레이터로
5VSB라인을 대치해서 새로이 New Version으로 다시 만들었습니다.
이글캐드로 아트윅된 파일은 구글드라이브인 아래 다운로드 링크에서 받을 수 있습니다.
발열때문에 불안정 한것 빼고는 문제점이 없어서 완제품으로 만들 수 있게 각각 LM2576의 출력전압이 설정되있는 타입인 LM2576-12, LM2576-5, LM2576-3.3으로 바꾸고, 아래 스위칭레귤레이터 TL2575도 7805의 자리를 대신하도록 변경했습니다.
그래도 TL2575도 발열량을 계산해봤습니다.
TL2575는 LM2576보다 이전시리즈라서 효율을 80%로 잡고
14V * 1A * 0.2 = 2.8W 78xx시리즈 대비11.2W 발열량 감소 (즉 소모전력 감소 ㄷㄷ)
그렇게 완성 된 것이 이 것 입니다.^
요거 만든다고 거의 1주일은 날린 것 같네요.. 요놈은 테스트 할 때 3.3V레일을 제외하고는
상당히 안정적인 모습을 보여줬습니다.
그럼 서버를 완성하면 그 때 새로운 포스팅으로 찾아뵙겠습니다.^
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