ATX표준 DC to DC파워서플라이 DIY제작 (LM2576 Buck 컨버터사용)

2013.02.01 20:26




직장 근무로 인해서 블로그 관리에 어려움이 있습니다_2019.07.27



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



파워서플라이 제작...


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.


 참고로 M-ATX 파워서플라이로 서버만든다고 삽질해 보았습니다. 그러나 조건에 충족하지 않아서 과감히 부셔버렸습니다. 소음이 너무 심해서 ....


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.


 DC to DC ATX Power Supply Rev 1.0 PCB디자인 다운로드




- 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.

입력전압19V 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)*사용전류전부열로 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.


 DC to DC ATX Power Supply Rev 1.3 PCB디자인 다운로드


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.^

BinGoon ELECTRONIC/E-Project , , , , , , ,

  1. 오, FTP서버 제작하시는건가요? 잘만 만들면 좋죠 ㅎㅎ

    외부에서 서버에 접속해서 MP3파일이나 영상파일로 심심풀이로 볼 수 있구요 ㅋ

  2. 안녕하세요.^ pineappl2님~~
    서버의 용도는 웹하드 + 원격제어 + FTP + 구글드라이브 백업으로 구성 할려고 준비 중 입니다. ^
    허접하게 만들고는 있지만 구성방법이랑은 또 새로운 포스팅으로 찾아뵐께요.^

  3. 멋지네요...
    PC부품등에 관심은 많지만
    제가 전자쪽도 아니라 파워쪽은
    전문적이라 파고들기가 쉽지 않은데
    상용제품에 비해 좀 간단한 파워에
    회로 까지 있으니 공부하기 좋겠네요

  4. 개인적으로 파일서버가 있으면 좋겠다 싶어서 제작 해 보았어요.^
    66W 완전 작은 용량이라서 펜티엄4 부터는 사용이 불가능하지만
    넷북에 사용되는 아톰이나 VIA등 저전력 보드가 많아서... 사용할 만은 한 것 같습니다.ㅎ
    최대한 깔끔하게 정리를 잘 할려고 노력하는데, 다른 분들 공부에 도움이 될지는 잘 모르겠네요.^

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    혜환

    포스팅 잘 보고 갑니다.
    입력전원 아답터를 12V용으로 사용하면 좀더 효율적이지 않나요? 특별한 이유가 있나요?

  6. 댓글 감사드리구요.^
    레귤레이터는 출력전압보다 입력전압이 2V정도 높아야 하는데요.
    입력전원을 12V로 하게되면 12V 레귤레이터 라인이 정상동작하지 않아서 해당 레귤레이터 라인을 제거하고 전적으로 입력되는 12V의 전원 품질에 의존해야 합니다.
    이 경우 아답터가 중국산 이거나 한다면 메인보드의 콘덴서나, 부품의 수명이 급감 할 가능성이 있게 되는 것이지요.
    15V정도의 아답터를 사용하면 되겠지만, 가지고 있는게 19V 밖에 없어서 저걸로 테스트 했습니다.^

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    박경호

    대단하시네요^^ 이글캐드 그리고 있는데 뭐좀 여쭈어볼께요
    LM2576소자 를 이글캐드에서 찾아봐도 없는데 ㅠㅠ 대체품인가요?

  8. 안녕하세요^ 방문해 주셔서 감사합니다.
    이글캐드에는 LM2576 라이브러리가 없는데요.. 그려서 사용하셔야 합니다.
    그리는것은 그렇게 어렵지 않답니다.
    조금 성의없어 죄송하지만. 네이버에 검색하면 많이 나옵니다. 조금 시간이 날때 이글캐드자료도 정리하도록 하겠습니다. 도움을 못드려 죄송합니다.
    혹시 제작이 너무 어렵다면 제가 만들어 둔 라이브러리를 보내드리도록 하겠습니다, 필요하시다면 이메일을 남겨주세요.^

  9. Blog Icon
    박경호

    아이쿠 감사드립니다
    이메일이 rudgh_s@naver.com이구요
    이거 넣는 경로가 어떻게 되나요?... 너무 많은것을 여쭈어보네요 ㅠㅠ
    죄송합니다

  10. 안녕하세요.^ 박경호님...!
    이메일로 LM2576T 가 포함된 라이브러리를 보냈구요.
    사용법은 C:\Program Files\EAGLE-6.2.0\lbr\mylibrary 해당 폴더에 라이브러리를 붙어넣으신 후에 이글캐드 컨트롤 패널에서 라이브러리 파일의 오른쪽에 보시면 회색 동그라미들과 초록색 동그라미 들이 있는데요.
    방금 붙어넣으신 라이브러리는 회색 동그라미 일텐데 그것을 눌러주어서 초록색 동그라미로 만들어 주시면 회로도 그리실떄 사용이 가능해집니다. 유용하게 사용하세요.^

  11. Blog Icon
    찬이

    안녕하셔요..
    한 5개만 유료로 만들어 주실수 있으셔요..

  12. 안녕하세요.^
    먼저 제가 2월 17일 자로 취업지 근무가 확정되어 당분간 블로그 관리 및 제작이 불가능 합니다. 또한 위 PCB 기판은 자체 제작 한 것이라서 PCB 제작업체에 거버파일을 넘겨 따로 제작하시거나, 집에서 직접 기판을 에칭하여 만드셔야 합니다. 별도의 도움을 드리지 못해 죄송합니다.