Переделка ATX блока питания в лабораторный источник питания

TL;DR

Коротко: старый ATX-блок питания компьютера можно быстро и безопасно превратить в настольный лабораторный источник питания с 3.3, 5 и 12 В, индикатором питания и гнёздами для подключения проектов. Главное — соблюдать технику безопасности при работе с конденсаторами и обеспечить фиктивную нагрузку на 5 В. В статье подробно описаны компоненты, последовательность работ, схемы подключения, тесты и список проверок.

A bench power supply is an extremely handy bit of kit to have around for electronics hobbyists, but they can be expensive when purchased new. If you have an old computer ATX PSU lying around, you can give it new life as a bench power supply. Here’s how.

Как и любые компьютерные комплектующие, блоки питания устаревают или просто перестают удовлетворять новым требованиям. Когда вы апгрейдите систему, старые блоки питания часто откладывают в шкаф — это отличная возможность превратить один из них в удобный лабораторный источник питания для проектов с Arduino, светодиодными лентами и прочей электроникой.

Мы разберём корпус блока питания, оставив только необходимые цепи, добавим разъёмы и выключатель, организуем фиктивную нагрузку и проверим результат мультиметром.

Важно: этот проект окончательно выводит блок питания из использования в компьютере.

Введение и зачем это нужно

Лабораторный источник питания нужен для подачи стабильных напряжений 3.3 В, 5 В и 12 В на макетные платы, драйверы и отладочные платы. Покупной лабораторный БП даёт регулировку тока и напряжения, но простая переделка ATX будет дешевле и быстрее, если вам не нужны точные регулировки и изоляция каналов.

Кратко о том, что даёт переделанный ATX:

• Несколько фиксированных напряжений сразу: 3.3, 5 и 12 В.
• Большой запас по току для питания моторов, лент и платы управления.
• Встроенный вентилятор для охлаждения.
• Низкая стоимость при наличии старого блока.

Важная безопасность

Важно: обычно открывать блок питания опасно. Внутри есть конденсаторы большой ёмкости, которые могут хранить опасный заряд неделями или месяцами после выключения. Работайте осторожно и используйте защитные перчатки. Рекомендуется хранить БП без питания минимум три месяца перед вскрытием, либо разряжать конденсаторы только если вы знаете безопасную процедуру и имеете соответствующее оборудование.

Перед началом:

• Отключите блок питания от сети и дайте ему «полежать» отключённым.
• Надевайте диэлектрические перчатки и защитные очки.
• Работайте на неметаллической поверхности с хорошим заземлением инструмента.
• Никогда не касайтесь выводов конденсаторов голыми руками.

Важно

• Проект разрушит блок питания для дальнейшего использования в компьютере.
• Подключение проводов и сверление корпуса требует аккуратности, чтобы не повредить дорожки и элементы платы.

Необходимые компоненты и инструменты

• Два гнезда 2.1 мм для постоянного тока (barrel jack) и два штекера 2.1 мм для соединительного кабеля.
• Набор кольцевых/банановых гнёзд 2 мм или клеммные стойки по вкусу.
• Термоусадочная трубка 13 мм x 1 м и несколько меньших диаметром.
• Переключатель SPST типа рокер, лучше с подсветкой для индикатора питания.
• Резистор 10 Вт 10 Ом в качестве фиктивной нагрузки.
• Хомуты, изолента, клейкий термостойкий пластик по необходимости.
• Паяльник, припой, флюс, мультиметр, пассатижи, обжимные клеммы.
• Набор сверл по металлу HSS и напильники, дремель для подгонки отверстий.

Инструменты для безопасности:

• Изолированные диэлектрические перчатки.
• Защитные очки.

Локализация единиц: резистор 10 Вт 10 Ом — стандартная спецификация, напряжения указаны в вольтах.

Что находится внутри ATX: обозначения проводов

Обычно цветовая маркировка проводов в ATX следующая:

• Чёрный: GND (земля)
• КРАСНЫЙ: +5 В
• ЖЁЛТЫЙ: +12 В
• ОРАНЖЕВЫЙ: +3.3 В
• БЕЛЫЙ: -5 В (редко встречается в современных блоках)
• СИНИЙ: -12 В
• ФИОЛЕТОВЫЙ: +5 VSB (резервное питание, всегда 5 В при подаче сети)
• СЕРЫЙ: Power Good / Power OK (индикатор готовности)
• ЗЕЛЁНЫЙ: PS_ON# — активирует БП при замыкании на землю

В статье автор решил вывести только 3 положительных линии: 3.3, 5 и 12 В. Это обычно достаточно для Arduino, сенсоров и лент.

Подготовка корпуса и сверление отверстий

1. Открутите крышку блока питания и аккуратно снимите верхнюю часть корпуса. Иногда нужно отсоединить разъём питания вентилятора или разъём на плате, чтобы снять крышку.

2. Зафиксируйте корпус на рабочем столе куском дерева под ним, чтобы сверло не повредило стол.

3. ХСС сверлами просверлите отверстия нужного диаметра: для 2 мм гнёзд и разъёмов DC barrel обычно требуется отверстие 8 мм; для рокер‑переключателя сделайте отверстие по шаблону или пунктирно высверлите и доведите напильником и дремелем.

Совет

• Сначала просверлите маленьким сверлом направляющее отверстие, затем увеличивайте диаметр ступенчато.
• Клетьте детали и метки заранее, чтобы не ошибиться с расположением разъёмов.

Разводка проводов и запаивание разъёмов

Перед пайкой сожмите провода стяжками по цветам для удобства. В идеале протяните провода через отверстия в корпусе до того, как припаять гнёзда.

Порядок работы:

1. Снимите изоляцию с концов проводов на миллиметр или два, лужите провода перед пайкой.
2. Наденьте термоусадку на каждую группу проводов до пайки, чтобы после работы можно было надёжно изолировать соединения.
3. Припаяйте контакты гнёзд к соответствующим проводам: GND к чёрным, +5 к красным, +12 к жёлтым, +3.3 к оранжевым.
4. Наденьте и усадите термоусадку, проверьте на предмет коротких замыканий.

Замечание по разъёму barrel jack

Barrel jack обычно центр‑положительный. Для питания Arduino центральный контакт должен быть плюсом. У некоторых разъёмов есть три контакта — центр, внешний контакт и контакт переключающей втулки. Подключайте центральный контакт к +12 В и внешний контакт к GND; если у гнезда есть переключающий контакт, его можно не использовать или изолировать.

Подключение выключателя с подсветкой и активация PS_ON

Green wire acts as a power on switch - simply ground it to turn on the PSU. This is unlike a regular power switch, would would actually cut the power coming from the source. The addition of illumination makes this the most complex part of the project.

Иллюминированные переключатели чаще имеют три клеммы: одна — для подсветки, одна — вход питания подсветки, и одна — для общей цепи. Для нашей схемы используется обратная логика: мы не разрываем линию питания, а замыкаем зелёный провод PS_ON на GND, чтобы включить блок.

Рекомендуемая схема подключения рокера с подсветкой:

• Подключите жёлтый +12 В к клемме подсветки переключателя (ту, что отмечена цветом или подписью GND у подсветки).
• Подключите чёрный GND к клемме, противоположной подсветке.
• Подключите зелёный провод PS_ON к центральной клемме переключателя. При замыкании на GND блок включится, а подсветка будет работать от +12 В.

Это решение позволяет светодиоду переключателя загораться постоянно при подаче +12 В, а включение блока производится замыканием PS_ON на землю через переключатель, как показано ниже.

Важно

• Убедитесь, что подсветка и управляющие контакты переключателя выдерживают рабочий ток и напряжение.
• Изолируйте все обнажённые контакты термоусадкой.

Установка фиктивной нагрузки (fake load)

Многие ATX блоки требуют минимальной нагрузки на одну из линий (обычно на +5 В), чтобы стабилизировать выходы. Для этого удобно использовать резистор 10 Вт 10 Ом, подключённый между +5 В и GND.

• Подключите резистор 10 Ом 10 Вт между красным проводом +5 В и чёрным GND.
• Резистор будет выделять тепло; расположите его так, чтобы поток воздуха от вентилятора охлаждал его.
• Используйте термостойкие крепления или клей для фиксации.

Без нагрузки блок может самопроизвольно выключаться или показывать нестабильную работу выходных напряжений.

Термоусадка и изоляция

Надежная изоляция на местах пайки и ответвлений обязательна. Наденьте термоусадку до пайки, затем усадите её феном или местно применяемым паяльником с настройкой низкой мощности.

До:

После:

Проверка и отладка

1. Визуально проверьте все соединения и отсутствие оголённых участков.
2. Убедитесь, что жёсткие детали и припой не могут замкнуть контакты AC разъёма.
3. Перед включением измерьте сопротивление между +5 В и GND, чтобы убедиться, что нет короткого замыкания.
4. Включите блок питания через подключённый рокерный переключатель. Сначала без нагрузок на внешние разъёмы.
5. Измерьте мультиметром напряжения на штырьках: +3.3 В на оранжевых проводах, +5 В на красных, +12 В на жёлтых.
6. Если значения в пределах нормы, подключите фиктивную нагрузку и проверьте стабильность при подключении потребителей.

Если вентилятор не вращается

Иногда контроллер вентилятора на плате выходит из строя. Решение — напрямую подключить вентилятор к линии +12 В через небольшой предохранитель или через сопротивление, чтобы ограничить стартовый ток. Проверьте подшипник и проводку.

Частые ошибки и как их избежать

• Сверление на стороне с сетевой вилкой: опасно — можно проткнуть пайку и замкнуть на корпус. Планируйте расположение разъёмов заранее.
• Забыть термоусадку: после пайки провода могут замкнуть между собой при вибрации.
• Неправильное подключение PS_ON: если не замкнуть на GND, БП не включится.
• Отсутствие фиктивной нагрузки на +5 В: выходы будут нестабильны.

Альтернативные подходы

1. Использовать модуль регулирования DC-DC: вместо сохранения фиксированных напряжений, можно вывести одну линию +12 В и добавить модуль понижающего преобразователя (buck) с регулировкой до 3–12 В и ограничением тока. Это даст регулируемое напряжение и защиту по току.

2. Применить специализированную плату преобразования с цифровым управлением для точной подстройки выходов и мониторинга.

3. Купить готовую фронтальную панель для ATX, которая уже содержит гнёзда и переключатели — это быстрее и безопаснее для новичков.

Ментальные модели и эвристики при проектировании переделки

• Подумайте о трёх уровнях риска: низкий (внешние гнёзда, изолированные), средний (внутренние пайки, фиктивная нагрузка), высокий (работа рядом с сетевым напряжением и конденсаторами). Всегда минимизируйте риски по мере увеличения уровня вмешательства.

• Эвристика планирования отверстий: разместите DC-гнёзда и переключатели как можно дальше от сетевого входа и его пайки.

• Если сомневаетесь — добавьте предохранитель на вход 12 В для защиты от коротких замыканий.

Критерии приёмки

• Все выходы стабильно выдают ожидаемые напряжения при номинальной нагрузке.
• Отсутствие оголённых проводов и вероятность случайного короткого замыкания минимальна.
• Вентилятор работает и обеспечивает охлаждение. Фиктивная нагрузка на 5 В установлена и безопасно закреплена.
• Переключатель и подсветка работают корректно, PS_ON включает и выключает БП.

Ролевые чек-листы

Для новичка:

• Убедитесь, что БП был отключён не менее нескольких дней.
• Надежно заизолируйте все провода термоусадкой.
• Разместите разъёмы вдали от сетевой части.
• Используйте предохранитель на 12 В линии.

Для опытного мастера:

• Добавьте измерительные точки (тест-поинты) на выходах для быстрого доступа мультиметром.
• Продумайте монтаж фиктивной нагрузки с возможностью замены на активную нагрузку для тестов.
• Если нужно, установите модуль ограничения тока на 12 В.

SOP: быстрая последовательность действий

1. Разберите корпус, обезопасьте конденсаторы.
2. Проложите провода и отметьте цвета.
3. Просверлите отверстия и подготовьте посадочные места.
4. Припаяйте гнёзда и переключатель, установите термоусадку.
5. Подключите резистор 10 Ом 10 Вт между +5 и GND.
6. Закройте корпус, но оставьте доступ к тест‑точкам.
7. Выполните первые включения и измерения мультиметром.
8. Проведите нагрузочные тесты и зафиксируйте результат.

Тесты и критерии приёмки

• Измерить напряжения без нагрузки: отклонение ±5% от номинала допустимо для старых БП.
• Измерить напряжения под нагрузкой 1 А на 5 В и 12 В: не более 5% падения.
• Проверить работу вентилятора и температурный режим спустя 15 минут работы.

Таблица совместимости и заметки по миграции

• Современные ATX PSUs чаще не имеют -5 В линии; это не критично.
• Если у блока есть модуль управления RGB/платы, отрежьте лишние платы и оставьте только силовую часть.
• При использовании в сухих помещениях с пылью установите фильтрацию на вход вентилятора.

Краткая фактическая справка

• Стандартные напряжения ATX: +3.3 В, +5 В, +12 В, -12 В, +5 VSB.
• PS_ON (зелёный провод) активен при замыкании на GND.
• Фиктивная нагрузка на +5 В часто требуется для стабильной работы.

Глоссарий — 1 строка на термин

• PS_ON: сигнал активации блока питания, замыкается на землю для включения.
• 5 VSB: резервное питание 5 В, доступно при подключённой сети.
• Фиктивная нагрузка: резистор или потребитель, удерживающий выход в стабильной области.

Пример восстановления после ошибки — план действий

1. Выключите БП и отключите от сети.
2. Осмотрите и устраняйте видимые короткие замыкания и заусенцы припоя.
3. Проверьте целостность предохранителей; замените при необходимости.
4. Подключите мультиметр и измерьте сопротивление между шинами и корпусом.
5. Если конденсаторы явно повреждены — прекратите использование и утилизируйте БП.

Decision tree (Mermaid)

flowchart TD
  A[Есть старый ATX БП?] -->|Да| B{Проверка на работоспособность}
  A -->|Нет| Z[Купить готовый лабораторный БП]
  B -->|Работает| C[Разобрать и модифицировать]
  B -->|Не работает| D[Проверить вентилятор и плату]
  D -->|Восстанавливаем| C
  D -->|Не подлежит ремонту| Z
  C --> E[Установить фиктивную нагрузку]
  E --> F[Подключить разъёмы и переключатель]
  F --> G[Тестирование мультиметром]
  G -->|OK| H[Эксплуатация]
  G -->|Не OK| I[Отладка]

Заключение

Переделка ATX в лабораторный источник питания — практичный и экономичный способ получить несколько удобных напряжений для домашних проектов. Проект требует соблюдения правил безопасности и аккуратности при работе с корпусом и платой. Если вы внимательно следовали инструкциям, у вас получится надёжный настольный БП для Arduino, LED‑лент и небольших моторов.

Короткое резюме

1. Безопасность — главное: работайте в перчатках, не трогайте конденсаторы.
2. Протестируйте напряжения мультиметром и установите фиктивную нагрузку на +5 В.
3. Изолируйте все соединения термоусадкой и планируйте расположение разъёмов заранее.

Если захотите, можно модернизировать схему, добавив регулируемые DC‑DC модули или цифровой мониторинг напряжения и тока.

Понравился проект? Напишите, какие улучшения вы сделали и с какими проблемами столкнулись.