基于KISS-3R33做DC-ATX電源

ID:104287 · 發表于 2016-1-29 19:53

日常用一套modt的平臺，主板是micro-ATX的，電源接口為24+4針ATX電源口。所用的大水牛機箱帶了一個長條型的小電源，標稱額定輸出功率50W。雖然用著沒有問題，但是原配電源的缺點有：一、風扇直徑小風聲大，不能靜音。二、電源自身開啟后即便沒有負載，也要消耗9W的電力（功率表測），也就是給機箱內徒增9W的發熱。
使用原配的電源，我這個主機啟動后空閑狀態下功率約32W。因為modt功耗不大，我考慮用DC-ATX方案取代原有電源，而淘寶上賣的模塊價格都貴，我也不需要那么多輸出功率。于是DIY吧。

ATX電源接口如上圖所示，有12V, 5V, 3.3V, -12V, 5V-standby 一共5組電源輸入。-12V不是必須的，如果確信用不上可以省略。因此至少需要有4路輸出共給，3種不同電壓。如果輸入直流電源是12V的話，最少需要制作12V-3.3V, 12V-5V兩個DC-DC轉換器。

首先備料：購買改裝用的線材

這是20針轉24針ATX電源轉接線，和大4Pin轉P4電源插頭線，插頭的那端利用上。

   這些才是電源的主角：3R33S電源模塊——去年從礦壇上得知的白菜價同步整流模塊。
   3R33S模塊有6個引腳，除了地和輸入輸出外，還有一個使能端(開關控制)和輸出調整端。默認輸出電壓是3.3V, 輸入最高可到22V, 用在這里完全沒有問題。
   我的想法是用兩只3R33S分別輸出3.3V和5V, 再加一只輸出5V-SB(待機電源)。12V直接從電源來，只加一個MOS管開關就夠了。-12V嘛以后再弄。首先要做的是把3.3V輸出的模塊改成5V輸出。看看3R33S模塊的內部：

3R33S的核心是MP2307芯片

3R33S的核心是MP2307芯片，根據手冊，用于比較輸出的參考電壓是0.925V。也就是說，輸出電壓經過電阻分壓以后接到反饋端時，應該等于0.925V。模塊內部的連線可以看清楚了：反饋端與輸出端之間是兩個51k并聯，反饋端與地之間是10k。因此，默認的輸出電壓是: 0.925*((51/2+10)/10)=3.28V。需要改輸出，就在這幾個電阻上作文章。我的辦法是在10k對地的電阻上并聯一個13.3k得到5.7k, 輸出變為 0.925*((51/2+5.7)/5.7)=5.06V。13.3k哪里來？板子上已經有一只3.3k了，所以焊上一只10k 0805貼片電阻完事。還有就是模塊上面輸出有一只穩壓管，不知為何設計。輸出電壓改高以后把穩壓管一并拆除，利用其焊盤位焊個1uF貼片電容。改后是這個樣子：

12V電源的開啟關閉用一只PMOS管FDS4435A控制，將G極接地則VGS=-12V, 溝道電阻RDS<20毫歐。ATX電源的POWER_ON是邏輯電平輸出，直接接到MOS管的G極顯得不合適(不確定主板上是否是開漏輸出)。因此需要附加電路。而3R33S的開啟端是高電壓有效，不能直接用ATX控制。這樣我設計了如下電路：

當ATX電源開啟允許時，PNP管導通，兩個受控的3R33S模塊就開啟。后面的NPN管也導通，MOS管開啟。這樣3.3V, 5V, 12V三個輸出都開啟。還要留意的是：3R33S控制端接有上拉電阻，因此懸空的時候電源是開啟的。在這個設計中為了受控，除了待機電源外的兩個模塊，需要將上拉電阻拆除，如圖：

按照ATX電源的要求，所有輸出都達到預定電壓后，輸出一個POWER_OK指示，這樣主機才工作。這兒就簡單加一個“延時通知”了，如下的電路。沒有儀器測試延時了多少

一切準備就緒，下面要做板子了。畫PCB太麻煩了，刀刻！先裁一塊板子，寬度就是兩個模塊的寬度。

然后就開始刻吧，布線在草稿紙上和頭腦里。因為模塊要焊在銅箔面，就所有元件都在一面好了，盡量使用貼片的縮小面積。這樣刻起來要小心了。。。

刻的時候就用模塊作位置參照比劃了，邊刻邊規劃，刻完了是這個樣子：

焊接比起刀刻來，就輕松多了，不費力。用了一個直插的8550

，是不得以，因為沒有的合適的貼片管了。

還有一件手工活：改線：

一把線太多了。因為功率小，不用擔心線太細走不了大電流的問題。可以截掉一部分功能重復的線，在主板上同樣顏色的線焊點是連在一起的。先把地、5V、3.3V這幾根重要的供電線整理合并出來。而12V主要是給CPU供電，有單獨的插頭，先不管。5V待機也稍后再連。

把5V和3.3V接好。地分成兩根線連接，是因為線數比較多。

最后焊接上POWER_OK, POWER_ON, 5VStandBy, 12V——臨時接的，測試以后重新整理吧。再把4pin插頭的12V和地也焊好。這樣電源的基本功能就有了。

上機測試！忘了焊SATA電源線了，臨時處理……窘

12V接通！OK, 確認待機電路工作。因為網卡工作了，看到指示燈亮起來。待機時輸入功率1瓦多。

開機運行，一切正常。太靜音了，以致于一按電源開關以后沒有動靜，我還以為出問題了，直到聽到嘟的一聲。系統啟動完成以后沒有運行計算任務時，電流穩定在1.42A左右。DC-ATX低功耗改造成功！

目前運行了十多個小時了表現正常。用功率表測得市電輸入DC12V適配器的功率在20W~22W之間。主機滿負載運行時輸入功率也不到30W。
與原來的大水牛ATX電源相比，整體節能30%以上
剩下的工作是利用板子上剩余面積，搭一塊MC34063的-12V電路；完了再想辦法把電源裝到機箱內固定。

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