又做了一款12V转ATX适配的电脑电源板

603599910 · 发表于 2024-9-13 10:51:19

从事PC板卡制造行业测试开发工程,曾经开发了几款基于ATX协议的PC电源产品,有部分设计涉及专利没有共享出来.
这次分享的是使用PC电源供电的ATX适配小板,不要看小板小,适配功率可做到540W(限制于进线XT90插座),小板设计余量为3.3V*5.5A+5V*5.5A+12V*60A(4个XT60端子输出).
本ATX适配小板设计初衷是公司现有几百台1300W的PC电源频繁启停使用一段时间后出现工作不稳定现象,不稳定主要体现在ATX适配以及输出线材端子,主电源12V输出90A很稳定没有波动,倒是3.3V和5V偏移和波动明显.这个适配小板取原1300W的PC电源的5VSB和12V输出,依然使用原电源开机信号,5VSB用于主板待机和二次稳压4.4V给适配板MCU供电不会有问题,12V用于整个平台供电.这个方案只要原PC电源12V+5VSB没有问题就能稳定工作,实测带动RTX4xxx系列显卡平台没有压力.
适配小板使用MCU:STC8G1K8A做ATX信号适配,先检测MCU供电4.4V正常后待机等待开机信号,检测开机信号同时启动PC电源开机通过10平方电缆连接XT90I(2+2)端子供12V给ATX适配板同时进入主板12V上电.
MCU读取12V电压满足需求后开启12V转3.3V和5V供电给主板,读取3.3V和5V电压正常后延时50ms开启Pgood信号给主板,此时主板上电完成.
上电完毕MCU一直检测12V&3.3V和5V以及4.4V电压,发现异常立即拉低Pgood信号,主板检测Pgood信号丢失会立即启动紧急关机模式,MCU延时10ms后主动关毕PC电源.
正常主板关机MCU检测到开机信号释放后先拉低Pgood信号,再关闭3.3V和5V供电,

原理图,使用NDP2355输出5.5A给3.3V和5V,现在都是SSD实际使用中俩电流都在2A以内,部分显卡3.3V设计电流大整体电流也没有超3A.显卡12V输出使用4个XT60端子转5557转接线,实际使用效果是普通5557对接不能比的,SATA供电是5557-6PIN转SATA接线.本转接小板最大供电电流取决于XT90的进线端子.

PCB设计顶层,走线开窗没有显示,网络电流太大必须补锡增加电流延缓发热.

PCB设计底层,放所有贴片物料,外围尺寸限制底层单独一个DIP电解电容.

实际PCBA,外观不雅是所有器件都进行了3次拆焊接.初始设计使用散件做ATX时序调试不理想升级设计使用MCU控制,然后新PCB的DFN-8用原厂封装竟然尺寸不对,没办法再次更正,所以所有器件焊接了3次,包括边上的XT90I(2+2)和下面的5557-24PIN,XT90I(2+2)端子很贵舍不得丢弃.

====下面是监测超11小时的静态电压ADC转换数据. 所有数据没有准确值参照,我办公室只有一个FLUKE17B+非校准表,不敢谈准确值.

MCU供电4.4V均值4.44V,波动正误差0.068%,波动负误差-0.293%.这是通过转换内部1.19V换算ME6209-4.4 LDO电压.

3.3V降压输出,均值3.352V,波动正误差0.268%,波动负误差-0.626%.NDP2355输出误差抖动+MCU的ADC转换误差.

5V降压输出,均值5.063V,正误差0.166%,负误差-0.17%.NDP2355输出误差抖动+MCU的ADC转换误差.

12V电源输入,均值12.1V,正误差0.14%,负误差-0.074%.这是直流电源拉线供电,更多体现在ADC的转换误差.

综上硬件设计不谈了说说ADC数据感受,使用MCU:STC8G1K8A 的10位ADC能做到这个波动数字我还是很惊喜的,本次输出的ADC转换没有数字滤波都是一次转换输出,证明STC的10位ADC依然可以在控制和数据应用中硬抗住.原本准备上RISC-V的32位芯片,但板上可用空间实在太小,有空间都尽量给到电流走线扩展了.

603599910 · 发表于 2024-9-13 13:57:43

add 发表于 2024-9-13 11:46
不是一般的厉害，专利都有了

专利不是在ATX协议相关电路上,这是公开的.
计划申请专利是DC-DC多相大电流精准降压相关技术,直流高电压降压成12V稳定输出1440W不用散热片实现,反应速率负载调整率功率因数纹波系数内部测试都很优秀,因没有使用专业大芯片成本相对很低很低,目前看业界还没有公开相关的案例...

603599910 · 发表于 2024-9-13 14:03:22

wqwq212 发表于 2024-9-13 13:34
金黄色的是金属吗，颜色真不错。

你说的是XT60端子内空心铜柱吧? 一个端子30A额定电流60A瞬时电流,平时测试20A电流端子是感觉不到发热.

603599910 · 发表于 2024-9-13 14:14:26

jjxx60 发表于 2024-9-13 14:03
这个总共有多大功率？

特定使用用途板子很小总功率是540W,用了XT90I(2+2)端子连接线缆,额定电流是45A *12V.瞬时电流90A也就短时间1000W端子不会烧坏.这个板子不涉及大功率转换,只是把原电源的12V连接到主板和显卡.

603599910 · 发表于 2024-9-13 14:34:03

80586 发表于 2024-9-13 14:09
好复杂的样子，我之前也做过DC-ATX，是配合750W的服务器电源用的，也可以用12V的电源，只要功率够大。
控制 ...

10年前日本老DC-DC模组很多很便宜,当年用模组组过一个ATX协议电源,用DELL 12V18A电源给ITX平台使用.日本老DC-DC模组性能还行就是发热很大也.
看到过华为和中兴DC-DC拆机模组,貌似很便宜,不知发热状况如何.
PS113功能不错哈,我之前不知道这个IC一直用MCU模拟控制,也是之前案子都涉及数据和状态通讯上传和状态显示.

603599910 · 发表于 2024-9-13 15:33:01

exabslion 发表于 2024-9-13 14:38
楼主这个有卖吗？，输入端要不要拆了原来pc电源灯24pin接头引线到这个输入端，如果能做成方便的，从原电源 ...

我这个属于定制型,转接板端子专用于一个型号的电源.卖的话建议用楼上@80586的方案看看.

转接大致的样子还没有做固定治具.

603599910 · 发表于 2024-9-13 15:50:19

80586 发表于 2024-9-13 14:44
你是说3R33之类的吧，我也用它搞过ITX电源。
PS113A及相关的芯片主要是兼容性好点，要不有的主板你能点亮 ...

我这个用于公司平台属于定制型,主板都是华硕Z系列ATX大板,暂时没有发现平台不稳定现象.
做这个就是改善原PC电源各路电压不稳定的问题,我原来的案子已经在批量使用,3.3V和5V有用15A方案也有5.5A方案,3.3V和5V电流实时监测上传,峰值都没有超3A.
市场用户可能用多个HDD或者其他设备要更大电流,目前也还没有确定是否放部分方案卖一卖.

603599910 · 发表于 2024-9-13 20:23:44

exabslion 发表于 2024-9-13 15:44
问题是现在外面卖的电源方案，3.3和5v这两个都拉的很低，12v这个变成他们宣传重点，这样造成我们这样使用 ...

这个看需求,如果有需要那出一个案子在立创做SMT也是可行的.

603599910 · 发表于 2024-9-13 20:35:37

m3132427 发表于 2024-9-13 20:25
这么多接口，感觉有点多

这个正好是够基本使用哈.一个6PIN转SATA,一个5557的24PIN,4个XT60转5557的8PIN供显卡.RTX4090的12VHPWR PCIE5.0供电线是使用4根5557 8PIN电源线转接的,当然也可以定制一个XT60接俩5557 8PIN端子,这样线材管控要麻烦,线材制作也不方便.

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