DIY测试ATX电源的负载仪，电脑维修好帮手

jhzfp · 发表于 2022-5-9 22:25:14

玩电子的时候，时不时的会修个电脑ATX电源，有时看起来各路输出都没问题，但装机后就是启动不了，或死机等各种毛病，最后查出还是负载能力不够。而测试ATX的带载能力比较麻烦，12V、5V、3.3V输出会互相影响，要同时加载才能比较准确地判断。受坛内某位大佬的启发，做了这个测试ATX电源的负载仪。
这个负载仪其实就是3个常用的恒流负载仪组合的一起，没什么技术含量，最麻烦的还是机盒和ATX电源24针的测试座，为此考虑了很久都不好动工。电路部分为了省事直接在小林电子那儿买了一块电子负载的PCB板，再进行各种刮割和跨接。
先说说机盒吧。

杂物中翻出一个不知什么用的DX-05电子信号仪，年代久远的物件了：

尺寸是：20×18×6cm，小了点，装不了大点的散热器，凑合着用吧。
拆下面罩，看看里面，4节一号大电池还在呢，当然是烂得一塌糊涂了：

卸下烂电池，看看当时的做工用料还是不错的，相当厚铜板的电池扣座，电路板虽然是手工焊接，但很规整。

按电池电压接上直流电源，各指示灯还能亮：

看看电路板的正面：

3CG、3DG的三极管：

以前的二极管：

指示灯的灯珠，直接焊在PCB板上：

言归正传，看看怎么整这个盒子，拆下面板后：

划线，用油性笔、铅笔和钢直尺粗略地划一下吧，我没更精密的工具了：

手电钻+切割片切割：

也没有更好的夹具，就用平口钳将就了：

再整个散热风扇的口：

稍作修整后，按上4个电压电流表试试：

机盒子基本完成。接下来整电路了。

小林电子那儿买了块电子负载的PCB板：

它的电路是这样的：

显然就这样是不能测试ATX电源的，需要动动手术改一改，改之前先要自己画个电路原理，而且我的这个电路原理图要以上面的这个图为基础，否则与PCB对不上号。
下面这个就是我自己的电路图：

主要是把原电路4个运放4个MOS管合在一起提供一路恒流电子负载，拆分成独立的3路，用来同时测试ATX电源的3个不同电压的输出能力。
增加的元件我都用红色标示了。

电源及电压基准部分，完全利用PCB板上的原有电路：

+3.3V的电子负载部分，也基本上用PCB板上的原有电路：

IC1(TL431)过来的基准电压约2.5V，经R22(51K)电阻分压后，电位器R23(10K)滑动端的电压约0～0.4V，加到运放的同相输入端作为比较器的基准电压。
检流电阻用0.05Ω的5W水泥电阻与数显电流表的检流电阻串联，按0.05Ω测算最大电流约8A，加上电流表的电阻后，实际最大电流5A多点。按这个电流值和3.3V小电压，这一路的功耗比较小，所以MOS管用的是单只的IRF640，电流电压表用的是10A10V量程的表。

+5V的电子负载部分，是在原PCB板电路的基础上加上独立的基准电压调整电路：

分压电阻和调整电位器，以及检流电阻、电压电流表都跟+3.3V的那一路相同，实际最大电流也是5A多点，不同的是用了更大功率的调整管，我这儿用的是拆机的IGBT管——G20N60，600V 20A 165W，余量应该是比较大的。

+12V的电子负载部分，也是在原PCB板电路的基础上加上独立的基准电压调整电路：

分压电阻和调整电位器跟上面的两路一样，也就比较器的基准电压是一样的。由这一路的电压高（12V），而且一般ATX电源的12V电流也相对大些，所以这一路我分配了两个相同的控制和调整电路，使用同一个电位器调整基准电压，两套相同的控制、调整电路作电子负载。这样单路的最大电流可以减半，总电流如果也是5A多点的话，单路最大电流只要2.5A左右，所以检流电阻用了两只0.1Ω5W的水泥电阻，再与电流表串联。电压电流表用的是10A30V量程的表。调整管也是用拆机的IGBT管——G20N60，600V 20A 165W，余量也是够大了。

+5VSB的负载部分，直接用两只22Ω3W的碳膜电阻并联：

图中是10Ω的电阻，实际我用的是两只22Ω3W的碳膜电阻并联，与电流表串联后，正常情况下电流约0.45A，用一个独立的钮子开关控制。

－5V、－12V和电源指示，启动开关及过热保护部分：

ATX中－5V、－12V这两路电源用得很少了，电流也是很小的，所以只是指示有无就行了。这个机子，空间小，散热器小，容易过热，为安全在这里加装了一个55℃常闭的温度开关与启动开关串联，散热器温度超过55℃时开关断开，ATX电源断电。

电路原理图基本完成后，下面就开始修改PCB板了。
原PCB板上4套相同的控制、调整电路（比较器、调整管、检流电阻）和一个基准电压电路整合成一个电子负载。我要把它分割成3套独立的控制、调整电路，所以不少地方对印刷电路铜箔进行了切割，还要有一些跨接线。

先把+3.3V这一路各元件焊接好试一试：

用维修电源对+3.3V这一路电子负载进行试验，没有问题后，继续焊接其他各路的元件。

电路板焊接完毕。接下来是散热器的问题。我这个机盒子有点小，散热是个问题。要尽可能利用空间，装尽可能大的散热器，还要安装一个散热风扇。
找来一块大功率开关电源上拆机的铝型材：

调整管直接固定在这块散热器上：

再找来一块铝板：

划线折一下：

这样放置在一起，增加散热面积：

供电电源部分：
找出一个两组12V的小变压器，用扎带固定在机盒的底板上。电源输入用一个8字电源插座，在机盒上盖的背板上开个槽，钦在里面，并用扎带固定：

接下来再整一个ATX电源的24针接口，找出一块台式电脑的ATX主板，裁下24针的接口：

修整打磨一下成这样：

这样固定安装在机盒的前面：

电脑主板是多层板，中间各层的走线不清楚，为了避免各种电源短路，安装之前要测试一下，并且在固定螺丝处加绝缘垫：

4路负载的地线汇集在一起，安装起来比较麻烦，为解决这个问题，我用了一块拆机的空气开关连接用的铜排，便于各路地线焊接，也便于大电流通过：

以上的各部分安装好的样子：

到这里总体上都差不多了，但指示灯部分的安装还比较麻烦，搭棚安装总觉得不太可靠，+5VSB这路的两个限流电阻也需要有地方安装，所以就利用还有的空间加块洞洞板，顺便装个散热风扇的温控电路。
同时，这个机子的散热器有点小，加散热风扇后还是觉得不可靠不安全，上次买了两个数显温度表，索性装一个到这个机子上监控温度。这个温度表的供电是3颗1.5V扣式电池并联供电，很费电池，顺便就在洞洞板上加装一个大约1.5V的电源为温度表供电。

这部分的电路图：

双12V电源变压器的一组给电子负载供电，另一组经整流桥整流滤波后给散热风扇电路和温度表供电。
其中温度表供电部分：

82K电阻降压限流，由于电流很小，3只二极管串联后电压基本上稳定在1.7V左右。

散热风扇电路部分：

这个电路是网上看来的，是PWM控制的温控调速电路。本来不需要这么复杂，用这个电路，一方面是想验证一下这个电路PWM控制的可行性，另一方面是洞洞板还很空充分利用一下。
这个电路中B放大器及外围电阻电容组成三角波产生电路，输出接到A放大器的同相输入端。A放大器及外围电阻、热敏电阻组成比较器。热敏电阻（NTC）检测到的温度信号接到A放大器的反相输入端，与同相输入端的三角波信号比较，在输出端产生占空比随温度变化的矩形波，控制mos管的导通时间，从而控制散热风扇的转速。经实际安装运行，这个电路的温控调速效果还不错。
电子负载的3个指示灯（LED），通过接插件连接到洞洞板上。

洞洞安装好的样子：

温度表的测温电阻和55℃常闭温度开关安装在散热器的凹槽中：

内部安装好后样子：

接下来制作面板，原来的面板是铝合金的，我没有工具可制作更漂亮的面板，所以还是充分利用原面板吧。为避免原来的标记影响，把面板倒一下使用，原来指示灯的5个孔也利用起来，3个还是安装指示灯，2个用来安装钮子开关。再打3安装电位器的孔，开一个安装温度表的方孔：

全部组装起来：

背面：

底部：

接上ATX电源测试：

各路负载调整都正常，温度表显示也正常。再进行温度试验，上图是40℃，继续加载到48℃：

51℃：

53℃：

56℃保护了，温度开关已经断开：

这个机子主要成本在4个电压电流表，约50元；PCB板9元，液晶温度表5元；其他基本上是拆机件，不计成本。

花70来元，从些又多了一个玩具。