又做了一款12V转ATX适配的电脑电源板

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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.

wangxiangtan2

看着很厉害的样子，

邪恶海盗

wangxiangtan2 发表于 2024-9-13 11:08
看着很厉害的样子，

+1,主要是我完全看不懂...


二○二四年九月十三日

add

不是一般的厉害，专利都有了

wjqok

感觉基础知识有待提升啊

wqwq212

金黄色的是金属吗，颜色真不错。

603599910

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...

jjxx60

这个总共有多大功率？

603599910

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.

吃烧饼喝三鹿

这个不错啊
感谢分享哈

80586

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。
控制用片PS113A就好了你还用单片机来搞，113可以过压，欠压，短路，时序都能搞定。我的那个单12V输入因为输入电源是常开，所以只供5VSB用，主输入用MOS控制
DC-DC 5V跟3V3用的华为20A的模块，5VSB用的中兴的10A模块，当时模块便宜，中兴的1.5元一片，华为是3元还是2元一片
用了好久了，用锐龙R5 2600+16G+R7 390一套没问题，前提是主电源要给力

603599910

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.

苏密

我也看不懂！！好复杂！！

603599910

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.

exabslion

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，从原电源的24pin，8pin，cpu端等直接总体输入，再在这个板重新稳压平衡，3.3v做到10安，5v做到20安，12v只要60安以上，顺带检测到电压变化的提示，我就很理想了，因为我的那台数据主机带机械硬盘已经换了好几个电源，都是12v一直没问题，但是启动时候，就有同时负载的问题，用这个板应该可以救一下

80586

603599910 发表于 2024-9-13 14:34
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 ...

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有的不行。
华为跟中兴的不要太大电流还行，正常来说5V主要是硬盘用得多点，不过我觉得5V跟3V3至少你得预留到15A才安全，因为我原来有个ATX电源就是3V3不稳定导致老是电脑自动重启，换了电源后才查到是3V3不稳定，一带负载有时能到2.9V。那俩模块发热还行，做工不错，主要是稳定。不过如果真要到20A要加风扇才行，毕竟通信机箱都是有风道散热的。
我用的是四层板子，中间两层主要为了扩流。
你要通信也可以用PS113A，你的单片机主要作通信用就好了

603599910

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.

exabslion

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 ...

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机械硬盘大户直接被电源搞死，电源会提前不稳启动不了，我已经试过保修期内质保换电源了，所以我上面想楼主出个3.3，5v大功率的方案，但是楼主是专用电源设计无法通用。

603599910

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.

亚历山大

以后用俺的洋垃圾模块来整一个玩