Przeróbka zasilacza ATX (np. Chieftec, Delta) na ładowarkę akumulatorów samochodowych – zmiana dławika, napięcia i CC/CV

Pytanie

przeróbka zasilacza ATX na ładowarkę do akumulatorów samochodowych poprzz inne wlutowaniw dławika

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Sama „podmiana” lub dolutowanie dławika w zasilaczu ATX NIE uczyni z niego pełnoprawnej, bezpiecznej ładowarki do akumulatorów samochodowych.
• Aby uzyskać prawidłowe 14,2-14,4 V (CV) oraz kontrolę prądu (CC), trzeba dodatkowo: zmodyfikować pętlę sprzężenia zwrotnego/układ regulacji, zapewnić ogranicznik prądowy, dodać układy zabezpieczające i spełnić wymagania charakterystyki 3-etapowego ładowania Pb-acid.
• Dławik jest potrzebny jedynie jako element filtru lub (w bardziej rozbudowanej wersji) części konwertera CC/CV – sam w sobie nie rozwiązuje problemu.

Szczegółowa analiza problemu

1. Topologia ATX a potrzeby ładowarki
   • Starsze ATX mają tzw. grupową regulację: feedback pobiera napięcie z linii +5 V; linia +12 V nie jest precyzyjnie regulowana.
   • Nowsze ATX typu „single-rail 12 V” regulują już +12 V i są łatwiejsze do przeróbki, ale nadal wymagają zmiany poziomu napięcia i wprowadzenia CC/CV.

2. Podwyższenie napięcia do ~14,4 V
   a) Modyfikacja sprzężenia zwrotnego:
   – zlokalizuj kontroler (TL494, SG6105, KA7500, lub układy wielofunkcyjne CM6800/LM339).
   – zmień dzielnik rezystorowy tak, aby napięcie referencyjne odpowiadało 14,4 V na linii 12 V (przykład: R1 2 kΩ, R2 18 kΩ → Vout ≈ 14,4 V dla TL494 z Vref 2,5 V).
   – odłącz sense z +5 V (jeśli występuje) lub obciąż ją rezystorem/żarówką ~5 Ω-10 Ω/10 W, aby pętla pozostała stabilna.
   b) Sprawdź dopuszczalne napięcie kondensatorów wyjściowych (≥16 V, lepiej 25 V) i mostka/diod Schottky (+20 % rezystancji cieplnej).

3. Kontrola prądu ładowania (CC)
   • Wariant prosty: szeregowa żarówka 12 V/55 W ≈ 4,5 A jako element PTC – tanie, ale „brutalne”.
   • Wariant poprawny: shunt 0,05 Ω + wzmacniacz operacyjny (np. LM358) sterujący bramką MOSFET-a w roli regulatora prądowego.
   • Wariant modułowy: gotowa przetwornica CC/CV (XL4016, ZK-4KX, DPS5005) zasilana z niezmodyfikowanej linii +12 V – najmniej inwazyjne rozwiązanie.

4. Rola i dobór dławika
   • W ATX dławik wyjściowy (typowo 50–200 µH) wraz z kondensatorem filtruje prąd pulsujący z prostownika synchronicznego.
   • Po podniesieniu napięcia i/lub prądu liniowego może wystąpić nasycenie rdzenia – wtedy:
   – dobierz rdzeń proszkowy lub ferrytowy EE/ETD o prądzie ≥ Ipk:
   \( I_{pk} = I_{avg} + \frac{ΔI}{2} = I_C + \frac{V_{out}(1-D)}{L·f_s} \)
   – zmniejszenie liczby zwojów (~20 %) podnosi napięcie w układzie grupowej regulacji, ale jest to metoda „na czuja” i może rozjechać stabilizację pozostałych szyn.
   • Dodatkowy dławik w szereg z linią +12 V (10-50 µH, prąd ciągły ≥ 10 A) poprawia filtrację, ogranicza prądy udarowe i chroni akumulator, lecz nie zastąpi CC/CV.

5. Charakterystyka ładowania Pb-acid
   – Faza BULK: prąd 0,1 C … 0,3 C do osiągnięcia 14,4 V.
   – Faza ABSORPTION: napięcie stałe (14,4 V) przy spadku prądu do ~0,02 C.
   – Faza FLOAT: 13,6-13,8 V długoterminowo.
   Brak tych faz skraca żywotność ogniw i zwiększa ryzyko gazowania.

6. Zabezpieczenia
   – OVP (crowbar ~15 V na linii 12 V).
   – OTP (termistor NTC przy radiatorze MOSFET-ów).
   – Odwrotna polaryzacja (dioda Schottky 40–60 A lub przekaźnik z czujnikiem napięcia).

7. Testy
   – Syntetyczne obciążenie 12 V/21 W + 12 V/55 W ‑ sprawdzenie stabilności przy 25 % i 75 % prądu znamionowego.
   – Oscyloskop: tętnienia < 100 mV pp przy 5 A.
   – Termowizja albo termopara na dławiku i MOSFET-ach < 100 °C.

Aktualne informacje i trendy

• ATX z konwerterami DC-DC na 3,3 V/5 V („Haswell ready”) – regulują już 12 V, więc przeróbka sprowadza się do korekty dzielnika + dodania CC/CV.
• Popularne moduły CC/CV (ZK-4KX, DPS5005) umożliwiają cyfrowe ustawienie prądu i napięcia, co szybko zamienia ATX w ładowarkę warsztatową.
• Coraz częściej stosuje się mikrokontrolery STM32/PIC do sterowania ładowaniem (monitorowanie temperatury akumulatora, kompensacja temperaturowa – –0,03 V/°C/cell).
• Normy: IEC 60335-2-29 (ładowarki akumulatorowe), IEC 62619 (LiFePO₄) – trend ku pełnej certyfikacji gotowych urządzeń.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Analogia: ATX to „polifazowa przetwornica impulsowa” z twardo zdefiniowanym napięciem; dławik jest jak amortyzator w aucie – wygładza drogę, ale nie zmieni prędkości jazdy (napięcia) ani nie zastąpi hamulców (zabezpieczeń).
• Wzór doboru indukcyjności wyjściowej w trybie ciągłym:
\[ L{min} = \frac{V{out}·(1-D)}{ΔI·fs} \]
przy \(V_{out}=14,4 V\), \(I=10 A\), \(ΔI=0,3·I\), \(f_s=40 kHz\) → \(L\{min}\approx 40 µH\).

Aspekty etyczne i prawne

• Praca na otwartym, sieciowym zasilaczu grozi porażeniem 325 V DC – obowiązkowa separacja galwaniczna, rękawice ESD i rozładowanie kondensatorów.
• Zgodnie z Dyrektywą LVD/EMC każda przebudowana ładowarka, wprowadzana na rynek, wymaga ponownych badań bezpieczeństwa i kompatybilności.
• Ryzyko eksplozji akumulatora przy przeładowaniu (uwolnienie H₂).

Praktyczne wskazówki

1. Jeżeli nie masz doświadczenia – uprość projekt: +12 V ATX → moduł CC/CV → akumulator.
2. Utrzymuj minimalne obciążenie 5 V (rezystor 5 Ω/20 W), aby pętla ATX była stabilna.
3. Doprowadź przewody wyjściowe min. 4 mm², zaciski śrubowe M6, a całość umieść w metalowej obudowie z uziemieniem PE.
4. Dodaj wentylator z czujnikiem temperatury (PWM) – długie ładowanie = wysoka średnia strata mocy.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Zmiana dławika i podniesienie napięcia w układzie grupowej regulacji potrafi „rozjechać” 3,3 V/5 V (16-18 % wzrost). Bez dodatkowych obciążeń lub przetwornic DC-DC te linie mogą przekroczyć 6 V – ryzyko OVP shutdown.
• Współczesne ATX mają zabezpieczenie OCP na 12 V; ciągły prąd > 18-25 A może wyłączyć zasilacz mimo poprawnej regulacji.
• Elektrolity wyjściowe 16 V/105 °C bywają „na styk”; przy 14,4 V i 60 °C ich żywotność spada wykładniczo.

Sugestie dalszych badań

• Implementacja ładowarki CC/CV z mikrokontrolerem i pomiarem rezystancji wewnętrznej akumulatora (metoda EIS).
• Zastosowanie topologii rezonansowej LLC dla wyższej sprawności i mniejszych tętnień.
• Badanie wpływu ripple-current < 30 mA rms na korozję kratki Pb-Ca.

Krótkie podsumowanie

Modyfikacja zasilacza ATX poprzez samo „inne wlutowanie dławika” to za mało, by uzyskać bezpieczną ładowarkę samochodową. Trzeba jednocześnie:
– podnieść napięcie do 14,4 V,
– dodać precyzyjną kontrolę prądu i faz ładowania,
– zapewnić solidne zabezpieczenia elektryczne.

Najprościej zrobić to łącząc niezmienioną linię +12 V ATX z gotowym modułem CC/CV lub projektując osobny kontroler na TL494/UC384x. Prawidłowo dobrany dławik poprawi filtrację i ograniczy prądy udarowe, ale nie zastąpi układu regulacji. Jeśli więc nie dysponujesz odpowiednim doświadczeniem, zakup profesjonalnej ładowarki lub wykorzystanie dedykowanego modułu DC-DC okaże się szybsze, bezpieczniejsze i… często tańsze.