Zasilacz ATX – jak podnieść napięcie 12V do 13,6V? Przetwornica boost, dławik, modyfikacja

Pytanie

Jak za pomocą dławika zwiększyć napięcie 12V na 13,6V w zasilaczu ATX

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Sam dławik nie jest w stanie podnieść stałego napięcia 12 V do 13,6 V w zasilaczu ATX.
• Potrzebny jest układ aktywny:
  • zewnętrzna przetwornica DC-DC boost, lub
  • modyfikacja pętli sprzężenia zwrotnego zasilacza, w której dławik pozostaje elementem filtru, a nie „podnośnikiem” napięcia.

Szczegółowa analiza problemu

1. Dlaczego sam dławik nie wystarczy

Dławik (L) w ustalonych warunkach DC prezentuje znikomą rezystancję. Bez cyklicznego przełączania prądu (klucz MOSFET + układ PWM) nie wygeneruje różnicy potencjałów wyższej niż wejściowa. Dławik może:
• magazynować energię w polu B,
• ograniczać tętnienia prądu,
ale nie „dokłada” 1,6 V do napięcia stałego.

2. Rozwiązanie A – zewnętrzna przetwornica boost (rekomendowane)

1. Podłącz linię +12 V ATX → wejście modułu boost (np. MT3608, XL6009, LM2577, LTC3891, itp.).
2. Ustaw potencjometrem 13,6 V (±0,1 V) na wyjściu.
3. Dobierz moduł do wymaganej mocy:
   I_out = P_obc / 13,6 V. Przy sprawności η≈90 % prąd z linii 12 V wyniesie ≈ I_out·(13,6/12)/η.
4. Dodaj kondensatory 220 µF / 25 V na wejściu i wyjściu modułu w celu zmniejszenia zakłóceń.
5. Test obciążeniowy 25 %, 50 %, 100 % mocy – obserwuj temperaturę dławika i MOSFET-a (≤ 100 °C).

Przykładowe obliczenie indukcyjności dla własnoręcznie budowanego boosta:
f_sw = 150 kHz, I_out = 5 A, ΔI_L = 0,3 I_out, D = (V_out–V_in)/Vout ≈ 11,8 %.
\[L ≈ \frac{V{in}\,D}{ΔIL·f{sw}} = \frac{12 V·0,118}{1,5 A·150 kHz} ≈ 6,3 µH\]
Dobieramy rdzeń, który przeniesie ≥ 5 A bez nasycenia (np. toroid T106-26 nawijany drutem fi 1 mm).

3. Rozwiązanie B – modyfikacja zasilacza ATX (tylko dla zaawansowanych)

1. Zidentyfikuj kontroler (TL494, KA7500, SG6105, ICE…); odczytaj notę katalogową.
2. Znajdź dzielnik sprzężenia zwrotnego z napięcia +12 V → pin FB.
3. Zwiększ napięcie odniesienia poprzez zmianę rezystancji:
   V_out = V_ref·(1 + R_upper/R_lower).
   Dla TL494 (V_ref = 2,5 V):
   R_ratio dotychczas = (12/2,5)−1 = 3,8.
   Docelowo: R_ratio13,6 = (13,6/2,5)−1 = 4,44 → wzrost o ≈ 17 %.
4. W praktyce: zmniejsz R_lower lub zwiększ R_upper o ~17 % (np. dolutuj trymer 2–5 kΩ).
5. Sprawdź:
   • napięcia 3,3 V i 5 V – wzrosną proporcjonalnie; mogą przekroczyć tolerancję!
   • próg OVP (typ. 13,4–14,0 V). Jeśli zajdzie potrzeba, przesuń go (dokumentacja!).
6. Zmierz tętnienia oscyloskopem; zweryfikuj stabilność (brak drgań pętli).
7. Oceń termikę MOSFET-ów i diod – przy 13,6 V moc strat wzrasta ~15 %.
8. Dodaj bezpiecznik 10 A i PTC/NTC na wyjściu +12 V.

Aktualne informacje i trendy

• Gotowe moduły boost w oparciu o XL4015/XL6009 kosztują < 20 PLN, osiągają η ≈ 92 % przy 150 kHz, 5 A.
• Zasilacze ATX nowszego standardu ATX12VO regulują tylko 12 V, co upraszcza modyfikację (jedna linia).
• Pojawiają się moduły z układami GaN (np. LMG1210) umożliwiające > 1 MHz, mniejsze dławiki.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Dławik w boost pełni rolę „sprężyny”: gromadzi energię przy włączeniu MOSFET-a, oddaje ją gdy tranzystor jest off, podnosząc napięcie.
• Ochrona OVP w ATX jest zwykle realizowana przez porównywacz TL431 + tranzystor OR-ing. Zmiana progu > 14 V wymaga korekty dzielnika 12 V-OVP.
• Różnica 1,6 V to tylko 13 %, więc współczynnik wypełnienia D będzie niski, co podnosi sprawność.

Aspekty etyczne i prawne

• Praca wewnątrz ATX naraża użytkownika na 320 VDC w sekcji PFC – obowiązuje odłączenie od sieci i rozładowanie kondensatorów.
• Zgodnie z PN-EN 60950-1 po modyfikacji zasilacz traci deklarację CE producenta; ponosisz odpowiedzialność za bezpieczeństwo.

Praktyczne wskazówki

• Jeśli urządzenie odbiorcze (np. radiotelefon) wymaga 13,6 V ± 0,4 V, sprawdź, czy akceptuje 12,6 V (górna tolerancja ATX). Często nie trzeba modyfikacji.
• Do ładowania akumulatora 12 V AGM użyj algorytmu CC/CV 14,4 V/13,6 V; sam „podniesiony” ATX nie zapewni prawidłowego profilu ładowania.
• Unikaj tanich modułów o deklarowanych 10 A bez radiatora – w praktyce 3–4 A.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Zwiększenie napięcia w ATX pogarsza współczynnik tętnień 5 VSB – niektóre płyty główne mogą tego nie tolerować.
• W starszych ATX z transoptorowym sprzężeniem zwrotnym + TL431 regulowany jest 5 V, a 12 V jest „pływające”. Modyfikacja tylko 12 V wymaga relokacji pętli.

Sugestie dalszych badań

• Analiza impedancji pętli (loop gain) po modyfikacji – użyj metody injection-point (Bode 100/Omicron).
• Testy emisji EMI po wstawieniu modułu boost – zgodność z CISPR 32.
• Rozważ implementację synchronicznego boost (dwukierunkowego) na potrzeby buforowania z akumulatorem (UPS 12 V).

Krótkie podsumowanie

Podniesienie 12 V do 13,6 V nie jest możliwe przy pomocy samego dławika. W praktyce stosuje się:

1. Gotowy lub samodzielnie zbudowany moduł boost DC-DC – najbezpieczniejsze i najszybsze.
2. Modyfikację sprzężenia zwrotnego zasilacza ATX – możliwą, lecz ryzykowną, wymagającą znajomości SMPS.
   W obu przypadkach dławik jest tylko częścią większego układu, a kluczem do sukcesu są sterowanie PWM, dobór elementów i staranne pomiary.