1. Used PSU
예전 PC 에 들어가 있던 전원 공급장치를 찾고 있었습니다. 왜냐하면, ADS-B 리시버들을 운용하는데 있어, USB 5V, Barrel Power Jack 12V 등, 다수의 전원을 한곳에서 공급할 필요가 있어서 입니다. 그렇지 않으면, 멀티탭 + USB 5V 전원 장치 + 12V 어뎁터 등, 수많은 전원 공급장치가 한곳에 위치하게 됩니다. 아래 사진은 예전에 운용했을 때의 어수선함.
* Hardware | 전파를 copy 해주는 Multicoupler
항공기가 발산하는 위치신호를 받는 ADS-B 리시버를 4개 운용하고 있는데, 여기에 필요한 전원 어뎁터만 해도 아래와 같이 필요하게 됩니다. 12V 전원이 3개, 5V USB 가 3개네요.
* Multicoupler (MCA204M/T) : 12V
* Network Switch (Netgear GS108E) : 12V
* FlightAware : 5V Micro-USB
* Radarbox24 : 5V Micro-USB
* planefinder : 12V
* Flightradar24 : 5V Micro-USB
멀티탭 + 각각의 어뎁터 조합이면, 전원 코드만 해도 복잡해 집니다. 여기서 사용하지 않는 PSU 를 사용하기로 합니다.
2. 250W Power
mini-ATX 에 사용되었던 PSU 를 찾았습니다.
12V 에 16A를 사용 가능하고, 5V 에 12A 가능 입니다. ADS-B 리시버들이 Raspberry Pi 를 활용하는 경우가 많아서, 전류량도 충분해야 하는데, 5V Micro-USB 기기가 3A 씩 들어간다 해도 4대는 운용할 수 있습니다.
슬림한 PSU 라서 자리도 적게 차지합니다.
외형의 치수를 측정해 놨습니다. 높이 : 6.45cm
너비 : 8.35cm
뚫려 있는 홀 : 3mm
홀과 외측까지 거리 : 13mm
윗쪽 짧은 구간 : 6mm
윗쪽 겉에서 : 15mm
이렇게 측정해 놓은 이유는, 3D printing 을 이용하여, 연결 단자들의 housing 을 만들기 위함이었습니다.
3. Disassembly
먼지가 많이 쌓여 있어서, 나사 4개를 풀어 뚜껑을 열고 fan 도 살펴 봅니다. 12V / 0.23A 사양으로, 지속적으로 PSU 에서 12V 를 사용하게끔 되어 있으니, power bench 제작시 따로 load 를 거는 저항이 필요한데, fan 이 있으니 별도 load 는 필요 없어 보입니다. 0.23A 를 소모하는 지라, 소음은 조용한 장소에서 조금 나겠네요.
슬림용이라 구성품은 그리 많지 않습니다.
공기를 빨아들여서 기판과 소자에 바람을 불어 넣는 방식입니다. 저는 바람을 뽑아 내는 방식으로 바꾸겠습니다. 조립시에 뒤집어서 조립하면 됩니다. 바람을 부딪치게 하면 소자에 바람이 충돌하면서 내는 소리로 소음을 발생 시키므로, 내부에서 공기를 빨아들이고 뱉어내는 방식으로 바꿀 예정입니다.
220V 입력 전원에서 12V / 5V / 3.3V 등으로 변환하는 기능을 위한 소자로 덮혀 있고, IC 는 이를 조정하는 것으로 구성되어 있습니다. 그래서 IC 가 그렇게 많지 않습니다. 그냥 넘어가면 아쉬우니, 그 중에서 보이는 두 개를 조사해 봤습니다.
TNY275PN 은, AC/DC off-line switching power supply IC 라고 합니다.
Key specs:
+------------------------+------------------------------------------+
| Parameter | Value |
+------------------------+------------------------------------------+
| Manufacturer | Power Integrations |
| Family | TinySwitch-III |
| Function | AC/DC Off-Line Switcher |
| Internal MOSFET | 700V, 19 ohm RDS(on) |
| Max current | 560 mA |
| Switching frequency | 132 kHz |
| Output power (universal)| 11.5W (85-265 VAC) |
| Output power (230V) | 15W (230 VAC) |
| Package | DIP-8 (through-hole) |
| Control scheme | ON/OFF |
+------------------------+------------------------------------------+
Package suffix guide:
+--------+---------------------------+
| Suffix | Package |
+--------+---------------------------+
| PN | DIP-8 (through-hole) |
| GN | SMD-8 (surface mount) |
| PG | DIP-8 (variant) |
+--------+---------------------------+
밑부분에 보이는 '72021G' 문자는, 생산일/lot 코드로 보이며, 2021년 20번째주의 생산분으로 보입니다. 이 칩의 역할로는 다음이 있습니다.
- Complete SMPS controller with integrated high-voltage MOSFET
- Commonly found in phone chargers, small adapters, LED drivers, standby power supplies, set-top boxes, etc.
- Uses simple ON/OFF control — no loop compensation needed
- Includes built-in thermal shutdown and current limiting
DIP-8 pinout:
+----v----+
D -->| 1 8 |--> D
D -->| 2 7 |--> D
D -->| 3 6 |--> D
EN -->| 4 5 |--> S
+---------+
D = Drain (pins 1-3, 6-8 internally connected)
EN = Enable / Under-Voltage
S = Source
Pin 5-8 (Drain) 은 PCB 와 연결되어 히트싱크 역할도 한다 합니다.
WT7510 (full part number WT751002) 는, Weltrend Semiconductor (Taiwan) 가 생산한 PC Power Supply Supervisor IC 입니다. 'J31A5' 마킹은 생산일/lot 코드로 보입니다.
PC ATX 파워 서플라이의 전압 레일을 모니터링하고 보호하는 역할을 합니다. 3.3V, 5V, 12V 레일의 과전압 및 저전압 상태를 감시하며, 메인보드로 보내는 'Power Good' 신호를 제어합니다.
Key specs:
+-------------------------+--------------------------------+
| Parameter | Value |
+-------------------------+--------------------------------+
| Manufacturer | Weltrend Semiconductor (Taiwan)|
| Function | PC PSU Supervisor / Monitor |
| Supply voltage (VCC) | 4V - 15V |
| Operating temp | -40 to +125 C |
| Package | DIP-8 or SOIC-8 |
| Supply current | ~1 mA |
+-------------------------+--------------------------------+
Monitored voltage thresholds:
+-------+------------------+-------------------+
| Rail | Over Voltage (V) | Under Voltage (V) |
+-------+------------------+-------------------+
| 3.3V | 3.7 - 4.1 | 2.0 - 2.4 |
| 5V | 5.7 - 6.5 | 3.3 - 3.7 |
| 12V | 12.8 - 13.9 | (not monitored) |
+-------+------------------+-------------------+
Pinout:
+----v----+
PGI --| 1 8 |-- PGO
GND --| 2 7 |-- VCC (12V in)
FPL_N --| 3 6 |-- V5 (5V in)
PDON_N --| 4 5 |-- V33 (3.3V in)
+---------+
Pin functions:
+--------+--------+-------------------------------------------+
| Pin | Name | Description |
+--------+--------+-------------------------------------------+
| 1 | PGI | Power Good Input |
| 2 | GND | Ground |
| 3 | FPL_N | Fault Protection Latch (open drain out) |
| 4 | PDON_N | Protection detector ON/OFF control |
| 5 | V33 | 3.3V rail monitor input |
| 6 | V5 | 5V rail monitor input |
| 7 | VCC | Supply voltage / 12V monitor input |
| 8 | PGO | Power Good Output (open drain out) |
+--------+--------+-------------------------------------------+
주요한 동작으로는 다음과 같습니다.
- 3.3V, 5V, 12V의 과전압(OVP)을 감시
- 3.3V, 5V의 저전압(UVP)을 감시
- 이상 감지시, FPL_N이 HIGH로 래치되고, PGO가 LOW로 전환 (메인보드에 전원 이상을 알림)
- PGO는 "Power Good" 신호를 출력하기 전에 300ms의 지연 시간이 있슴
- PDON_N이 HIGH가 되면 Fault 래치가 리셋 (2.4ms 지연)
이 칩은 ATX PC 파워 서플라이 내부에서 매우 흔하게 사용된다고 합니다. 교체가 필요한 경우, DIP-8 패키지(접미사 N080WT) 또는 SOIC-8 패키지(접미사 S080WT)의 WT751002로 검색되는 chip 을 사용하면 된다고 하네요.
정류 소자와 필터들.
4. Power Check
녹색인 PowerOn 선과 GND 를 연결하여 전원을 키고, 각 선의 전압이 잘 나오는지 확인해 봅니다. 우선 노란선의 12V 와 GND 를 연결해 보니, 12V 잘 나오고 있습니다.
빨간선과 GND 를 연결하니, 5V 라인도 문제가 없습니다.
당장 사용할 일은 없겠지만, 주황색과 GND 를 연결하여, 3.3V 도 확인해 봅니다.
PSU 자체는 전혀 문제 없다는 것을 확인 했습니다.
5. Power Interface Parts
기존의 Molex 케이블을 활용할 수 없고, USB 단자와 Barrel Power Jack 만 나와 있는 방식으로 만들 것이기에 자리를 차지하지 않고 많은 USB 를 수용할 수 있는 2단짜리 USB 를 구입합니다.
* 10Pcs Double USB Type A Female Solder Jacks Connector PCB Socket USB-A type 90 Degrees 4pins
잘 도착.
중간의 두 pin 들은 data 통신용이기에, 양쪽 끝단의 pin 들만 사용할 예정입니다.
12V 용 전원 플러그는 아래 사양을 사용합니다. 5.5x2.1mm 입니다.
* 10pcs DC-005 DC Power Jack Socket Connector DC005 5.5*2.1mm 5.5x2.1mm Right Angle PCB Mount Terminal
예전에 Arduino Duemilanove 를 만들어 볼때 구입해 놓은 것이 딱 3개 남아 있었습니다.
* Hardware | Arduino 를 DIY 해보자 - 3
여기 저기에 사용하다 보니, 이제 없네요. 나중에 추가 구입해 놔야겠습니다.
6. Output Panel
3D printing 으로 만드려 했으나, 몇 년이 지나가 버렸습니다. 가지고 있던 만능 PCB 기판으로 만들기로 합니다. 디자인은 포기하고 기능만 가능하게끔 하려 합니다. 크기에 맞게 절단합니다.
USB 포트와 Barrel Power Jack 이 안착될 수 있게 구멍을 넓혀서 자리를 잡아 줍니다.
2.54mm pitch 이어서, USB 의 4개 pin 들만 맞고, 다른 단자들은 하나도 맞지 않습니다. 드릴로 구멍을 넓혀 줍니다.
전원선은 18AWG 규격이 대부분이고, 구리선이 굵어서 2.54mm 단자에 납땜시 고정이 잘 안될 수 있습니다. 그래서 스테이플러 심을 이용하여 자리를 잡을 수 있도록 연장 구조를 만들어 줍니다.
USB 의 GND 는, 외피 쉴드캔과 연결될 수 있도록 방향을 잡았습니다.
PSU 의 전선을 댕강 잘랐습니다. 더 짧게 자르고, 사용하지 않는 3.3V 는 없애도 괜찮지만, 나중에 3D printing 으로 정리할 때, 추가 기능이 필요해 질 수도 있어, 가능한 길게 남겨 놨습니다.
PowerOn 라인은 GND 와 조명등에 사용하는 연결구에 한꺼번에 묶어 놔서, 스위치 없이도 전원만 들어오면 켜지도록 하였습니다. 합선을 방지하고자 사용하지 않는 전선뭉치는 일단 캡톤 테이프로 말아 놨습니다. 5V 는 빨간선, 12V 는 노란선 입니다.
안정적인 사용을 위해, 각 선은 공유하지 않고, 모두 개별로 납땜 하였습니다.
3D printing 이 아니니... 그냥 캡톤테이프 덕지덕지. 완성.
6. Central Power Station
모든 단자들을 꼼꼼하게 통전 확인 했습니다. 그 후에 5V 와 12V 를 각각 연결했습니다. Flightradar24 는 기기 변경이 필요해서 스웨덴드로 보냈습니다. 깔끔하지는 않지만, 모두 정상 동작 합니다. 하나의 PSU 로 모든 기기를 커버하게 되었습니다.
Green + GND 로 자동 켜지게 했습니다.
5V Micro-USB 와 12V Barrel 연결을 이렇게 하면 됩니다.
5년 걸렸습니다.
FIN
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