“大头机，2007年前的电脑虽然都退出了历史舞台，堆放在学校仓库里面那么多的AXT电脑电源完全可以修旧利废，我们要挖潜充分利用起来，让它们再现青春”。实践中心主任田国华看到数百台老电脑不无怜惜的同身边的老师说道。
此番话，深深地点痛了电工电子实验室的教师们，决心按照实践中心领导的意见，积极行动起来，立刻成立了三人研发小组。针对AXT电脑电源研发改造的问题进行了原理分析与研讨。大家知道，ATX电源（见原理图1）有3.3V、5V、±12V等多路电压输出，其中3.3V电源输出额定电流16A，功率52W；5V电源输出额定电流21A，功率105W；+12V电源输出额定电流17A，功率204W。具有电源功率强大、电压范围宽等优点。研发小组集思广益，触类旁通，举一反三，制定了AXT电脑电源发挥新功能、再现青春的设计方案，即改造成具有多源、1.2～12V的可调稳压电源和T12恒温电烙铁功能的新型实验仪器，并将其投入到实践教学的实验实训当中去。
图1 ATX电源原理图
1、多源、可调稳压电源的设计改造
根据原AXT电源多种输出电压的特点及常用电器供电电压需求，在保留常用5V固定供电电压不变，改造设计为USB输出电源，它既可以为常用设备供电，也可以作为充电电源如手机等USB接口设备充电。
对于原12V的输出电压端，将其改造设计为多源、1.2V~12V可调稳压电源，电流3A,可满足其它小家电的供电需求。根据设计方案，增设了以LM2596芯片为核心的大电流调压模块、调压旋钮及电压显示单元等（见方框图2）。
图2 ATX电源改造方框图
研发小组根据改造设计方案进行了任务分工，三位老师各尽所长，各施其能，张端阳和陈东亮老师负责电路板整理和布线设计；由张亚军老师负责电路原理的设计、电路板的制作以及控制面板布局设计（见图3-8）。
张亚军老师根据电路板大小、输出端子、调压旋钮、电压表、启动开关、开机指示灯等各器件位置进行了更人性化的布局。设计好各个器件的安装位置后，遇到的的问题是在原AXT电脑电源外壳进行开孔作业，由于，对安装孔尺寸精度和外观质量要求较高，采用了工程训练中心数控铣床进行了加工。
图3 各行其职，分工合作
图4 USB接口及调压旋钮3D电路板
图5 电压表电路原理
图6 电压表电路板
图7 电压表3D电路板
图8 控制面板开孔分部
经过三十多天的设计改造完成后，研发小组对AXT电脑电源新增功能进行了严格的测试，研发小组共改造制作了80个多源可调稳压电源（见图9）。
图9 改造后的多电源、可调稳压电源
2、加装T12恒温电烙铁的设计改造
研发小组根据市场上的T12电烙铁具有升温快、经久耐用等优点，且对供电电源的功率及稳定性有较高要求，而AXT电源刚好具备了这一特点。
考虑到电烙铁主要用于维修设备仪器，故障设备大多数无法自供电源，于是，研发小组保留原AXT电源的1组5V作为USB输出电源，加装可调直流稳压电源，使电烙铁与可调直流稳压电源共存，充分发挥AXT电源强劲的优势。
因此，研发小组将T12恒温电烙铁的控制主板应用单片机进行精准控制。电路原理：主要由单片机STC15W408AS-20主控芯片、OLED显示电路、功率驱动电路、TL431稳压电路、编码器驱动电路，电压检测电路、休眠控制电路、加热指示电路、温度控制电路等组成（图见10）。
图10 T12恒温电烙铁电路原理图
其中，单片机STC15W408AS-20的功能不言而喻是T12恒温电烙铁的大脑，接收分析、计算来自各传感器的信号，并发出控制指令。显示电路OLED用来显示电烙铁的实时温度及设定温度，同时，是T12恒温电烙铁的显示器。
功率驱动电路，由三级管Q2、MOS管U4等组成，由于T12恒温电烙铁采用的是矩形脉冲精准控制，通过控制脉冲数量可实现精准的温度控制。
稳压电路TL431是为稳压电源U6提供5V电压进行采样检测，即检测VCC对单片机8脚的供电电压是否正常。
编码器驱动电路采用了EC11编码器，可无限旋转，旋转同时产生正向或反向脉冲，通过单片机检测脉冲方向及数量来设置相应的参数，实现功能选择、温度控制、智能唤醒等功能。
电压检测电路是由电阻R9、R11组成的串联分压电路，检测AXT电源的供电电压，当电压过高或过低时（由单片机2脚进行比较检测）通过6脚的蜂鸣器驱动电路发出报警提示。
休眠控制电路是根据单片机接收电烙铁头的温度信号，通过9脚SEEP输出高低电平，控制二极管D3上的电压，控制电烙铁头的温度检测电压，使电烙铁休眠或唤醒。
加热指示电路由电阻R13及LED指示灯组成，通过接收SI9435功率MOS管的输出脉冲，使LED发光，当功率MOS管工作时，LED灯闪烁发，当烙铁头温度达到或休眠时，LED熄灭。
温度控制电路由运算放大芯片SGM8551组成的放大电路组成，将接收的烙铁头温度信号进行反向比例运算放大后，送到单片机的20脚，进行模数转换运算，控制T12恒温电烙铁功率输出（见图11）。
图11 T12恒温电烙铁
改造成功的这批多源、可调稳压直流电源和T12恒温电烙铁，目前，已陆续投入到了实践教学中，为上课师生提供了更便捷、有效、多元的实践教学环境，是实践中心开源节流,务实践行的一个范例。
研发小组通过对AXT电源的改造，开拓了实践创新的好思路，锤炼了真本领，夯实了基本功，凝聚了团队新合力。
另外，对于有兴趣的师生可以参照本文的设计自行改造老电脑电源，实践中心愿提供热忱的服务和细心的指导。
（图、文/陈东亮 张亚军）
