Электропитание
Нашли ошибку? Сообщите нам ...Комментировать: USB-разъём в лабораторном блоке питанияРаспечатать: USB-разъём в лабораторном блоке питания

USB-разъём в лабораторном блоке питания



Лабораторные блоки питания (БП) с регулируемым выходным напряжением обычно используют только для отладки и ремонта радиоэлектронной аппаратуры, для питания устройств на постоянной основе их применяют редко. Это связано с тем, что на выходе такого БП может быть случайно установлено повышенное напряжение, опасное для подключённой нагрузки.

Для расширения функциональных возможностей лабораторного БП предлагаю оснастить его USB-розеткой, к которой можно подключать различные мобильные устройства для их питания и зарядки встроенных в них аккумуляторов. Чтобы избежать повреждения такой нагрузки, в БП следует встроить коммутатор, автоматически подключающий эту розетку к стабилизатору только в том случае, если на его выходе установлено напряжение, близкое к 5 В. Коммутатор целесообразно встраивать в БП с плавно регулируемым выходным напряжением, в которых затруднительно или нежелательноустанавливать дополнительный линейный или импульсный стабилизатор, рассчитанный на выходное напряжение 5 В при токе нагрузки не менее 0,5 А.

Схема коммутатора представлена на рис. 1, а схема его подключения к БП - на рис. 2 (здесь A1 - электронный стабилизатор напряжения лабораторного БП, A2 - описываемое устройство, C1 и C2 - фильтрующие конденсаторы).

Рис. 1

Рис. 2

На микросхеме DD1 (см. рис. 1) собран формирователь управляющего коммутатором сигнала. Элемент DD1.1 использован в качестве двухпорогового компаратора напряжения [1]. Если выходное напряжение стабилизатора A1 находится в интервале 5,2...5,6 В, на выходе элемента DD1.1 присутствует лог. 1. При плавном изменении напряжения на входах триггерный эффект при переключении уровней напряжения на выходе DD1.1 выражен слабо, поэтому управляющий сигнал проходит ещё через три логических элемента, включенных инверторами. Когда на выходе DD1.1 - лог. 1, на выходе DD1.2 - лог. 0, а на выходе включённых параллельно элементов DD1.3 и DD1.4 - лог. 1. При этом транзисторы VT2 и VT3 открыты, и на подключённую к розетке XS1 нагрузку поступает напряжение около 5 В (о его наличии сигнализирует светодиод HL2).

Если потребляемый нагрузкой ток превышает 80 мА, что обычно соответствует режиму зарядки встроенного в мультимедийный аппарат аккумулятора, то падения напряжения на резисторе R7 оказывается достаточно для открывания транзистора VT1, он открывается и включённый в его коллекторную цепь светодиод HL1 светится. Если же напряжение на выходе стабилизатора меньше 5,2 или больше 5,6 В, то навыходе элемента DD1.1 устанавливается лог. 0, на выходе DD1.2 - лог. 1, а на выходах DD1.3, DD1.4 - лог. 0, поэтому транзисторы VT2 и VT3 закрываются, нагрузка обесточивается и светодиоды гаснут.

На транзисторе VT4, резисторе R13 и стабилитроне VD5 собран параллельный стабилизатор, который защищает нагрузку от повышенного напряжения в случае неисправности управляющих узлов. Конденсаторы C3, C4 снижают чувствительность элемента DD1.1 к помехам, а также предотвращают его самовозбуждение. Наличие резистора R4 делает регулировку порогов срабатывания DD1.1 подстроечными резисторами R3, R5 более плавной. Диод Шотки VD4 уменьшает рост напряжения на резисторе R7 при увеличении тока нагрузки. Применение германиевого транзистора VT1 позволяет использовать резистор R7 меньшего сопротивления.

Элементы микросхемы DD1 питаются напряжением около 6,85 В от параметрического стабилизатора, собранного на стабилитроне VD2 и резисторе R1. Конденсаторы C1, C2, C5, C6 - блокировочные в цепях питания. Диод VD1 предотвращает преждевременную разрядку конденсатора C2 при выключении блока питания. Диод VD3 защищает входы элемента DD1.1 от возможного повреждения, если применена микросхема выпуска первых лет (без встроенных защитных диодов).

Все детали устройства, кроме светодиодов и резистора R14, смонтированы на плате из стеклотекстолита размерами 47x28 мм (рис. 3). Монтаж - двусторонний навесной с помощью тонких цветных многожильных проводов в ПВХ изоляции. Провода, по которым протекает ток нагрузки, должны иметь сечение не менее 1 мм2.

Рис. 3

В коммутаторе могут быть применены постоянные резисторы МЛТ, С1-4, С1-14, С2-23 и для поверхностного монтажа (один из них - R14 - припаивают к контактам 2 и 3 розетки XS1, остальные устанавливают на стороне соединений платы). Подстроечные резисторы - любые малогабаритные. Оксидные конденсаторы - К50-68, К53-19 или импортные аналоги. Остальные конденсаторы - керамические для поверхностного монтажа. Конденсатор C1 устанавливают в непосредственной близости от выводов питания микросхемы DD1.

Диоды КД522Б заменимы любыми из КД510А, КД521А-КД521Д, КД522А, КД522Б, а также импортными 1N4148, 1N914, 1SS244; диод Шотки

MBRS130LT3 - любым из MBRS140T3, 1N5817-1N5819, SB120-SB160. Вместо стабилитрона КС168А подойдут 1N4736A, TZMC-6V8, КС126И, КС407Д, КС468А, а вместо 1N4734A - КС156Г, BZV55C-5V6, TZMC-5V6. Светодиоды RL30-SR114S (красного цвета свечения) и RL30-YG414S (зелёного) можно заменить любыми аналогичными непрерывного свечения, например, серий КИПД66, КИПД21.

Возможная замена транзистора 2SC2458 - любой из серий BC547, 2SC3199, SS9014, КТ6111, КТ6114, германиевого транзистора ГТ115Г - любой из серий 1Т321, ГТ321, МП25, МП26. Транзистор SS8550D (напряжение насыщения коллектор-эмиттер - не более 0,2 В при токе коллектора 0,5 А) заменим любым из серий SS8550, КТ684, КТ686 (чем больше коэффициент передачи тока базы этого транзистора, тем лучше). Если вместо биполярного на месте VT3 применить полевой транзистор с каналом p-типа (например, IRF4905, как показано на рис. 4), то при токе нагрузки 0,5 А на нём будет падать не более нескольких милливольт. Транзистор КТ815Б можно заменить на SS8050, BD139 или любой из серий КТ815, КТ817, КТ646. Подбирая транзисторы для устройства, следует помнить, что рекомендованные для замены могут быть выполнены в иных корпусах и иметь иную цоколёвку, чем указанные на схеме.

Рис. 4

Вместо микросхемы К176ЛП2 можно использовать К561ЛП2, работа устройства с их импортными аналогами не проверялась.

Сопротивление резистора R1 выбирают таким, чтобы при подключённой нагрузке ток через него не выходил за пределы 10...20мА. На рис. 1 его сопротивление указано для напряжения на конденсаторе C1 (см. рис. 2) около 25...30 В.

Налаживание устройства сводится к установке порогов срабатывания компаратора. Временно отключив стабилитрон VD5 и не подключая нагрузку к розетке XS1, устанавливают движок подстроечного резистора R3 в такое положение, чтобы светодиод HL2 зажигался при напряжении на выходе стабилизатора более 5,2 В. Затем повторяют эту операцию с подстроечным резистором R5, но его движок устанавливают в такое положение, чтобы светодиод HL2 зажигался при напряжении на выходе стабилизатора менее 5,6 В.

Если на месте VT3 установлен полевой транзистор (рис. 4), то пороги срабатывания компаратора выбирают равными соответственно 5,0 и 5,4 В.

Описанное устройство может работать совместно с БП, в котором при изменении тока нагрузки в допустимых пределах изменение выходного напряжения в несколько раз меньше указанного интервала (0,4 В). Это могут обеспечить, например, лабораторные БП с линейным и импульсным стабилизаторами напряжения, собранные по схемам [2, 3]. Устройство подключают к узлам стабилизатора напряжения максимально короткими проводами сечением по меди не менее 1 мм2. Авторский экземпляр устройства испытывался совместно с указанными БП при токе нагрузки до 2 А (кратковременно), самовозбуждение элементов микросхемы DD1 при этом не возникало.

Если к розетке XS1 подключено мультимедийное устройство, например, МР3-плейер или мобильный телефонный аппарат, а к выходу доработанного БП - УМЗЧ, то соединять его вход с аудиовыходом мобильного аппарата можно лишь в том случае, если у мобильного аппарата единый общий провод - "минус" и для uSB-розетки, и для гнезда для головных телефонов (что бывает нечасто), иначе аппарат может быть повреждён.

Незначительно изменив схему, такой коммутатор можно встроить в питаемые от внешних БП устройства, если они критичны к появлению аномального для них напряжения питания.

Литература

1. Леонтьев А. Сигнальное устройство на двупороговом компараторе. - Радио, 1992, №5, с. 36-38.

2. Бутов А. Лабораторный блок питания с защитой на самовосстанавливающихся предохранителях. - Радио, 2005, № 10, с. 54- 57.

3. Бутов А. Лабораторный импульсный БП на микросхеме L4960. - Радио, 2011, № 11, с. 27, 28.

Автор: А. Бутов, с. Курба Ярославской обл.


Дата публикации: 10.09.2014
Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.


Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:








 



RadioRadar.net - datasheet, service manuals, схемы, электроника, компоненты, semiconductor,САПР, CAD, electronics