USB-разъем в лабораторном блоке питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

 Комментарии к статье

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 подключенной 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 нежелательно устанавливать 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 (нажмите для увеличения)

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 еще через три логических элемента, включенных инверторами. Когда на выходе DD1.1 - лог. 1, на выходе DD1.2 - лог. 0, а на выходе включенных параллельно элементов DD1.3 и DD1.4 - лог. 1. При этом транзисторы VT2 и VT3 открыты, и на подключенную 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 включенный в его коллекторную цепь светодиод HL1 светится. Если же напряжение на выходе стабилизатора меньше 5,2 или больше 5,6 В, то на выходе 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 Шоттки 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 Шоттки

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 (зеленого) 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 нем 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 цоколевку, 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 подключенной 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 поврежден.

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

Смотрите другие статьи раздела Блоки питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Маргарин повышает риск старческого слабоумия 13.06.2025

Деменция, или старческое слабоумие, остается одной из самых серьезных и необратимых проблем современного здравоохранения. Несмотря на прогресс в медицине, эффективных методов лечения пока нет, поэтому особое внимание уделяется выявлению факторов риска и мерам профилактики. Среди них важную роль играют привычки питания, которые могут как снизить, так и повысить вероятность развития нейродегенеративных заболеваний. Одним из спорных продуктов, вызывающих все больше опасений, является маргарин - популярная замена сливочному маслу. Несмотря на свою распространенность, маргарин подвергается интенсивной химической обработке. По мнению Дэвида Винера, специалиста по фитнесу и здоровому образу жизни, работающего с приложением Freeletics на базе искусственного интеллекта, именно содержащийся в маргарине диацетил способен вызывать слипание белка бета-амилоида, который играет ключевую роль в патогенезе деменции и болезни Альцгеймера. Винер утверждает, что этот компонент не только способствует аг ...>>

Контактные линзы с инфракрасным зрением 13.06.2025

Инфракрасный свет представляет собой часть электромагнитного спектра с длиной волны более 700 нанометров - это волны, которые находятся за пределами видимого человеческому глазу диапазона. Благодаря своим свойствам инфракрасный свет широко используется в различных технологиях, от ночного видения до тепловизоров. Однако человеческий глаз не имеет способности воспринимать эти длинноволновые излучения, поэтому для наблюдения инфракрасного света до сих пор требовались громоздкие приборы, такие как ночные очки или камеры с инфракрасными детекторами. Это ограничивало их применение в повседневной жизни и профессиональной деятельности. Недавно команда ученых из Университета науки и технологий Китая под руководством нейроученого Тяня Сюэ разработала инновационные контактные линзы с наночастицами, способными преобразовывать инфракрасный свет в видимый. Этот процесс называется "восходящим преобразованием" (upconversion) - наноматериалы внутри линз меняют длинные инфракрасные волны на короткие ...>>

Ультратонкие водородные мембраны 12.06.2025

Водородные технологии приобретают все большее значение в глобальном переходе к экологически чистой энергетике. Одним из ключевых элементов таких систем являются мембраны, через которые происходит транспорт ионов в топливных элементах. Недавние разработки норвежской исследовательской лаборатории SINTEF открывают новые горизонты в этой области, предлагая ультратонкие мембраны, которые не только повышают эффективность, но и уменьшают затраты и вредное воздействие на окружающую среду. Новая мембрана, представленная специалистами SINTEF, имеет толщину всего 10 микрометров, что составляет примерно две трети от стандартной толщины в 15 микрометров. В пресс-релизе лаборатории описывается, что такой тонкий материал кажется сопоставимым с легчайшим листом бумаги формата А4, который при этом прочнее и тоньше многих аналогов. Этот значительный шаг вперед позволит существенно сократить себестоимость производства топливных элементов - примерно на 20%. При этом снижение толщины мембраны никак н ...>>

Случайная новость из Архива Новое изобретение снизит стоимость гибких гаджетов 29.08.2013 Группа ученых Техасского университета продемонстрировала один из наиболее важных компонентов, который сможет положить начало бурному развитию гибкой электроники: радиомодуль из графена, работающий достаточно быстро для того, чтобы передавать, принимать и обрабатывать сигналы связи, сообщает Technology Review. На роль материала для изготовления гибких электронных схем множество претендентов, однако все они имеют проблемы. Одни материалы не позволяют изготовить достаточно быстрые схемы, другие позволяют это сделать, но стоимость таких компонентов получается слишком высокой для массового производства. По словам Дежи Акинванде (Deji Akinwande), инженера по электротехнике и вычислительной технике Техасского университета в Остине, главы проекта, ученые смогли найти выход из ситуации, использовав графеновые транзисторы. "Я думаю, что сейчас мы вполне можем говорить о гибких смартфонах, планшетах и других устройствах связи", - заявил он. Графен представляет собой двумерную решетку, образованную слоем атомов углерода толщиной в один атом. Этот материал обладает выдающимися механическими и электрическими свойствами, благодаря чему многие считают его весьма перспективным для микроэлектронной промышленности. Ученые смогли разместить детали радиомодуля на гибкой подложке из полимера и заставить их переключаться миллиарды раз в секунду - с частотой 2,4 ГГц для технологии Bluetooth и 1 ГГц для сотовой связи. При этом максимальная достигнутая частота составила 25 ГГц. Ранее исследователи из других университетов пытались создать гибкие компоненты без использования графена, однако изготовление таких устройств оказалось сопряжено с большими затратами. Основной целью команды Акинванде было добиться как можно более низкой стоимости производства. Сделать это удалось за счет определенной последовательности в процессе изготовления. Сначала ученые формировали необходимые структуры - электроды и затворы транзисторов - на пластиковой подложке, параллельно изготавливая большие листы графена на металле. Затем графен переносился на пластиковую подложку. На последнем этапе комбинированная структура закрывалась водонепроницаемым слоем. Акинванде объяснил, что экономичность этого метода заключается в отсутствии необходимости обрабатывать сам графен.

Другие интересные новости:

▪ Система электрических автобусов TOSA

▪ Решена проблема квантовых компьютеров

▪ Не все деревья безопасны для городов

▪ Магнитные монополи в среде холодного квантового газа

▪ Верующие живут дольше

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Важнейшие научные открытия. Подборка статей

▪ статья Скелет в шкафу. Крылатое выражение

▪ статья Какое позвоночное съедает за сутки в 6 раз больше собственного веса? Подробный ответ

▪ статья Рекорды погоды. Вода. Советы туристу

▪ статья Устройство блокировки стартера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Смеситель (узлы современного трансивера). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025