Connettore USB nell'alimentatore da laboratorio. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Gli alimentatori da laboratorio (PSU) con tensione di uscita regolabile vengono solitamente utilizzati solo per il debug e la riparazione di apparecchiature elettroniche; raramente vengono utilizzati per alimentare i dispositivi su base continuativa. Ciò è dovuto al fatto che all'uscita di tale alimentatore può essere accidentalmente impostata una tensione maggiore, pericolosa per il carico collegato.

Per ampliare le funzionalità di un alimentatore da laboratorio, propongo di dotarlo di una presa USB, alla quale è possibile collegare diversi dispositivi mobili per alimentarli e caricare le batterie integrate. Per evitare danni a tale carico, è necessario incorporare nell'alimentatore un interruttore che colleghi automaticamente questa presa allo stabilizzatore solo se la sua tensione di uscita è impostata su un valore prossimo a 5 V. Si consiglia di integrare l'interruttore in un alimentatore con una tensione di uscita a variazione continua, nella quale è difficile o sconsigliabile installare uno stabilizzatore lineare o di commutazione aggiuntivo progettato per una tensione di uscita di 5 V con una corrente di carico di almeno 0,5 A.

Lo schema degli interruttori è mostrato in Fig. 1, e lo schema del suo collegamento all'alimentazione è in Fig. 2 (qui A1 è lo stabilizzatore elettronico di tensione dell'alimentatore da laboratorio, A2 è il dispositivo descritto, C1 e C2 sono condensatori di filtro).

Riso. 1 (clicca per ingrandire)

Fig. 2

Il chip DD1 (vedi Fig. 1) contiene un driver del segnale di controllo dell'interruttore. L'elemento DD1.1 viene utilizzato come comparatore di tensione a due soglie [1]. Se la tensione di uscita dello stabilizzatore A1 è compresa tra 5,2 e 5,6 V, c'è un registro all'uscita dell'elemento DD1.1. 1. Quando la tensione sugli ingressi cambia gradualmente, l'effetto di innesco quando si commutano i livelli di tensione sull'uscita di DD1.1 è espresso debolmente, quindi il segnale di controllo passa attraverso altri tre elementi logici collegati dagli inverter. Quando l'output DD1.1 è log. 1, uscita DD1.2 - log. 0, e all'uscita degli elementi DD1.3 e DD1.4 collegati in parallelo - log. 1. In questo caso, i transistor VT2 e VT3 sono aperti e al carico collegato alla presa XS1 viene fornita una tensione di circa 5 V (la sua presenza è indicata dal LED HL2).

Se la corrente consumata dal carico supera gli 80 mA, che di solito corrisponde alla modalità di carica della batteria integrata nel dispositivo multimediale, la caduta di tensione sul resistore R7 è sufficiente per aprire il transistor VT1, si apre e il LED HL1 incluso nel suo circuito del collettore si accende. Se la tensione all'uscita dello stabilizzatore è inferiore a 5,2 o superiore a 5,6 V, viene impostato un registro all'uscita dell'elemento DD1.1. 0, uscita DD1.2 - log. 1 e alle uscite DD1.3, DD1.4 - log. 0, quindi i transistor VT2 e VT3 si chiudono, il carico viene diseccitato e i LED si spengono.

Uno stabilizzatore parallelo è assemblato sul transistor VT4, sul resistore R13 e sul diodo zener VD5, che protegge il carico dall'aumento della tensione in caso di malfunzionamento delle unità di controllo. I condensatori C3, C4 riducono la sensibilità dell'elemento DD1.1 alle interferenze e ne impediscono anche l'autoeccitazione. La presenza del resistore R4 rende più fluida la regolazione delle soglie di risposta DD1.1 con i resistori di trimming R3, R5. Il diodo Schottky VD4 riduce l'aumento della tensione sul resistore R7 all'aumentare della corrente di carico. L'uso del transistor al germanio VT1 consente l'uso del resistore R7 di resistenza inferiore.

Gli elementi del microcircuito DD1 sono alimentati da una tensione di circa 6,85 V da uno stabilizzatore parametrico assemblato su un diodo zener VD2 e un resistore R1. I condensatori C1, C2, C5, C6 sono condensatori di blocco nei circuiti di alimentazione. Il diodo VD1 impedisce la scarica prematura del condensatore C2 quando l'alimentazione è disattivata. Il diodo VD3 protegge gli ingressi dell'elemento DD1.1 da possibili danni se viene utilizzato un microcircuito prodotto nei primi anni (senza diodi protettivi incorporati).

Tutte le parti del dispositivo, ad eccezione dei LED e della resistenza R14, sono montate su una scheda in fibra di vetro di 47x28 mm (Fig. 3). Installazione: bifacciale incernierata tramite sottili fili multipolari colorati in isolamento in PVC. I fili attraverso i quali scorre la corrente di carico devono avere una sezione trasversale di almeno 1 mm².

Fig. 3

L'interruttore può utilizzare resistori fissi MLT, C1-4, C1-14, C2-23 e per il montaggio superficiale (uno di questi - R14 - è saldato ai pin 2 e 3 della presa XS1, il resto è installato sul lato di i collegamenti della scheda). Resistenze trimmer: qualsiasi piccola. Condensatori all'ossido: K50-68, K53-19 o analoghi importati. I restanti condensatori sono ceramici a montaggio superficiale. Il condensatore C1 è installato in prossimità dei pin di alimentazione del chip DD1.

I diodi KD522B sono sostituibili con qualsiasi KD510A, KD521A-KD521D, KD522A, KD522B, nonché con 1N4148, 1N914, 1SS244 importati; Diodo Schottky

MBRS130LT3 - uno qualsiasi tra MBRS140T3, 1N5817-1N5819, SB120-SB160. Invece del diodo zener KS168A, sono adatti 1N4736A, TZMC-6V8, KS126I, KS407D, KS468A e invece di 1N4734A - KS156G, BZV55C-5V6, TZMC-5V6. I LED RL30-SR114S (rosso) e RL30-YG414S (verde) possono essere sostituiti con qualsiasi LED continuo simile, ad esempio le serie KIPD66, KIPD21.

Possibile sostituzione del transistor 2SC2458 - qualsiasi delle serie BC547, 2SC3199, SS9014, KT6111, KT6114, transistor al germanio GT115G - qualsiasi delle serie 1T321, GT321, MP25, MP26. Il transistor SS8550D (la tensione di saturazione collettore-emettitore non è superiore a 0,2 V con una corrente di collettore di 0,5 A) può essere sostituito con qualsiasi serie SS8550, KT684, KT686 (maggiore è il coefficiente di trasferimento della corrente di base di questo transistor, migliore è ). Se invece di uno bipolare al posto di VT3 utilizziamo un transistor ad effetto di campo con un canale di tipo p (ad esempio IRF4905, come mostrato in Fig. 4), quindi con una corrente di carico di 0,5 A non più di pochi i millivolt cadranno su di esso. Il transistor KT815B può essere sostituito con SS8050, BD139 o qualsiasi delle serie KT815, KT817, KT646. Quando si scelgono i transistor per il dispositivo, è necessario ricordare che quelli consigliati per la sostituzione possono essere realizzati in alloggiamenti diversi e avere una piedinatura diversa da quelli indicati nello schema.

Fig. 4

Invece del microcircuito K176LP2, è possibile utilizzare K561LP2, il funzionamento del dispositivo con i suoi analoghi importati non è stato testato.

La resistenza del resistore R1 viene scelta in modo tale che quando è collegato un carico, la corrente che lo attraversa non supera 10...20 mA. Nella fig. 1 la sua resistenza è indicata per una tensione sul condensatore C1 (vedi Fig. 2) di circa 25...30 V.

La configurazione del dispositivo si riduce all'impostazione delle soglie di risposta del comparatore. Scollegando temporaneamente il diodo zener VD5 e non collegando il carico alla presa XS1, impostare il cursore del resistore di trimming R3 in una posizione tale che il LED HL2 si accenda quando la tensione all'uscita dello stabilizzatore è superiore a 5,2 V. Quindi ripetere questa operazione con il trimmer resistore R5, ma il suo cursore è impostato in una posizione tale che il LED HL2 si accende quando la tensione all'uscita dello stabilizzatore è inferiore a 5,6 V.

Se al posto di VT3 è installato un transistor ad effetto di campo (Fig. 4), le soglie operative del comparatore vengono scelte rispettivamente pari a 5,0 e 5,4 V.

Il dispositivo descritto può funzionare in combinazione con un alimentatore in cui, quando la corrente di carico cambia entro limiti accettabili, la variazione della tensione di uscita è molte volte inferiore all'intervallo specificato (0,4 V). Ciò può essere fornito, ad esempio, da alimentatori da laboratorio con stabilizzatori di tensione lineari e impulsivi, assemblati secondo i circuiti [2, 3]. Il dispositivo si collega agli stabilizzatori di tensione utilizzando cavi più corti possibili con sezione di rame di almeno 1 mm². La copia del dispositivo dell'autore è stata testata insieme agli alimentatori specificati con una corrente di carico fino a 2 A (a breve termine), non si è verificata l'autoeccitazione degli elementi del microcircuito DD1.

Se un dispositivo multimediale è collegato alla presa XS1, ad esempio un lettore MP3 o un telefono cellulare, e un UMZCH è collegato all'uscita dell'alimentatore modificato, il suo ingresso può essere collegato all'uscita audio del cellulare dispositivo solo se il dispositivo mobile ha un unico filo comune - "meno" " sia per la presa USB che per la presa delle cuffie (cosa che non accade spesso), altrimenti il ​​dispositivo potrebbe danneggiarsi.

Modificando leggermente il circuito, un tale interruttore può essere integrato in dispositivi alimentati da alimentatori esterni, se sono critici per la comparsa di una tensione di alimentazione anomala per loro.

Letteratura

1. Leontyev A. Dispositivo di segnale su un comparatore a due soglie. - Radio, 1992, n. 5, pag. 36-38.
2. Butov A. Alimentatore da laboratorio con protezione tramite fusibili autoripristinanti. - Radio, 2005, n. 10, pag. 54-57.
3. Butov A. Alimentatore switching da laboratorio sul chip L4960. - Radio, 2011, n. 11, pag. 27, 28.

Autore: A. Butov

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