Conector USB en la fuente de alimentación del laboratorio. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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Las fuentes de alimentación de laboratorio (PSU) con voltaje de salida ajustable generalmente se usan solo para depurar y reparar equipos electrónicos; rara vez se usan para alimentar dispositivos de forma continua. Esto se debe al hecho de que accidentalmente se puede establecer un voltaje elevado en la salida de dicha fuente de alimentación, lo que es peligroso para la carga conectada.

Para ampliar la funcionalidad de una fuente de alimentación de laboratorio, propongo equiparla con una toma USB a la que se pueden conectar varios dispositivos móviles para alimentarlos y cargar sus baterías integradas. Para evitar daños a dicha carga, se debe incorporar un interruptor en la fuente de alimentación que conecte automáticamente esta toma al estabilizador solo si su voltaje de salida se establece cerca de 5 V. Es aconsejable integrar el interruptor en una fuente de alimentación con una tensión de salida continuamente variable, en la que es difícil o No es aconsejable instalar un estabilizador lineal o de conmutación adicional diseñado para una tensión de salida de 5 V con una corriente de carga de al menos 0,5 A.

El diagrama del interruptor se muestra en la Fig. 1, y el esquema de su conexión a la fuente de alimentación se encuentra en la Fig. 2 (aquí A1 es el estabilizador de voltaje electrónico de la fuente de alimentación del laboratorio, A2 es el dispositivo que se describe, C1 y C2 son condensadores de filtro).

Arroz. 1 (clic para agrandar)

La figura. 2

El chip DD1 (ver Fig. 1) contiene un controlador de señal de control de interruptor. El elemento DD1.1 se utiliza como comparador de tensión de dos umbrales [1]. Si el voltaje de salida del estabilizador A1 está en el rango de 5,2...5,6 V, hay un registro en la salida del elemento DD1.1. 1. Cuando el voltaje en las entradas cambia suavemente, el efecto de activación al cambiar los niveles de voltaje en la salida del DD1.1 se expresa débilmente, por lo que la señal de control pasa a través de tres elementos lógicos más conectados por los inversores. Cuando la salida DD1.1 es log. 1, salida DD1.2 - registro. 0, y en la salida de los elementos DD1.3 y DD1.4 conectados en paralelo - log. 1. En este caso, los transistores VT2 y VT3 están abiertos y se suministra una tensión de aproximadamente 1 V a la carga conectada al enchufe XS5 (su presencia se indica mediante el LED HL2).

Si la corriente consumida por la carga supera los 80 mA, que generalmente corresponde al modo de carga de la batería integrada en el dispositivo multimedia, entonces la caída de voltaje a través de la resistencia R7 es suficiente para abrir el transistor VT1, se abre y se enciende el LED HL1. en su circuito colector se enciende. Si el voltaje en la salida del estabilizador es inferior a 5,2 o superior a 5,6 V, entonces se establece un registro en la salida del elemento DD1.1. 0, salida DD1.2 - registro. 1, y en las salidas DD1.3, DD1.4 - log. 0, por lo que los transistores VT2 y VT3 se cierran, la carga se desactiva y los LED se apagan.

Se ensambla un estabilizador paralelo en el transistor VT4, la resistencia R13 y el diodo Zener VD5, que protege la carga del aumento de voltaje en caso de un mal funcionamiento de las unidades de control. Los condensadores C3, C4 reducen la sensibilidad del elemento DD1.1 a las interferencias y también evitan su autoexcitación. La presencia de la resistencia R4 hace que el ajuste de los umbrales de respuesta de DD1.1 con las resistencias de recorte R3, R5 sea más suave. El diodo Schottky VD4 reduce el aumento de voltaje a través de la resistencia R7 a medida que aumenta la corriente de carga. El uso del transistor de germanio VT1 permite el uso de la resistencia R7 de menor resistencia.

Los elementos del microcircuito DD1 se alimentan con un voltaje de aproximadamente 6,85 V de un estabilizador paramétrico ensamblado en un diodo zener VD2 y una resistencia R1. Los condensadores C1, C2, C5, C6 son condensadores de bloqueo en los circuitos de potencia. El diodo VD1 evita la descarga prematura del condensador C2 cuando se corta la fuente de alimentación. El diodo VD3 protege las entradas del elemento DD1.1 de posibles daños si se utiliza un microcircuito fabricado en los primeros años (sin diodos protectores incorporados).

Todas las partes del dispositivo, excepto los LED y la resistencia R14, están montadas sobre un tablero de fibra de vidrio de 47x28 mm (Fig. 3). Instalación: con bisagras de doble cara utilizando finos cables multipolares de colores con aislamiento de PVC. Los cables por los que fluye la corriente de carga deben tener una sección transversal de al menos 1 mm.².

La figura. 3

El interruptor puede utilizar resistencias fijas MLT, C1-4, C1-14, C2-23 y para montaje en superficie (uno de ellos, R14, está soldado a los pines 2 y 3 del zócalo XS1, el resto se instala en el lado de las conexiones de la placa). Resistencias recortadoras, las que sean pequeñas. Condensadores de óxido: K50-68, K53-19 o análogos importados. Los condensadores restantes son cerámicos de montaje superficial. El condensador C1 se instala muy cerca de los pines de alimentación del chip DD1.

Los diodos KD522B son reemplazables por cualquiera de los KD510A, KD521A-KD521D, KD522A, KD522B, así como por los 1N4148, 1N914, 1SS244 importados; diodo Schottky

MBRS130LT3: cualquiera de MBRS140T3, 1N5817-1N5819, SB120-SB160. En lugar del diodo Zener KS168A, son adecuados 1N4736A, TZMC-6V8, KS126I, KS407D, KS468A, y en lugar de 1N4734A, KS156G, BZV55C-5V6, TZMC-5V6. Los LED RL30-SR114S (rojo) y RL30-YG414S (verde) se pueden reemplazar con cualquier LED continuo similar, por ejemplo, las series KIPD66, KIPD21.

Posible reemplazo del transistor 2SC2458 - cualquiera de las series BC547, 2SC3199, SS9014, KT6111, KT6114, transistor de germanio GT115G - cualquiera de las series 1T321, GT321, MP25, MP26. El transistor SS8550D (el voltaje de saturación colector-emisor no supera los 0,2 V con una corriente de colector de 0,5 A) se puede reemplazar con cualquiera de las series SS8550, KT684, KT686 (cuanto mayor sea el coeficiente de transferencia de corriente base de este transistor, mejor ). Si en lugar de uno bipolar en lugar de VT3 usamos un transistor de efecto de campo con un canal tipo p (por ejemplo, IRF4905, como se muestra en la Fig. 4), entonces con una corriente de carga de 0,5 A no más de unos pocos milivoltios caerán a través de él. El transistor KT815B se puede sustituir por SS8050, BD139 o cualquiera de las series KT815, KT817, KT646. A la hora de seleccionar transistores para el dispositivo, debes recordar que los recomendados para reemplazo pueden estar fabricados en diferentes carcasas y tener un pinout diferente al indicado en el diagrama.

La figura. 4

En lugar del microcircuito K176LP2, puede utilizar el K561LP2; no se ha probado el funcionamiento del dispositivo con sus análogos importados.

La resistencia de la resistencia R1 se elige de manera que cuando se conecta una carga, la corriente que la atraviesa no supere los 10...20 mA. En la Fig. 1 su resistencia está indicada para una tensión en el condensador C1 (ver Fig. 2) de aproximadamente 25...30 V.

Configurar el dispositivo se reduce a configurar los umbrales de respuesta del comparador. Al desconectar temporalmente el diodo zener VD5 y no conectar la carga al zócalo XS1, coloque el control deslizante de la resistencia de recorte R3 en una posición tal que el LED HL2 se encienda cuando el voltaje en la salida del estabilizador sea superior a 5,2 V. Luego repita esta operación con la resistencia recortadora R5, pero su control deslizante está colocado en una posición tal que el LED HL2 se enciende cuando el voltaje en la salida del estabilizador es inferior a 5,6 V.

Si se instala un transistor de efecto de campo en lugar de VT3 (Fig. 4), los umbrales de funcionamiento del comparador se eligen iguales a 5,0 y 5,4 V, respectivamente.

El dispositivo descrito puede funcionar junto con una fuente de alimentación en la que, cuando la corriente de carga cambia dentro de límites aceptables, el cambio en el voltaje de salida es varias veces menor que el intervalo especificado (0,4 V). Esto puede ser proporcionado, por ejemplo, por fuentes de alimentación de laboratorio con estabilizadores de tensión lineales y de impulsos, ensamblados según los circuitos [2, 3]. El dispositivo se conecta a los estabilizadores de tensión mediante cables lo más cortos posibles con una sección de cobre de al menos 1 mm.². La copia del autor del dispositivo se probó junto con las fuentes de alimentación especificadas con una corriente de carga de hasta 2 A (a corto plazo), no se produjo la autoexcitación de los elementos del microcircuito DD1.

Si se conecta un dispositivo multimedia a la toma XS1, por ejemplo, un reproductor de MP3 o un teléfono móvil, y se conecta un UMZCH a la salida de la fuente de alimentación modificada, entonces su entrada se puede conectar a la salida de audio del móvil. dispositivo solo si el dispositivo móvil tiene un único cable común - "menos" " tanto para la toma USB como para la toma de auriculares (lo que no ocurre a menudo); de lo contrario, el dispositivo puede dañarse.

Al cambiar ligeramente el circuito, un interruptor de este tipo se puede integrar en dispositivos alimentados por fuentes de alimentación externas, si son críticos para la aparición de un voltaje de suministro anormal para ellos.

Literatura

1. Leontyev A. Dispositivo de señal en un comparador de dos umbrales. - Radio, 1992, núm. 5, pág. 36-38.
2. Butov A. Fuente de alimentación de laboratorio con protección mediante fusibles autorregenerables. - Radio, 2005, núm. 10, pág. 54-57.
3. Butov A. Fuente de alimentación conmutada de laboratorio en el chip L4960. - Radio, 2011, N° 11, pág. 27, 28.

Autor: A. Butov

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