USB-Anschluss im Labornetzteil. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile

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Labornetzteile (PSUs) mit einstellbarer Ausgangsspannung werden normalerweise nur zum Debuggen und Reparieren elektronischer Geräte verwendet; selten werden sie zur dauerhaften Stromversorgung von Geräten verwendet. Dies liegt daran, dass am Ausgang eines solchen Netzteils versehentlich eine erhöhte Spannung eingestellt werden kann, die für die angeschlossene Last gefährlich ist.

Um die Funktionalität eines Labornetzteils zu erweitern, schlage ich vor, es mit einer USB-Buchse auszustatten, an die Sie verschiedene mobile Geräte anschließen können, um diese mit Strom zu versorgen und ihre eingebauten Akkus aufzuladen. Um Schäden an einer solchen Last zu vermeiden, sollte in das Netzteil ein Schalter eingebaut werden, der diese Steckdose nur dann automatisch mit dem Stabilisator verbindet, wenn seine Ausgangsspannung auf nahe 5 V eingestellt ist. Es empfiehlt sich, den Schalter in ein Netzteil mit einzubauen eine stufenlos veränderbare Ausgangsspannung, bei der es schwierig oder nicht ratsam ist, einen zusätzlichen linearen oder schaltenden Stabilisator zu installieren, der für eine Ausgangsspannung von 5 V bei einem Laststrom von mindestens 0,5 A ausgelegt ist.

Das Schaltdiagramm ist in Abb. dargestellt. 1, und das Diagramm seines Anschlusses an die Stromversorgung ist in Abb. 2 (hier ist A1 der elektronische Spannungsstabilisator des Labornetzteils, A2 das beschriebene Gerät, C1 und C2 sind Filterkondensatoren).

Reis. 1 (zum Vergrößern anklicken)

Fig. 2

Der DD1-Chip (siehe Abb. 1) enthält einen Schaltersteuersignaltreiber. Das Element DD1.1 wird als Spannungskomparator mit zwei Schwellenwerten verwendet [1]. Liegt die Ausgangsspannung des Stabilisators A1 im Bereich von 5,2...5,6 V, liegt am Ausgang des Elements DD1.1 ein Protokoll an. 1. Wenn sich die Spannung an den Eingängen gleichmäßig ändert, ist der Triggereffekt beim Umschalten der Spannungspegel am Ausgang von DD1.1 schwach ausgeprägt, sodass das Steuersignal drei weitere Logikelemente durchläuft, die durch die Wechselrichter verbunden sind. Wenn der Ausgang DD1.1 log. 1, Ausgabe DD1.2 - log. 0 und am Ausgang der parallel geschalteten Elemente DD1.3 und DD1.4 - log. 1. In diesem Fall sind die Transistoren VT2 und VT3 geöffnet und der an der XS1-Buchse angeschlossenen Last wird eine Spannung von ca. 5 V zugeführt (ihr Vorhandensein wird durch die HL2-LED angezeigt).

Wenn der von der Last aufgenommene Strom 80 mA überschreitet, was normalerweise dem Lademodus des im Multimediagerät eingebauten Akkus entspricht, reicht der Spannungsabfall am Widerstand R7 aus, um den Transistor VT1 zu öffnen, dieser öffnet und die LED HL1 schaltet sich ein in seinem Kollektorkreis leuchtet auf. Wenn die Spannung am Ausgang des Stabilisators weniger als 5,2 oder mehr als 5,6 V beträgt, wird am Ausgang des Elements DD1.1 ein Protokoll eingestellt. 0, Ausgabe DD1.2 - log. 1 und an den Ausgängen DD1.3, DD1.4 - log. 0, also schließen die Transistoren VT2 und VT3, die Last wird stromlos und die LEDs erlöschen.

Auf dem Transistor VT4, dem Widerstand R13 und der Zenerdiode VD5 ist ein Parallelstabilisator aufgebaut, der die Last bei einer Fehlfunktion der Steuergeräte vor erhöhter Spannung schützt. Die Kondensatoren C3, C4 reduzieren die Störempfindlichkeit des DD1.1-Elements und verhindern zudem dessen Selbsterregung. Das Vorhandensein des Widerstands R4 macht die Einstellung der DD1.1-Ansprechschwellen mit den Trimmwiderständen R3, R5 sanfter. Die Schottky-Diode VD4 reduziert den Spannungsanstieg am Widerstand R7 mit steigendem Laststrom. Die Verwendung des Germaniumtransistors VT1 ermöglicht die Verwendung eines Widerstands R7 mit geringerem Widerstandswert.

Die Elemente der Mikroschaltung DD1 werden mit einer Spannung von etwa 6,85 V von einem parametrischen Stabilisator versorgt, der auf einer Zenerdiode VD2 und einem Widerstand R1 aufgebaut ist. Die Kondensatoren C1, C2, C5, C6 sind Blockkondensatoren in Stromkreisen. Die Diode VD1 verhindert eine vorzeitige Entladung des Kondensators C2 beim Ausschalten der Stromversorgung. Die Diode VD3 schützt die Eingänge des Elements DD1.1 vor möglichen Schäden, wenn eine in den ersten Jahren hergestellte Mikroschaltung verwendet wird (ohne eingebaute Schutzdioden).

Alle Teile des Gerätes, bis auf die LEDs und den Widerstand R14, sind auf einer Glasfaserplatte mit den Maßen 47x28 mm montiert (Abb. 3). Installation – doppelseitiges Scharnier mit dünnen farbigen mehradrigen Drähten in PVC-Isolierung. Die vom Laststrom durchflossenen Leitungen müssen einen Querschnitt von mindestens 1 mm haben².

Fig. 3

Der Schalter kann Festwiderstände MLT, C1-4, C1-14, C2-23 und für die Oberflächenmontage verwenden (einer davon – R14 – wird an die Pins 2 und 3 der XS1-Buchse angelötet, der Rest wird seitlich installiert). die Platinenanschlüsse). Trimmerwiderstände – alle kleinen. Oxidkondensatoren - K50-68, K53-19 oder importierte Analoga. Die übrigen Kondensatoren bestehen aus oberflächenmontierter Keramik. Der Kondensator C1 ist in unmittelbarer Nähe der Stromanschlüsse des DD1-Chips installiert.

KD522B-Dioden können durch KD510A, KD521A-KD521D, KD522A, KD522B sowie importierte 1N4148, 1N914, 1SS244 ersetzt werden. Schottky Diode

MBRS130LT3 – einer von MBRS140T3, 1N5817-1N5819, SB120-SB160. Anstelle der Zenerdiode KS168A eignen sich 1N4736A, TZMC-6V8, KS126I, KS407D, KS468A und statt 1N4734A - KS156G, BZV55C-5V6, TZMC-5V6. Die LEDs RL30-SR114S (rot) und RL30-YG414S (grün) können durch alle ähnlichen Dauer-LEDs ersetzt werden, zum Beispiel die Serien KIPD66, KIPD21.

Möglicher Ersatz des Transistors 2SC2458 – einer der Serien BC547, 2SC3199, SS9014, KT6111, KT6114, Germaniumtransistor GT115G – einer der Serien 1T321, GT321, MP25, MP26. Der SS8550D-Transistor (Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung beträgt nicht mehr als 0,2 V bei einem Kollektorstrom von 0,5 A) kann durch jeden der Serien SS8550, KT684, KT686 ersetzt werden (je höher der Basisstromübertragungskoeffizient dieses Transistors, desto besser ). Wenn wir anstelle von VT3 anstelle eines bipolaren einen Feldeffekttransistor mit p-Typ-Kanal verwenden (z. B. IRF4905, wie in Abb. 4 dargestellt), dann bei einem Laststrom von 0,5 A nicht mehr als ein paar Millivolt werden darüber abfallen. Der KT815B-Transistor kann durch SS8050, BD139 oder eine der Serien KT815, KT817, KT646 ersetzt werden. Bei der Auswahl der Transistoren für das Gerät sollten Sie bedenken, dass die zum Austausch empfohlenen Transistoren möglicherweise in anderen Gehäusen hergestellt werden und eine andere Pinbelegung als die im Diagramm angegebene haben.

Fig. 4

Anstelle der Mikroschaltung K176LP2 können Sie auch die Mikroschaltung K561LP2 verwenden; der Betrieb des Geräts mit seinen importierten Gegenstücken wurde nicht getestet.

Der Widerstandswert des Widerstands R1 ist so gewählt, dass bei Anschluss einer Last der Strom durch ihn 10...20 mA nicht überschreitet. In Abb. In Abb. 1 ist sein Widerstandswert für eine Spannung am Kondensator C1 (siehe Abb. 2) von ca. 25...30 V angegeben.

Beim Einrichten des Geräts kommt es darauf an, die Ansprechschwellen des Komparators festzulegen. Stellen Sie den Schieber des Trimmwiderstands R5 so ein, dass die HL1-LED aufleuchtet, wenn die Spannung am Ausgang des Stabilisators mehr als 3 V beträgt, indem Sie die Zenerdiode VD2 vorübergehend abschalten und die Last nicht an die XS5,2-Buchse anschließen. Wiederholen Sie diesen Vorgang dann mit dem Trimmerwiderstand R5, dessen Schieberegler jedoch auf eine solche Position eingestellt ist, dass die HL2-LED aufleuchtet, wenn die Spannung am Stabilisatorausgang weniger als 5,6 V beträgt.

Wenn anstelle von VT3 ein Feldeffekttransistor eingebaut wird (Abb. 4), werden die Betriebsschwellen des Komparators gleich 5,0 bzw. 5,4 V gewählt.

Das beschriebene Gerät kann in Verbindung mit einem Netzteil betrieben werden, bei dem bei einer Änderung des Laststroms innerhalb akzeptabler Grenzen die Änderung der Ausgangsspannung um ein Vielfaches kleiner als das angegebene Intervall (0,4 V) ist. Dies kann beispielsweise durch Labornetzgeräte mit linearen und gepulsten Spannungsstabilisatoren, aufgebaut nach den Schaltungen [2, 3], erfolgen. Der Anschluss des Gerätes an die Spannungsstabilisatoreinheiten erfolgt über möglichst kurze Leitungen mit einem Kupferquerschnitt von mindestens 1 mm². Das Autorenexemplar des Gerätes wurde zusammen mit den angegebenen Netzteilen bei einem Laststrom von bis zu 2 A (kurzzeitig) getestet, eine Selbsterregung der Elemente der DD1-Mikroschaltung trat nicht auf.

Wird an der XS1-Buchse ein Multimediagerät angeschlossen, beispielsweise ein MP3-Player oder ein Mobiltelefon, und ein UMZCH an den Ausgang des modifizierten Netzteils angeschlossen, so kann dessen Eingang mit dem Audioausgang des Mobiltelefons verbunden werden Gerät nur, wenn das Mobilgerät über ein einziges gemeinsames Kabel – „Minus“ – sowohl für die USB-Buchse als auch für die Kopfhörerbuchse verfügt (was nicht oft vorkommt), andernfalls kann das Gerät beschädigt werden.

Durch geringfügige Änderung der Schaltung kann ein solcher Schalter in Geräte eingebaut werden, die über externe Netzteile gespeist werden, wenn das Auftreten einer abnormalen Versorgungsspannung für sie kritisch ist.

Literatur

1. Leontyev A. Signalgerät auf einem Komparator mit zwei Schwellenwerten. – Radio, 1992, Nr. 5, S. 36-38.
2. Butov A. Laborstromversorgung mit Schutz durch selbstwiederherstellende Sicherungen. – Radio, 2005, Nr. 10, S. 54-57.
3. Butov A. Laborschaltnetzteil auf dem L4960-Chip. – Radio, 2011, Nr. 11, S. 27, 28.

Autor: A. Butov

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