実験用電源のUSBコネクタ。スキーム、説明

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研究室用電源の USB コネクタ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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出力電圧を調整できる研究室用電源 (PSU) は、通常、電子機器のデバッグと修理にのみ使用され、継続的にデバイスに電力を供給するために使用されることはほとんどありません。これは、このような PSU の出力で電圧が誤って設定される可能性があり、接続された負荷にとって危険であるためです。

実験室用 PSU の機能を拡張するには、USB ソケットを装備して、さまざまなモバイルデバイスを接続して電力を供給したり、内蔵バッテリーを充電したりできるようにすることをお勧めします。このような負荷への損傷を回避するには、出力に 5 V に近い電圧が設定されている場合にのみ、このコンセントをスタビライザに自動的に接続するスイッチを電源ユニットに組み込む必要があります。追加のリニアまたはスイッチを設置することは望ましくありません。少なくとも 5 A の負荷電流で 0,5 V の出力電圧用に設計されたレギュレータ。

スイッチ図を図に示します。図 1 と PSU への接続図 - 図 2 1 (ここで、A2 は実験室用 PSU の電子電圧調整器、A1 は説明したデバイス、C2 と CXNUMX はフィルターコンデンサーです)。

米。 1（クリックで拡大）

実験室用電源のUSBコネクタ
図。 2

DD1 チップ (図 1 参照) には、信号スイッチを制御するジェネレーターが組み込まれています。要素 DD1.1 は 1 つのしきい値電圧コンパレータとして使用されます [1]。スタビライザー A5,2 の出力電圧が 5,6 ～ 1.1 V の範囲にある場合、DD1 要素の出力にログが存在します。 1.1. 入力電圧の滑らかな変化により、DD1.1 の出力電圧レベルを切り替えるときのトリガー効果が弱く表現されるため、制御信号はインバータに含まれるさらに 1 つの論理要素を通過します。 DD1.2 - ログが出力されるとき。 0、出力 DD1.3 - ログ。 1.4、および並列接続された要素の出力 DD1 および DD2 - ログ。 3. 同時に、トランジスタ VT1 と VT5 が開き、XS2 ソケットに接続された負荷に約 XNUMX V の電圧が供給されます (負荷の存在は HLXNUMX LED によって通知されます)。

負荷によって消費される電流が 80 mA を超える場合 (これは通常、マルチメディアデバイスに組み込まれたバッテリの充電モードに対応します)、抵抗 R7 の両端の電圧降下はトランジスタ VT1 を開くのに十分であり、トランジスタ VT1 が開き、HL5,2 LED が点灯します。コレクタ回路内が点灯します。スタビライザーの出力の電圧が 5,6 V 未満または 1.1 V を超える場合、DD0 要素の出力にログが設定されます。 1.2、出力 DD1 - ログ。 1.3、および出力 DD1.4、DD0 - ログ。 2 なので、トランジスタ VT3 と VTXNUMX が閉じ、負荷は通電されず、LED は消灯します。

VT4 トランジスタ、R13 抵抗、および VD5 ツェナーダイオードには並列スタビライザが組み込まれており、制御ノードの誤動作時に負荷を過電圧から保護します。コンデンサ C3、C4 は、干渉に対する DD1.1 要素の感度を低下させ、またその自己励起を防ぎます。抵抗器Ｒ４の存在により、閾値ＤＤ１．１トリミング抵抗器Ｒ３、Ｒ５の調整がよりスムーズになる。ショットキーダイオード VD4 は、負荷電流の増加に伴う抵抗 R1.1 の両端の電圧上昇を低減します。ゲルマニウムトランジスタ VT3 を使用すると、より低い抵抗値の抵抗 R5 を使用できるようになります。

DD1 チップの要素は、VD6,85 ツェナーダイオードと抵抗 R2 に組み込まれたパラメトリックスタビライザからの約 1 V の電圧によって電力を供給されます。コンデンサ C1、C2、C5、C6 - 電源回路のブロック。ダイオード VD1 は、電源オフ時のコンデンサ C2 の早期放電を防止します。 VD3 ダイオードは、最初の数年間のマイクロ回路が使用された場合 (保護ダイオードが内蔵されていない場合)、DD1.1 要素の入力を損傷から保護します。

LED と抵抗 R14 を除くデバイスのすべての部品は、47x28 mm の寸法のグラスファイバー基板に実装されています (図 3)。取り付け - PVC絶縁の薄い色のより線で両面ヒンジ式。負荷電流が流れるワイヤの断面積は少なくとも 1 mm である必要があります².

図。 3

表面実装用の固定抵抗器 MLT、C1-4、C1-14、C2-23 をスイッチで使用できます (そのうちの 14 つ - R2 - は XS3 ソケットのピン 1 と 50 にはんだ付けされており、残りは XS68 ソケットに取り付けられています)基板の接続側）。トリマー抵抗器 - 任意の小型サイズ。酸化物コンデンサ - K53-19、K1-1、または輸入された類似品。残りのコンデンサは表面実装用のセラミックです。コンデンサ CXNUMX は、DDXNUMX チップの電源ピンのすぐ近くに取り付けられます。

ダイオード KD522B は、KD510A、KD521A ～ KD521D、KD522A、KD522B、および輸入品の 1N4148、1N914、1SS244 のいずれかと交換可能です。ショットキーダイオード

MBRS130LT3 - MBRS140T3、1N5817 ～ 1N5819、SB120 ～ SB160 のいずれか。 KS168A ツェナーダイオードの代わりに、1N4736A、TZMC-6V8、KS126I、KS407D、KS468A が適しており、1N4734A の代わりに KS156G、BZV55C-5V6、TZMC-5V6 が適しています。 LED RL30-SR114S (赤発光) および RL30-YG414S (緑) は、KIPD66、KIPD21 シリーズなどの同様の連続発光に置き換えることができます。

2SC2458 トランジスタ - BC547、2SC3199、SS9014、KT6111、KT6114 シリーズのいずれか、GT115G ゲルマニウムトランジスタ - 1T321、GT321、MP25、MP26 シリーズのいずれかに置き換えられる可能性があります。 SS8550D トランジスタ (コレクタ・エミッタ間飽和電圧 - コレクタ電流 0,2 A で 0,5 V 以下) を SS8550、KT684、KT686 シリーズのいずれか (このトランジスタのベースの電流伝達係数が大きいほど、よりいい）。 VT3 の代わりにバイポーラトランジスタの代わりに、p 型チャネルを備えた電界効果トランジスタ (たとえば、図 4905 に示す IRF4) が使用される場合、負荷電流 0,5 A では、以下の値になります。数ミリボルトがかかります。 KT815B トランジスタは、SS8050、BD139、または KT815、KT817、KT646 シリーズのいずれかと置き換えることができます。デバイスのトランジスタを選択するときは、交換が推奨されるトランジスタが他の場合に作成され、図に示されているものとは異なるピン配置を持つ可能性があることに留意する必要があります。

図。 4

K176LP2 チップの代わりに K561LP2 を使用できますが、輸入された同等品とのデバイスの動作はテストされていません。

抵抗器R1の抵抗値は、負荷が接続されたときにそれに流れる電流が10 ... 20mAを超えないように選択されます。図上。図1では、その抵抗は、約1 ... 2 VのコンデンサC25 (図30を参照)の両端の電圧に対して示されています。

デバイスの確立は、コンパレータの動作のしきい値を設定するだけです。一時的に VD5 ツェナーダイオードを外し、負荷を XS1 ソケットに接続せずに、スタビライザ出力電圧が 3 V 以上のときに HL2 LED が点灯するような位置にトリマ抵抗 R5,2 エンジンを設定します。その後、この操作を繰り返します。ただし、そのエンジンは、スタビライザーの出力電圧が 5 V 未満のときに HL2 LED が点灯するような位置に設定されています。

VT3 の代わりに電界効果トランジスタが取り付けられている場合 (図 4)、コンパレータの動作しきい値はそれぞれ 5,0 V と 5,4 V に等しく選択されます。

説明されているデバイスは、負荷電流が許容範囲内で変化するとき、出力電圧の変化が指定された間隔 (0,4 V) よりも数倍小さい電源ユニットと連携して動作できます。これは、たとえば、スキーム [2、3] に従って組み立てられた、線形およびスイッチング電圧安定化装置を備えた実験用電源によって提供できます。デバイスは、銅断面積が少なくとも 1 mm の可能な限り短いワイヤで電圧安定器のノードに接続されています。²。著者のデバイスのコピーを、指定された PSU とともに最大 2 A の負荷電流で (短時間) テストしましたが、DD1 マイクロ回路の要素の自己励起は発生しませんでした。

MP1 プレーヤーや携帯電話などのマルチメディアデバイスが XS3 ソケットに接続され、UMZCH が改造された PSU の出力に接続されている場合、その入力を携帯電話のオーディオ出力に接続することができます。モバイルデバイスにUSBソケットとヘッドフォンジャックの両方に「マイナス」の単一の共通線がある場合にのみデバイスを接続してください（これはまれです）。そうでない場合、ユニットが損傷する可能性があります。

回路をわずかに変更することで、異常な電源電圧の発生が重要な外部電源から電力を供給されるデバイスにこのようなスイッチを組み込むことができます。

文学

Leontiev A. 1992 つのしきい値コンパレータ上の信号デバイス。 - ラジオ、5 年、第 36 号、p. 38-XNUMX。
Butov A. 自己リセットヒューズ保護を備えた実験用電源。 - ラジオ、2005 年、第 10 号、p. 54-57。
Butov A. L4960 チップ上の実験用スイッチング電源。 - ラジオ、2011 年、第 11 号、p. 27、28。

著者：A。ブトフ

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