실험실 전원 공급 장치의 USB 커넥터. 계획, 설명

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조정 가능한 출력 전압을 갖춘 실험실 전원 공급 장치(PSU)는 일반적으로 전자 장비 디버깅 및 수리에만 사용되며 지속적으로 장치에 전원을 공급하는 데 사용되는 경우는 거의 없습니다. 이는 이러한 전원 공급 장치의 출력에 실수로 증가된 전압이 설정되어 연결된 부하에 위험할 수 있기 때문입니다.

실험실 전원 공급 장치의 기능을 확장하기 위해 다양한 모바일 장치를 연결하여 전원을 공급하고 내장 배터리를 충전할 수 있는 USB 소켓을 장착할 것을 제안합니다. 이러한 부하의 손상을 방지하려면 출력 전압이 5V에 가깝게 설정된 경우에만 이 소켓을 안정기에 자동으로 연결하는 스위치를 전원 공급 장치에 내장해야 합니다. 연속 가변 출력 전압으로, 최소 5A의 부하 전류에서 0,5V의 출력 전압을 위해 설계된 추가 선형 또는 스위칭 안정기를 설치하는 것이 어렵거나 권장되지 않습니다.

스위치 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 그림 2에 전원 공급 장치 연결 다이어그램이 나와 있습니다. 1 (여기서 A2은 실험실 전원 공급 장치의 전자 전압 안정기, A1는 설명되는 장치, C2 및 CXNUMX는 필터 커패시터입니다).

쌀. 1 (확대하려면 클릭)

실험실 전원 공급 장치의 USB 커넥터
그림. 2

DD1 칩(그림 1 참조)에는 스위치 제어 신호 드라이버가 포함되어 있습니다. 요소 DD1.1은 1개의 임계값 전압 비교기로 사용됩니다[1]. 안정기 A5,2의 출력 전압이 5,6...1.1V 범위에 있으면 요소 DD1의 출력에 로그가 있습니다. 1.1. 입력 전압이 원활하게 변하면 DD1.1 출력의 전압 레벨을 스위칭할 때의 트리거 효과가 약하게 표현되므로 제어 신호는 인버터로 연결된 1개의 논리 요소를 더 통과합니다. 출력 DD1.2이 로그인 경우. 0, 출력 DD1.3 - 로그. 1.4, 병렬로 연결된 요소 DD1 및 DD2의 출력에서 - 로그. 3. 이 경우 트랜지스터 VT1 및 VT5이 열려 있고 XS2 소켓에 연결된 부하에 약 XNUMXV의 전압이 공급됩니다 (그 존재 여부는 HLXNUMX LED로 표시됨).

부하에서 소비되는 전류가 일반적으로 멀티미디어 장치에 내장된 배터리의 충전 모드에 해당하는 80mA를 초과하면 저항 R7의 전압 강하는 트랜지스터 VT1을 여는 데 충분하며 트랜지스터 VT1이 열리고 LED HL5,2이 포함됩니다. 컬렉터 회로에 불이 들어옵니다. 안정기 출력의 전압이 5,6V 미만 또는 1.1V보다 큰 경우 요소 DD0의 출력에 로그가 설정됩니다. 1.2, 출력 DD1 - 로그. 1.3, 출력 DD1.4, DD0 - 로그. 2이면 트랜지스터 VT3와 VTXNUMX이 닫히고 부하의 전원이 차단되고 LED가 꺼집니다.

병렬 안정기는 트랜지스터 VT4, 저항 R13 및 제너 다이오드 VD5에 조립되어 제어 장치 오작동 시 전압 증가로부터 부하를 보호합니다. 커패시터 C3, C4는 간섭에 대한 DD1.1 요소의 민감도를 줄이고 자체 여기를 방지합니다. 저항 R4가 있으면 트리밍 저항 R1.1, R3를 사용하여 DD5 응답 임계값을 더 원활하게 조정할 수 있습니다. 쇼트키 다이오드 VD4는 부하 전류가 증가함에 따라 저항 R7의 전압 증가를 줄입니다. 게르마늄 트랜지스터 VT1을 사용하면 더 낮은 저항의 저항 R7을 사용할 수 있습니다.

DD1 마이크로 회로의 요소는 제너 다이오드 VD6,85 및 저항 R2에 조립된 파라메트릭 안정기로부터 약 1V의 전압으로 전원을 공급받습니다. 커패시터 C1, C2, C5, C6은 전원 회로의 커패시터를 차단합니다. 다이오드 VD1은 전원 공급 장치가 꺼질 때 커패시터 C2의 조기 방전을 방지합니다. 다이오드 VD3은 첫해에 제조된 초소형 회로를 사용할 경우(내장 보호 다이오드 없이) 요소 DD1.1의 입력을 가능한 손상으로부터 보호합니다.

LED와 저항 R14를 제외한 장치의 모든 부품은 47x28mm 크기의 유리 섬유 보드에 장착됩니다(그림 3). 설치 - PVC 절연체에 얇은 색상의 다심 전선을 사용하여 양면 힌지 연결. 부하 전류가 흐르는 전선의 단면적은 1mm 이상이어야 합니다.².

그림. 3

스위치는 고정 저항기 MLT, C1-4, C1-14, C2-23을 사용할 수 있으며 표면 실장을 위해(R14 중 하나는 XS2 소켓의 핀 3 및 1에 납땜되고 나머지는 측면에 설치됩니다) 보드 연결). 트리머 저항 - 모든 작은 것. 산화물 커패시터 - K50-68, K53-19 또는 수입 아날로그. 나머지 커패시터는 표면 실장 세라믹입니다. 커패시터 C1은 DD1 칩의 전원 핀에 가깝게 설치됩니다.

KD522B 다이오드는 KD510A, KD521A-KD521D, KD522A, KD522B 및 수입 1N4148, 1N914, 1SS244로 교체 가능합니다. 쇼트키 다이오드

MBRS130LT3 - MBRS140T3, 1N5817-1N5819, SB120-SB160 중 하나. KS168A 제너 다이오드 대신 1N4736A, TZMC-6V8, KS126I, KS407D, KS468A가 적합하고 1N4734A 대신 KS156G, BZV55C-5V6, TZMC-5V6이 적합합니다. LED RL30-SR114S(빨간색) 및 RL30-YG414S(녹색)는 유사한 연속 LED(예: KIPD66, KIPD21 시리즈)로 교체할 수 있습니다.

트랜지스터 2SC2458의 교체 가능 - BC547, 2SC3199, SS9014, KT6111, KT6114 시리즈 중 하나, 게르마늄 트랜지스터 GT115G - 1T321, GT321, MP25, MP26 시리즈 중 하나. SS8550D 트랜지스터(콜렉터-이미터 포화 전압은 0,2A의 콜렉터 전류에서 0,5V 이하)는 SS8550, KT684, KT686 시리즈 중 하나로 대체할 수 있습니다(이 트랜지스터의 베이스 전류 전달 계수가 높을수록 더 좋습니다) ). VT3 대신 바이폴라 트랜지스터 대신 p형 채널이 있는 전계 효과 트랜지스터(예: 그림 4905에 표시된 IRF4)를 사용하는 경우 0,5A의 부하 전류에서 몇 개 이하 밀리볼트가 떨어지게 됩니다. KT815B 트랜지스터는 SS8050, BD139 또는 KT815, KT817, KT646 시리즈로 대체할 수 있습니다. 장치용 트랜지스터를 선택할 때 교체를 위해 권장되는 트랜지스터는 다른 하우징에서 만들어질 수 있으며 다이어그램에 표시된 것과 다른 핀 배치를 가질 수 있다는 점을 기억해야 합니다.

그림. 4

K176LP2 마이크로 회로 대신 K561LP2를 사용할 수 있으며 가져온 아날로그를 사용한 장치 작동은 테스트되지 않았습니다.

저항 R1의 저항은 부하가 연결될 때 이를 통과하는 전류가 10...20 mA를 초과하지 않도록 선택됩니다. 그림에서. 1에서 그 저항은 약 1...2V의 커패시터 C25(그림 30 참조)의 전압에 대해 표시됩니다.

장치 설정은 비교기의 응답 임계값 설정으로 이어집니다. 제너 다이오드 VD5를 일시적으로 분리하고 부하를 XS1 소켓에 연결하지 않음으로써 스태빌라이저 출력의 전압이 3V 이상이면 HL2 LED가 켜지는 위치에 트리밍 저항 R5,2의 슬라이더를 설정합니다. 그런 다음 트리머 저항 R5를 사용하여 이 작업을 반복하되 안정기 출력의 전압이 2V 미만일 때 HL5,6 LED가 켜지도록 슬라이더가 위치로 설정됩니다.

VT3 대신 전계 효과 트랜지스터를 설치하는 경우(그림 4), 비교기의 작동 임계값은 각각 5,0 및 5,4V로 선택됩니다.

설명된 장치는 부하 전류가 허용 가능한 한도 내에서 변할 때 출력 전압의 변화가 지정된 간격(0,4V)보다 몇 배 더 작은 전원 공급 장치와 함께 작동할 수 있습니다. 이는 예를 들어 회로 [2, 3]에 따라 조립된 선형 및 펄스 전압 안정기를 갖춘 실험실 전원 공급 장치를 통해 제공될 수 있습니다. 장치는 구리 단면적이 1mm 이상인 가능한 가장 짧은 전선을 사용하여 전압 안정 장치에 연결됩니다.². 작성자의 장치 사본은 최대 2A(단기)의 부하 전류에서 지정된 전원 공급 장치와 함께 테스트되었으며 DD1 마이크로 회로 요소의 자체 여기가 발생하지 않았습니다.

MP1 플레이어 또는 휴대폰과 같은 멀티미디어 장치가 XS3 소켓에 연결되고 UMZCH가 수정된 전원 공급 장치의 출력에 연결된 경우 해당 입력은 모바일의 오디오 출력에 연결될 수 있습니다. 모바일 장치에 USB 소켓과 헤드폰 소켓 모두에 대해 "마이너스" "(자주 발생하지 않음) 단일 공통 전선이 있는 경우에만 장치를 사용하십시오. 그렇지 않으면 장치가 손상될 수 있습니다.

비정상적인 공급 전압이 나타나는 데 중요한 경우 회로를 약간 변경하여 외부 전원 공급 장치에서 전원을 공급받는 장치에 이러한 스위치를 내장할 수 있습니다.

문학

Leontyev A. 두 임계값 비교기의 신호 장치. - 라디오, 1992, No. 5, p. 36-38.
Butov A. 자체 복구 퓨즈를 사용한 보호 기능을 갖춘 실험실 전원 공급 장치. - 라디오, 2005, No. 10, p. 54-57.
Butov A. L4960 칩의 실험실 스위칭 전원 공급 장치. - 라디오, 2011, No. 11, p. 27, 28.

저자: A. 부토프

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