实验室电源中的 USB 连接器。方案、说明

实验室电源中的USB连接器。无线电电子电气工程百科全书

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具有可调输出电压的实验室电源 (PSU) 通常仅用于调试和维修电子设备；很少用于持续为设备供电。这是因为这样的 PSU 的输出端可能会意外设置升高的电压，这对于所连接的负载来说是危险的。

为了扩展实验室 PSU 的功能，我建议为其配备 USB 插座，您可以连接各种移动设备为其供电并为内置电池充电。为了避免损坏此类负载，应在 PSU 中内置一个开关，仅当其输出设置为接近 5 V 的电压时，该开关才会自动将此插座连接到稳定器。建议将开关内置于具有连续可调输出电压的 PSU 中，在这种情况下，很难或不希望安装额外的额定输出电压为 5 V、负载电流至少为 0,5 A 的线性或开关稳压器。

开关示意图如图所示。 1，及其与 PSU 的连接图 - 图 2。 1（这里A2是实验室PSU的电子稳压器，A1是所描述的器件，C2和CXNUMX是滤波电容）。

米。 1（点击放大）

实验室电源中的 USB 连接器
图。 2

在DD1芯片上（见图1），装配有控制信号开关的发生器。元件 DD1.1 用作二阈值电压比较器 [1]。如果稳定器 A1 的输出电压在 5,2 ... 5,6 V 范围内，则 DD1.1 元件的输出处有一个对数。 1、随着输入端电压的平滑变化，DD1.1输出端切换电压电平时的触发效应表现较弱，因此控制信号经过逆变器所包含的另外三个逻辑元件。当输出DD1.1-log时。 1、在输出DD1.2——日志。 0，并在并联连接的 DD1.3 和 DD1.4 元件的输出处 - log。 1. 同时，晶体管 VT2 和 VT3 打开，并向连接到 XS1 插座的负载提供约 5 V 的电压（其存在由 HL2 LED 指示）。

如果负载消耗的电流超过80mA（通常对应于多媒体设备内置电池的充电模式），则电阻R7两端的压降足以打开晶体管VT1，使其打开，其集电极电路中包含的HL1 LED点亮。如果稳定器输出处的电压小于 5,2 或大于 5,6 V，则在 DD1.1 元件的输出处设置一个对数。 0，输出 DD1.2 - 日志。 1，并在输出 DD1.3、DD1.4 - log 处。 0，因此晶体管VT2和VT3关闭，负载断电，LED熄灭。

VT4晶体管、R13电阻和VD5齐纳二极管上装有并联稳定器，可在控制节点发生故障时保护负载免受过压影响。电容器C3、C4降低DD1.1元件对干扰的敏感度，并防止其自激。电阻器R4的存在使得阈值DD1.1微调电阻器R3、R5的调整更加平滑。随着负载电流的增加，肖特基二极管 VD4 降低了电阻器 R7 上的电压上升。使用锗晶体管VT1允许使用较低阻值的电阻器R7。

DD1 芯片的元件由约 6,85V 的电压供电，该电压来自组装在 VD2 齐纳二极管和电阻器 R1 上的参量稳定器。电容器 C1、C2、C5、C6 - 电源电路中的阻隔。二极管VD1防止电源关闭时电容器C2过早放电。如果使用第一年的微电路（无内置保护二极管），VD3 二极管可保护 DD1.1 元件的输入免受可能的损坏。

该器件的所有部件（LED 和电阻器 R14 除外）均安装在尺寸为 47x28 mm 的玻璃纤维板上（图 3）。安装 - 双面铰接，采用 PVC 绝缘的细彩色绞线。负载电流流过的导线的横截面必须至少为 1 mm².

图。 3

开关中可使用用于表面安装的固定电阻器 MLT、C1-4、C1-14、C2-23（其中一个 - R14 - 焊接到 XS2 插座的引脚 3 和 1，其余安装在电路板的连接侧）。微调电阻器 - 任何小尺寸。氧化物电容器 - K50-68、K53-19 或进口类似产品。其余电容器是用于表面安装的陶瓷电容器。电容器 C1 安装在靠近 DD1 芯片电源引脚的位置。

二极管KD522B可替换为KD510A、KD521A-KD521D、KD522A、KD522B以及进口1N4148、1N914、1SS244中的任意一种；肖特基二极管

MBRS130LT3 - MBRS140T3、1N5817-1N5819、SB120-SB160 中的任何一个。可以使用 168N1A、TZMC-4736V6、KS8I、KS126D、KS407A 代替 KS468A 齐纳二极管，也可以使用 KS1G、BZV4734C-156V55、TZMC-5V6 代替 5N6A。 LED RL30-SR114S（红光）和 RL30-YG414S（绿光）可以替换为任何类似的连续发光，例如 KIPD66、KIPD21 系列。

可替代 2SC2458 晶体管 - BC547、2SC3199、SS9014、KT6111、KT6114 系列中的任何一个，GT115G 锗晶体管 - 1T321、GT321、MP25、MP26 系列中的任何一个。我们将SS8550D晶体管（集电极-发射极饱和电压-集电极电流为0,2A时不超过0,5V）替换为SS8550、KT684、KT686系列中的任何一个（该晶体管基极的电流传输系数越大越好）。如果用p型沟道的场效应晶体管（例如IRF3，如图4905所示）代替双极性晶体管来代替VT4，那么在0,5A的负载电流下，其上不会超过几毫伏。 KT815B晶体管可以替换为SS8050、BD139或KT815、KT817、KT646系列中的任何一个。在为设备选择晶体管时，应记住，建议替换的晶体管可以在其他情况下制作，并且具有与图中所示不同的引脚排列。

图。 4

您可以使用 K176LP2 代替 K561LP2 芯片；该设备与进口同类产品的运行情况尚未测试。

选择电阻器 R1 的阻值，以便在连接负载时，通过它的电流不会超过 10 ... 20mA。上图。如图 1 所示，其电阻表示电容器 C1 两端的电压（见图 2）约为 25 ... 30 V。

建立设备简化为设置比较器操作的阈值。暂时断开 VD5 齐纳二极管，不将负载连接到 XS1 插座，将微调电阻 R3 引擎设置到当稳定器输出电压大于 2 V 时 HL5,2 LED 点亮的位置。然后对微调电阻 R5 重复此操作，但将其引擎设置到当稳定器输出电压低于 2 V 时 HL5,6 LED 点亮的位置。

如果安装场效应晶体管代替 VT3（图 4），则比较器工作阈值将分别选择为 5,0 和 5,4 V。

所描述的装置可以与电源单元一起工作，其中，当负载电流在可接受的限度内变化时，输出电压的变化比指定间隔(0,4V)小几倍。例如，这可以通过根据方案组装的具有线性和开关稳压器的实验室电源来提供[2, 3]。该设备使用尽可能短的导线连接到稳压器的节点，导线的铜截面至少为 1 mm²。作者的设备副本与指定的 PSU 一起在高达 2 A 的负载电流（短时间）下进行了测试，DD1 微电路的元件没有发生自激。

如果多媒体设备连接到 XS1 插座，例如 MP3 播放器或移动电话，并且 UMZCH 连接到修改后的 PSU 的输出，则只有当移动设备具有单根公共线 - USB 插座和耳机插孔均为“负”（这种情况很少发生）时，才可以将其输入连接到移动设备的音频输出，否则设备可能会损坏。

通过稍微改变电路，如果外部电源供电的设备对于出现异常电源电压至关重要，则可以将这种开关内置到外部电源供电的设备中。

文学

Leontiev A. 双阈值比较器上的信号装置。 - 广播，1992 年，第 5 期，第 36 页38-XNUMX。
Butov A. 具有自复位保险丝保护功能的实验室电源。 - 广播，2005 年，第 10 期，第 54 页57-XNUMX。
Butov A. L4960 芯片上的实验室开关电源。 - 广播，2011 年，第 11 期，第 27 页28、XNUMX。

作者：A. Butov

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