USB-разъём в лабораторном блоке питания

Лабораторные блоки питания (БП) с регулируемым выходным напряжением обычно используют только для отладки и ремонта радиоэлектронной аппаратуры, для питания устройств на постоянной основе их применяют редко. Это связано с тем, что на выходе такого БП может быть случайно установлено повышенное напряжение, опасное для подключённой нагрузки.

Для расширения функциональных возможностей лабораторного БП предлагаю оснастить его USB-розеткой, к которой можно подключать различные мобильные устройства для их питания и зарядки встроенных в них аккумуляторов. Чтобы избежать повреждения такой нагрузки, в БП следует встроить коммутатор, автоматически подключающий эту розетку к стабилизатору только в том случае, если на его выходе установлено напряжение, близкое к 5 В. Коммутатор целесообразно встраивать в БП с плавно регулируемым выходным напряжением, в которых затруднительно или нежелательноустанавливать дополнительный линейный или импульсный стабилизатор, рассчитанный на выходное напряжение 5 В при токе нагрузки не менее 0,5 А.

Схема коммутатора представлена на рис. 1, а схема его подключения к БП — на рис. 2 (здесь A1 — электронный стабилизатор напряжения лабораторного БП, A2 — описываемое устройство, C1 и C2 — фильтрующие конденсаторы).

Рис. 1

Рис. 2

На микросхеме DD1 (см. рис. 1) собран формирователь управляющего коммутатором сигнала. Элемент DD1.1 использован в качестве двухпорогового компаратора напряжения [1]. Если выходное напряжение стабилизатора A1 находится в интервале 5,2…5,6 В, на выходе элемента DD1.1 присутствует лог. 1. При плавном изменении напряжения на входах триггерный эффект при переключении уровней напряжения на выходе DD1.1 выражен слабо, поэтому управляющий сигнал проходит ещё через три логических элемента, включенных инверторами. Когда на выходе DD1.1 — лог. 1, на выходе DD1.2 — лог. 0, а на выходе включённых параллельно элементов DD1.3 и DD1.4 — лог. 1. При этом транзисторы VT2 и VT3 открыты, и на подключённую к розетке XS1 нагрузку поступает напряжение около 5 В (о его наличии сигнализирует светодиод HL2).

Если потребляемый нагрузкой ток превышает 80 мА, что обычно соответствует режиму зарядки встроенного в мультимедийный аппарат аккумулятора, то падения напряжения на резисторе R7 оказывается достаточно для открывания транзистора VT1, он открывается и включённый в его коллекторную цепь светодиод HL1 светится. Если же напряжение на выходе стабилизатора меньше 5,2 или больше 5,6 В, то навыходе элемента DD1.1 устанавливается лог. 0, на выходе DD1.2 — лог. 1, а на выходах DD1.3, DD1.4 — лог. 0, поэтому транзисторы VT2 и VT3 закрываются, нагрузка обесточивается и светодиоды гаснут.

На транзисторе VT4, резисторе R13 и стабилитроне VD5 собран параллельный стабилизатор, который защищает нагрузку от повышенного напряжения в случае неисправности управляющих узлов. Конденсаторы C3, C4 снижают чувствительность элемента DD1.1 к помехам, а также предотвращают его самовозбуждение. Наличие резистора R4 делает регулировку порогов срабатывания DD1.1 подстроечными резисторами R3, R5 более плавной. Диод Шотки VD4 уменьшает рост напряжения на резисторе R7 при увеличении тока нагрузки. Применение германиевого транзистора VT1 позволяет использовать резистор R7 меньшего сопротивления.

Элементы микросхемы DD1 питаются напряжением около 6,85 В от параметрического стабилизатора, собранного на стабилитроне VD2 и резисторе R1. Конденсаторы C1, C2, C5, C6 — блокировочные в цепях питания. Диод VD1 предотвращает преждевременную разрядку конденсатора C2 при выключении блока питания. Диод VD3 защищает входы элемента DD1.1 от возможного повреждения, если применена микросхема выпуска первых лет (без встроенных защитных диодов).

Все детали устройства, кроме светодиодов и резистора R14, смонтированы на плате из стеклотекстолита размерами 47×28 мм (рис. 3). Монтаж — двусторонний навесной с помощью тонких цветных многожильных проводов в ПВХ изоляции. Провода, по которым протекает ток нагрузки, должны иметь сечение не менее 1 мм².

Рис. 3

В коммутаторе могут быть применены постоянные резисторы МЛТ, С1-4, С1-14, С2-23 и для поверхностного монтажа (один из них — R14 — припаивают к контактам 2 и 3 розетки XS1, остальные устанавливают на стороне соединений платы). Подстроечные резисторы — любые малогабаритные. Оксидные конденсаторы — К50-68, К53-19 или импортные аналоги. Остальные конденсаторы — керамические для поверхностного монтажа. Конденсатор C1 устанавливают в непосредственной близости от выводов питания микросхемы DD1.

Диоды КД522Б заменимы любыми из КД510А, КД521А-КД521Д, КД522А, КД522Б, а также импортными 1N4148, 1N914,    1SS244; диод Шотки

MBRS130LT3 — любым из MBRS140T3, 1N5817-1N5819, SB120-SB160. Вместо стабилитрона КС168А подойдут 1N4736A, TZMC-6V8, КС126И, КС407Д, КС468А, а вместо 1N4734A — КС156Г, BZV55C-5V6, TZMC-5V6. Светодиоды RL30-SR114S (красного цвета свечения) и RL30-YG414S (зелёного) можно заменить любыми аналогичными непрерывного свечения, например, серий КИПД66, КИПД21.

Возможная замена транзистора 2SC2458 — любой из серий BC547, 2SC3199, SS9014, КТ6111, КТ6114, германиевого транзистора ГТ115Г — любой из серий 1Т321, ГТ321, МП25, МП26. Транзистор SS8550D (напряжение насыщения коллектор-эмиттер — не более 0,2 В при токе коллектора 0,5 А) заменим любым из серий SS8550, КТ684, КТ686 (чем больше коэффициент передачи тока базы этого транзистора, тем лучше). Если вместо биполярного на месте VT3 применить полевой транзистор с каналом p-типа (например, IRF4905, как показано на рис. 4), то при токе нагрузки 0,5 А на нём будет падать не более нескольких милливольт. Транзистор КТ815Б можно заменить на SS8050, BD139 или любой из серий КТ815, КТ817, КТ646. Подбирая транзисторы для устройства, следует помнить, что рекомендованные для замены могут быть выполнены в иных корпусах и иметь иную цоколёвку, чем указанные на схеме.

Рис. 4

Вместо микросхемы К176ЛП2 можно использовать К561ЛП2, работа устройства с их импортными аналогами не проверялась.

Сопротивление резистора R1 выбирают таким, чтобы при подключённой нагрузке ток через него не выходил за пределы 10…20мА. На рис. 1 его сопротивление указано для напряжения на конденсаторе C1 (см. рис. 2) около 25…30 В.

Налаживание устройства сводится к установке порогов срабатывания компаратора. Временно отключив стабилитрон VD5 и не подключая нагрузку к розетке XS1, устанавливают движок подстроечного резистора R3 в такое положение, чтобы светодиод HL2 зажигался при напряжении на выходе стабилизатора более 5,2 В. Затем повторяют эту операцию с подстроечным резистором R5, но его движок устанавливают в такое положение, чтобы светодиод HL2 зажигался при напряжении на выходе стабилизатора менее 5,6 В. 

Если на месте VT3 установлен полевой транзистор (рис. 4), то пороги срабатывания компаратора выбирают равными соответственно 5,0 и 5,4 В.

Описанное устройство может работать совместно с БП, в котором при изменении тока нагрузки в допустимых пределах изменение выходного напряжения в несколько раз меньше указанного интервала (0,4 В). Это могут обеспечить, например, лабораторные БП с линейным и импульсным стабилизаторами напряжения, собранные по схемам [2, 3]. Устройство подключают к узлам стабилизатора напряжения максимально короткими проводами сечением по меди не менее 1 мм². Авторский экземпляр устройства испытывался совместно с указанными БП при токе нагрузки до 2 А (кратковременно), самовозбуждение элементов микросхемы DD1 при этом не возникало.

Если к розетке XS1 подключено мультимедийное устройство, например, МР3-плейер или мобильный телефонный аппарат, а к выходу доработанного БП — УМЗЧ, то соединять его вход с аудиовыходом мобильного аппарата можно лишь в том случае, если у мобильного аппарата единый общий провод — «минус» и для uSB-розетки, и для гнезда для головных телефонов (что бывает нечасто), иначе аппарат может быть повреждён.

Незначительно изменив схему, такой коммутатор можно встроить в питаемые от внешних БП устройства, если они критичны к появлению аномального для них напряжения питания.

Литература

1. Леонтьев А. Сигнальное устройство на двупороговом компараторе. — Радио, 1992, №5, с. 36-38.

2. Бутов А. Лабораторный блок питания с защитой на самовосстанавливающихся предохранителях. — Радио, 2005, № 10, с. 54- 57.

3. Бутов А. Лабораторный импульсный БП на микросхеме L4960. — Радио, 2011, № 11, с. 27, 28.

Автор: А. Бутов, с. Курба Ярославской обл.

Электронный аналоговый термостат своими руками

В этой статье вы узнаете как собрать простой и надежный электронный термостат с выносным (если надо) датчиком из биполярного транзистора. Его можно использовать для управления внешними устройствами, такими как электрические нагреватели, паяльники и так далее. В принципе, термостат – это регулятор для автоматического поддержания температуры путем включения или выключения подачи тепла. С помощью электронного термостата можно точно контролировать температуру электронагревателя.

Как видите по схеме, датчик температуры не является ни стандартным термистором, ни специализированным сенсорным чипом – это обычный биполярный транзистор BC107 (T1) в металлическом корпусе. Можно заменить его на популярный транзистор BD139, который стоит на многих платах. Почему транзистор? Любой кремниевый диод и вообще любой кремниевый переход имеет почти линейный температурный коэффициент около -2 мВ / ° C, когда прямое напряжение (V F ) подается через переход. Значит всё что нужно сделать, это использовать его включение для контроля температуры, как показано на схеме. Обратите внимание, что транзистор с биполярным переходом работает медленнее, чем кремниевый диод, из-за его металлического корпуса.

В данной сборке использовалась пара транзисторов BC107B, но BD139 имеет монтажное отверстие на корпусе TO-126, что значительно упрощает его установку, так что лучше их.

Другая часть схемы также имеет обычные радиокомпоненты. LM393 (IC1) – довольно дешевая микросхема с двумя компараторами. На выходе компаратора LM393 один транзистор BD140 (T2) подключен как переключатель для управления небольшой нагревательной катушкой или для управления электромагнитным реле, для переключения уже более мощных нагревателей. Датчик температуры T1 подключен к инвертирующему входу (контакт 2) IC1, в то время как фиксированное опорное напряжение, близкое к 1,4 В, подается на его неинвертирующий вход (контакт 3).

Многооборотный подстроечный регулятор заданной температуры (RP1) определяет напряжение на инвертирующем входе компаратора. Если ползунок подстроечного резистора находится на половине, то инвертирующий вход компаратора может видеть напряжение, довольно близкое к 1 В. 

Нужно сначала отрегулировать подстроечный резистор, чтобы поднять это напряжение до 1,5 В или около того. А затем установить горячий паяльник в непосредственной близости от T1, подержать его там некоторое время и протестировать схему.

Обратите внимание, что зеленый индикатор (LED1), подключенный к выходу (контакт 1) компаратора, продолжает гореть в нормальном состоянии. В то же время T2 проводит и передает 5 В постоянного тока на подключенную нагрузку (нагреватель или реле) через переход эмиттер-коллектор. Если уровень температуры превышает заданное значение, IC1 отключает T2 и, следовательно, катушку реле.

Будучи низковольтным транзистором средней мощности с максимальным током коллектора 1,5 А, транзистор BD140 может использоваться для управления нагрузками, потребляющими менее 1,5 А. Здесь тестовой нагрузкой был USB-вентилятор, и тест проводился без установки транзистора BD140 на радиатор.

Конструкция электронного термостата довольно некритична, для этой цели достаточно небольшой макетной платы. Но транзистор датчика температуры (BC107 / BD139) должен быть припаян к выводам кабелем и надлежащим образом изолирован в местах пайки с помощью термоусадочных трубок. Важно, чтоб транзистор хорошо воспринимал изменения температуры при установке на нужное место.

Микросхема LM393 состоит из двух прецизионных компараторов напряжения, и выход каждого представляет собой открытый коллектор выходного NPN-транзистора с заземленным эмиттером, который обычно может потреблять до 16 мА. Базовая схема компаратора используется для преобразования аналоговых сигналов в цифровой выход. Выходной сигнал высокого уровня, когда напряжение на неинвертирующем (+ IN) входе больше, чем на инвертирующем (-IN). Выход будет низким, когда напряжение на неинвертирующем (+ IN) входе меньше, чем на инвертирующем (-IN).

Представленная здесь схема термостата предназначена для работы с подключенной нагрузкой, если уровень температуры, измеренный датчиком температуры, значительно ниже установленного значения. Но если уровень температуры поднимается выше заданного значения, нагрузка немедленно отключается.

Поскольку выход компаратора IC1 подключен к базе транзистора T2 через резистор, база транзистора в нормальном состоянии удерживается на низком уровне. В этом состоянии T2 проводит ток. Это связано с тем, что небольшой ток проходит через T2 по резистору R7 и через внутренний NPN-транзистор IC1 на землю. Этот небольшой ток переключает больший ток, который может протекать через нагрузку.

Базовый резистор R7 ограничивает общий ток через T2 и транзистор внутри IC1 до относительно безопасного значения. Можно снизить значение R7 до некоторой степени, чтобы получить более высокие токи нагрузки.

Далее перейдем к гистерезису. Компараторы используются для различения двух разных уровней сигнала. В этом проекте компаратор различает условия перегрева и нормальной температуры. Естественно, шум на пороге сравнения вызовет множественные переходы. Гистерезис устанавливает верхний и нижний порог для устранения множественных переходов, вызванных шумом.

В этой схеме резистор R4 как раз и устанавливает уровень гистерезиса. Обратите внимание, что гистерезис создает два порога. Это означает, что когда на выходе высокий логический уровень, R4 работает параллельно с R2.

Это увеличивает ток в R3, повышая пороговое напряжение. С другой стороны, когда на выходе низкий логический уровень, R4 работает параллельно с R3. Это снижает ток R3, уменьшая пороговое напряжение.

Стоит отметить, что выходной каскад с открытым коллектором требует подтягивающего резистора (R5). Поскольку подтягивающий резистор формирует делитель напряжения на выходе компаратора, который вносит ошибку, требуется гистерезисный резистор сравнительно высокого номинала, чтобы минимизировать эту погрешность.

Более совершенную схему термостата, с двумя датчиками, можно собрать на микроконтроллере Attiny2313.

Импульсный блок питания

. Можно ли в этом блоке питания заменить NPN-транзистор D667A на NPN-транзистор BD139?

спросил 2 года 3 месяца назад

Изменено 2 года, 3 месяца назад

Просмотрено 195 раз

\$\начало группы\$

У меня есть блок питания с NPN-транзистором D667A, который получил некоторые повреждения.

Я не уверен на 100%, какова его цель в схеме, но у меня сложилось впечатление, что он используется для управления силовым транзистором, установленным на радиаторе, который вы видите на картинке.

В блоке питания был сильно перегоревший предохранитель, и в блоке питания были закорочены некоторые компоненты (закороченный силовой транзистор, закороченный электролитический колпачок, закороченный диод Шоттки)

Я заменил закороченные компоненты и заменил NPN-транзистор D667A этот конкретный транзистор с NPN-транзистором BD139 у меня завалялся.

В оригинальном техническом описании транзистора D667A NPN упоминается частота перехода 140 МГц.

В описании транзистора BD139 NPN я не смог найти эту частоту, хотя на других сайтах она упоминается как 190 МГц. Остальные параметры были самыми близкими, которые я сравнивал с исходным, что заставило меня подумать (возможно, ошибочно), что это подходящая замена.

Правильно ли я думаю, или я должен заменить его более подходящим транзистором. И если да, то что это за замена?

Хотя предохранитель сейчас не поврежден, я не вижу выходного напряжения постоянного тока, поэтому мне интересно, может ли быть причиной этого BD139. (невозможно правильно включить переход питания).

• импульсный источник питания
• npn

\$\конечная группа\$

7

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

arduino — Замена BD139 на TIP122 — Схема управления скоростью вращения кулера

спросил 2 года, 5 месяцев назад

Изменено 2 года, 5 месяцев назад

Просмотрено 604 раза

\$\начало группы\$

Я использую кулер (=вентилятор) для подачи нагретого воздуха через шланг в закрытую камеру с помощью ШИМ Arduino UNO. ПИД-система регулирует ток через набор резисторов для достижения заданной температуры в камере. Назначение кулера (12В — 2,9W) предназначен для создания воздушного потока.

Я начал использовать эту схему (только для кулера) с использованием точно таких же компонентов:

температура в коробке. Arduino и PID-система питаются от импульсного источника питания 12 В 10 А.

По началу все работало хорошо, когда в интерфейсе нажимаешь «Старт» запускается и кулер и ПИД система (напряжение на вентиляторе не знаю). После нескольких проверок кулер стал работать немного медленнее или с задержкой запуска, и при измерении напряжения он показал примерно 10 В. У меня есть кабели, соединяющие + и — кулера с платой, но падение напряжения составляет менее 0,1 В. Я предположил, что транзистор был поврежден или что-то в этом роде, и заменил его транзистором TIP122, который может работать с большей мощностью и имеет высокий коэффициент усиления. После этого попробовал запустить новую пробу, но кулер даже не двигался, напряжение на нем было 7,5 В! Затем я заменил резистор 1 кОм на 220 Ом, надеясь, что получу более высокое напряжение в базе. Кулер начал двигаться очень медленно. После последнего упомянутого изменения я провел новый анализ и все измерил:

• Напряжение на охладителе: 9 В
• ШИМ Arduino (255): 4,6 В
• Падение напряжения на резисторе 220 Ом: 3,4 В
• Vbe: 1,2 В
• В пост. тока: 1,9 В
• Век: 3,1 В
• Источник питания: 12,8 В

После этого у меня закончились идеи. Довольно странно, что схема раньше работала и со временем начала терять мощность (я не гений, но это довольно простая схема).

Если вы посмотрите на техпаспорт BD139, то не поймете, что он был поврежден из-за перегрузки по мощности.

TIP 122 Спецификация

BD139 Спецификация

РЕДАКТИРОВАТЬ: После вышеупомянутых проверок кулер был подключен к источнику питания 12 В и работал отлично.

• Arduino
• транзисторы
• ШИМ
• 12 В

\$\конечная группа\$

9

\$\начало группы\$

Похоже, с вентилятором что-то не так. Согласно техническому описанию, вентилятор должен запускаться при напряжении 4,5 В.

Проверьте, свободно ли вращаются лопасти вентилятора или есть ли заедание. Возможно, что-то в операционной среде влияет на вентилятор.

В линейном режиме рассеиваемая мощность транзистора в наихудшем случае составляет около 0,75 Вт, так что примерно на 100°C выше температуры окружающей среды для TO-126 без радиатора, который довольно горячий. У вас также есть предельный базовый драйв, чтобы заставить его насыщаться — возможно, пересмотрите, как вы рассчитали, что 1K было достаточно.

TIP122 представляет собой пару Дарлингтона, поэтому при полном включении имеет более высокое падение напряжения, чем биполярный транзистор, возможно, 750 мВ при токе базы 1 мА и токе коллектора <250 мА.

Во всяком случае, я хочу сказать, что вентилятор должен вращаться при >4,5 В. Второстепенные моменты заключаются в том, что BJT имеет маргинальный или неадекватный базовый привод, оба транзистора должны иметь небольшой теплоотвод, и оба транзистора, похоже, ведут себя в пределах ожидаемого диапазона.

Если вы просто хотите включать и выключать вентилятор (или включать и выключать его с помощью ШИМ), замените R, C и транзистор на небольшой n-канальный MOSFET с логическим уровнем, такой как AO3400, который будет падать менее 10 мВ во включенном состоянии.