При экспериментах со сложными, в частности микропроцессорными, устройствами нередко требуются многоканальные, гальванически не связанные источники питания. В предлагаемой статье описывается устройство управления трехканальным блоком питания с гальванически не связанными и произвольно (по полярности) подключаемыми источниками. На него возложены также функции защиты от перегрузок и электронного выключателя. Предусмотрено отключение всех источников при перегрузке одного из них. Устройство гальванически связано только с источником напряжения +5 В, входящим в состав БП, от выпрямителя которого оно питается.
Принципиальная схема устройства управления БП изображена на рис. 1. Оно состоит из трех RS-триггеров, собранных на элементах DD2.1 и DD2 2, DD2.3 и DD2.4, DD1.3 и DD1.4 со светодиодными индикаторами HL1. HL2. HL3 соответственно, узла совпадения на элементе DD3.3. старт-стопного устройства, выполненного на элементах DD3.1, DD1.1, DD3.2, DD1.2. и параметрического стабилизатора напряжения на транзисторе VT3 и стабилитроне VD4.
Все триггерные ячейки работают одинаково, поэтому рассмотрим работу одной из них. например, собранной на элементах DD2.1 и DD2.2. При включении БП сетевым выключателем постоянное напряжение с выхода выпрямителя источника питания +5 В (ИП1. на схеме не показан) через буферный диод VD5 поступает на стабилизатор напряжения питания устройства управления. Стабилизированное напряжение +5 В через резистор R3 поступает на входы (выводы 4. 5) элемента DD3.2 и конденсатор С2 старт-стопного устройства. В результате на выходе DD3.2 формируется импульс напряжения с уровнем логической 1, а на выходе DD1.2 - с уровнем логического 0. Последний через развязывающий диод VD1 поступает на вход (вывод 6) элемента DD2.2 и устанавливает триггер DD2.1DD2.2 в нулевое состояние (на выводе 1 - низкий уровень), что приводит к зажиганию светодиода HL1.
Уровень логического 0 с выхода DD2.1 подается на вывод 13 элемента совпадения DD3.3. Возникающий при этом на его выходе сигнал логической 1 открывает транзисторы VT1 и VT2. и светодиоды оптронов U3, U4 зажигаются. В результате открываются составные фототранзисторы, которые не дают включиться соответствующим каналам (ИП2, ИПЗ) БП. Коллекторным током VT2 выключается ИП1 (+5 В). Переходные процессы в устройстве управления протекают быстрее, чем в БП в целом, поэтому бросков напряжения на выходах ИП1 - ИПЗ не наблюдается.
Для включения БП нажимают кнопку SB1 ("Старт"). На элементах DD3.1 и DD1.1 собран одновибратор. вырабатывающий импульс запуска БП. примерно равный по длительности полупериоду сети. Это необходимо для ограничения тока короткого замыкания или перегрузки через силовые элементы БП во время действия запускающего импульса при попытке включения БП с перегруженным выходом. Отрицательный импульс с выхода DD1.1 поступает на вывод 2 элемента DD2.1 и устанавливает триггер в единичное состояние. При этом светодиод HL1 гаснет, сигнал логической 1 поступает на вывод 13 элемента совпадения DD3.3. и поскольку напряжения на остальных входах (выводы 1 и 2) имеют такой же уровень, на его выходе появляется сигнал логического 0. В результате транзисторы VT1 и VT2 закрываются, светодиоды оптронов U3 и U4 гаснут и закрывшиеся фототранзисторы включают БП.
При возникновении перегрузки в ИП2 включается оптрон U1. его фототранзистор шунтирует вход (вывод 6) элемента DD2.2 и триггер, в состав которого он входит, устанавливается в нулевое состояние. При этом зажигается светодиод HL1. на выходе DD3.3 появляется сигнал логической 1 и, как следствие, выключаются источники БП. Индикаторы HL2 и HL3 остаются выключенными, так как остальные триггеры продолжают находиться в единичном состоянии. Таким образом осуществляется индикация канала БП. в котором произошла перегрузка. После ее устранения блок включают нажатием на кнопку SB1.
Выключают БП нажатием кнопки SB2 ("Стоп"). Сигнал логического 0, возникающий при этом на выходе (вывод 13) элемента DD1.2, устанавливает все триггеры устройства в нулевое состояние, и светодиоды HL1 - HL3 зажигаются, сигнализируя о выключении БП. Светодиод HL4 индицирует наличие питания устройства.
Транзисторы оптронов U3. U4 соединяют с цепями выключения ИП2. ИПЗ. светодиоды оптронов U1. U2 - с их датчиками тока, а вывод 12 элемента DD2.4 - с датчиком тока ИП1 (+5 В).
Нетрудно видеть, что описанное устройство легко наращивается до необходимого числа каналов управления введением новых триггеров и заменой DD3.3 на элемент с большим числом входов. Также появляется возможность управлять работой БП с помощью других устройств, имеющих выходные ТТЛ-уровни. Для этого достаточно отключить один из входов (выводы 10. 11) элемента DD3.1 от резистора R1, а один из входов (выводы 4. 5) DD3.2 - oт резистора R3 и конденсатора С2 и соединить их с цепями устройств, формирующих сигналы логического 0 соответственно для пуска и выключения БП. Возможность ручного управления при этом сохранится.
Если же необходимости управления от внешних приборов нет. устройство можно упростить, исключив элементы DD3.1, DD3.2. DD1.1. DD1.2 и резистор R4. Старт-стопный узел в этом случае собирают по схемам, изображенным на рис. 2, а свободные выводы входов названных элементов соединяют с плюсовым проводом питания через резистор R20 сопротивлением 1 кОм (нумерация новых резисторов продолжает начатую на рис. 1).
При исправных деталях устройство начинает работать сразу и наладки не требует. У автора оно долгое время эксплуатируется в составе трехканального лабораторного БП. источник напряжения +5 В которого аналогичен описанному в [1], а два других одинаковы и изготовлены по доработанной схеме, опубликованной в [2] Хотелось бы выразить признательность автору [2] за действительно удачную схемотехнику БП.
Литература
Автор: А.Муравцов, г.Норильск