Принципиальная схема устройства автоматического переключения, показанная здесь, построена на интегральной микросхеме LTC4412 от Linear Technologies. Эта схема может быть использована для автоматического переключения нагрузки между батареей и сетевым адаптером (блоком питания). Микросхема LTC4412 управляет внешним P-канальным MOSFET транзистором, чтобы создать подобие диода Шоттки, функционируещего как выключатель питания для распределения нагрузки. Это делает LT4412 идеальной заменой в источниках питания. Широкий спектр МОП полевых транзисторов может управляться с помощью интегральной микросхемы, и это дает большую гибкость в плане выбора тока нагрузки. LT4412 также имеет кучу хороших функций, таких как защита аккумулятора от переплюсовки, ручное управление, защита затвора в транзисторе и другие. Собственный ток потребления схемы составляет всего 11 мкA. Диод D1 предотвращает обратное протекание тока к сетевому адаптеру, когда нет питающей сети. Конденсатор С1 — конденсатор выходного фильтра. Вывод 4 интегральной микросхемы называется выводом состояния. Некоторых функций микросхемы не показано на схеме. Транзистор FDN306P не рекомендуется при использовании брать руками, полевые транзисторы очень часто выходят из строя именно по причине статического напряжения, которое есть на теле каждого человека. При пайке его на печатную плату было бы не плохо заземлить себя специальном браслетом, и заземлить сам паяльник, но если используете паяльную станцию, этого делать не надо. Основные параметры полевого транзистора таковы (из даташита): Рабочая температура транзистора составляет от -55 до +150 градусов Цельсия. Рабочая температуры микросхемы от -40 до +80, температура при пайке составляет 300 градусов, в течении не более 10 секунд. Распиновку выводов можно увидеть в даташите по ссылке выше или на картинке. Применение данной схемы — различные источники резервного питания, где нужна экономичность и стабильность. serp1.ru Микросхема TPS22933 представляет из себя мультиплексор питания с тремя входами и встроенным LDO-регулятором на выходе. Особенность данного коммутатора состоит в том, что переключение входов происходит автоматически благодаря встроенной логике. Встроенный линейный регулятор позволяет расширить диапазон входного напряжения до 12 В, при этом напряжение на выходе будет поддерживаться на значении 3.6 В. Коммутатор TPS22933 имеет вход управления Enable, с помощью которого возможно отключать выход VOUT от основных цепей устройства. Имеется так же выход LOUT — это «прямой» неотключаемый выход LDO. Разделение этих выходов позволяет получить устройство, потребление которого может быть значительно снижено в режиме SLEEP благодаря отключению всех лишних потребителей. Особенно это актуально в переносных устройствах с автономным питанием. Ещё одной встроенной особенностью данной микросхемы является дополнительный ключ с нагрузочным резистором для шунтирования выхода VOUT на землю, когда на вход Enable подан логический 0. Данная функция позволяет гарантировать отсутствие напряжения на цепях питания. Структурная схема TPS22933 Корпус TPS22933 обладает малыми размерами — всего 1.5×1.5 мм, что позволяет экономить место на печатной плате. ••• В середине 2001 г. компании Texas Instruments и КОМПЭЛ заключили официальное дистрибьюторское соглашение, которое явилось результатом длительной и успешной работы КОМПЭЛ в качестве официального дистрибьютора фирмы Burr-Brown. (Как известно, Burr-Brown вошла в состав TI так же, как и компании Unitrode, Power Trend и Klixon).
С этого времени компания КОМПЭЛ получила доступ к поставке всей номенклатуры производимых компанией TI компонентов, ...читать далее www.compel.ru С батарейным питанием все замечательно, кроме того, что оно кончается, а энергию надо тщательно экономить. Хорошо когда устройство состоит из одного микроконтроллера — отправил его в спячку и все. Собственное потребление в спящем режиме у современных МК ничтожное, сравнимое с саморазрядом батареи, так что о заряде можно не беспокоиться. Но вот засада, не одним контроллером живо устройство. Часто могут использоваться разные сторонние периферийные модули которые тоже любят кушать, а еще не желают спать. Прям как дети малые. Приходится всем прописывать успокоительное. О нем и поговорим. ▌Механическая кнопкаЧто может быть проще и надежней сухого контакта, разомкнул и спи спокойно, дорогой друг. Вряд ли батарейку раскачает до того, чтобы пробить миллиметровый воздушный зазор. Урания в них для этого не докладывают. Какой нибудь PSW переключатель то что доктор прописал. Нажал-отжал. Вот только беда, ток он маленький держит. По паспорту 100мА, а если запараллелить группы, то до 500-800мА без особой потери работоспособности, если конечно не клацать каждые пять секунд на реактивную нагрузку (катушки-кондеры). Но девайс может кушать и поболее и что тогда? Приматывать синей изолентой к своему хипстерскому поделию здоровенный тумблер? Нормальный метод, мой дед всю жизнь так делал и прожил до преклонных лет. ▌Кнопка плюс Но есть способ лучше. Рубильник можно оставить слабеньким, но усилить его полевым транзистором. Например вот так. Тут переключатель просто берет и поджимает затвор транзистора к земле. И он открывается. А пропускаемый ток у современных транзисторов очень высокий. Так, например, IRLML5203 имея корпус sot23 легко тащит через себя 3А и не потеет. А что-нибудь в DPACK корпусе может и десяток-два ампер рвануть и не вскипеть. Резистор на 100кОм подтягивает затвор к питанию, обеспечивая строго определенный уровень потенциала на нем, что позволяет держать транзистор закрытым и не давать ему открываться от всяких там наводок. ▌Плюс мозгиМожно развить тему управляемого самовыключения, таким вот образом. Т.е. устройство включается кнопкой, которая коротит закрытый транзистор, пуская ток в контроллер, он перехватывает управление и, прижав ногой затвор к земле, шунтирует кнопку. А выключится уже тогда, когда сам захочет. Подтяжка затвора тоже лишней не будет. Но тут надо исходить из схемотехники вывода контроллера, чтобы через нее не было утечки в землю через ногу контроллера. Обычно там стоит такой же полевик и подтяжка до питания через защитные диоды, так что утечки не будет, но мало ли бывает… Или чуть более сложный вариант. Тут нажатие кнопки пускает ток через диод на питание, контроллер заводится и сам себя включает. После чего диод, подпертый сверху, уже не играет никакой роли, а резистор R2 эту линию прижимает к земле. Давая там 0 на порту если кнопка не нажата. Нажатие кнопки дает 1. Т.е. мы можем эту кнопку после включения использовать как нам угодно. Хоть для выключения, хоть как. Правда при выключении девайс обесточится только на отпускании кнопки. А если будет дребезг, то он может и снова включиться. Контроллер штука быстрая. Поэтому я бы делал алгоритм таким — ждем отпускания, выбираем дребезг и после этого выключаемся. Всего один диод на любой кнопке и нам не нужен спящий режим :) Кстати, в контроллер обычно уже встроен этот диод в каждом порту, но он очень слабенький и его можно ненароком убить если вся ваша нагрузка запитается через него. Поэтому и стоит внешний диод. Резистор R2 тоже можно убрать если нога контроллера умеет делать Pull-down режим. ▌Отключая ненужноеМожно сделать и по другому. Оставить контроллер на «горячей» стороне, погружая его в спячку, а обесточивать только жрущую периферию. Выделив для нее отдельную шину питания. Но тут надо учесть, что есть такая вещь как паразитное питание. Т.е. если вы отключите питание, например, у передатчика какого, то по шине SPI или чем он там может управляться пойдет питание, поднимется через защитные диоды и периферия оживет. Причем питания может не хватить для его корректной работы из-за потерь на защитных диодах и вы получите кучу глюков. Или же получите превышение тока через порты, как результат выгоревшие порты на контроллере или периферии. Так что сначала выводы данных в Hi-Z или в Low, а потом обесточивайте. ▌Выкидываем лишнееЧто-то мало потребляющее можно запитать прям с порта. Сколько дает одна линия? Десяток миллиампер? А две? Уже двадцать. А три? Параллелим ноги и вперед. Главное дергать их синхронно, лучше за один такт. Правда тут надо учитывать то, что если нога может отдать 10мА ,то 100 ног не отдадут ампер — домен питания не выдержит. Тут надо справляться в даташите на контроллер и искать сколько он может отдать тока через все выводы суммарно. И от этого плясать. Но до 30мА с порта накормить на раз два. Главное не забывайте про конденсаторы, точнее про их заряд. В момент заряда кондера он ведет себя как КЗ и если в вашей периферии есть хотя бы пара микрофарад емкостей висящих на питании, то от порта ее питать уже не следует, можно порты пожечь. Не самый красивый метод, но иногда ничего другого не остается. ▌Одна кнопка на все. Без мозговНу и, напоследок, разберу одно красивое и простое решение. Его несколько лет назад набросил мне в комменты uSchema это результат коллективного творчества народа на его форуме. Одна кнопка и включает и выключает питание. Как работает: При включении, конденсатор С1 разряжен. Транзистор Т1 закрыт, Т2 тоже закрыт, более того, резистор R1 дополнительно подтягивает затвор Т1 к питанию, чтобы случайно он не открылся. Конденсатор С1 разряжен. А значит мы в данный момент времени можем считать его как КЗ. И если мы нажмем кнопку, то пока он заряжается через резистор R1 у нас затвор окажется брошен на землю. Это будет одно мгновение, но этого хватит, чтобы транзистор Т1 распахнулся и на выходе появилось напряжение. Которое тут же попадет на затвор транзистора Т2, он тоже откроется и уже конкретно так придавит затвор Т1 к земле, фиксируясь в это положение. Через нажатую кнопку у нас С1 зарядится только до напряжения которое образует делитель R1 и R2, но его недостаточно для закрытия Т1. Отпускаем кнопку. Делитель R1 R2 оказывается отрезан и теперь ничто не мешает конденсатору С1 дозарядиться через R3 до полного напряжения питания. Падение на Т1 ничтожно. Так что там будет входное напряжение. Схема работает, питание подается. Конденсатор заряжен. Заряженный конденсатор это фактически идеальный источник напряжения с очень малым внутренним сопротивлением. Жмем кнопку еще раз. Теперь уже заряженный на полную конденсатор С1 вбрасывает все свое напряжение (а оно равно напряжению питания) на затвор Т1. Открытый транзистор Т2 тут вообще не отсвечивает, ведь он отделен от этой точки резистором R2 аж на 10кОм. А почти нулевое внутреннее сопротивление конденсатора на пару с его полным зарядом легко перебивает низкий потенциал на затворе Т1. Там кратковременно получается напряжение питания. Транзистор Т1 закрывается. Тут же теряет питание и затвор транзистора Т2, он тоже закрывается, отрезая возможность затвору Т1 дотянуться до живительного нуля. С1 тем временем даже не разряжается. Транзистор Т2 закрылся, а R1 действует на заряд конденсатора С1, набивая его до питания. Что только закрывает Т1. Отпускаем кнопку. Конденсатор оказывается отрезан от R1. Но транзисторы все закрыты и заряд с С1 через R3 усосется в нагрузку. С1 разрядится. Схема готова к повторному включению. Вот такая простая, но прикольная схема. Вот тут еще полно реализаций похожих схем. На сходном принципе действия. easyelectronics.ru Коммутатором называют устройство, позволяющее коммутировать (включать или переключать) электрические сигналы. Аналоговый коммутатор предназначен для коммутации аналоговых, т. е. изменяющихся по амплитуде во времени сигналов. Отмечу; что аналоговые коммутаторы с успехом можно применять и для коммутации цифровых сигналов. Обычно состоянием «включено/выключено» аналогового коммутатора управляют подачей управляющего сигнала на управляющий вход. Для упрощения процесса коммутации для этих целей используют цифровые сигналы: ♦ логическая единица — ключ включен; ♦ логический ноль — выключен. Чаще всего уровню логической единицы отвечает диапазон управляющих напряжений, лежащих в пределах от 2/3 до 1 от напряжения питания микросхемы коммутатора, уровню логического нуля — зона управляющих напряжений в пределах от 0 до 1/3 от напряжения питания. Вся промежуточная область диапазона управляющих напряжений (от 1/3 до 2/3 от величины напряжения питания) соответствует зоне неопределенности. Поскольку процесс переключения носит, хотя и неявно выраженный, пороговый характер, аналоговый коммутатор можно рассматривать по отношению к входу управления как простейший компаратор. Основными характеристиками аналоговых коммутаторов являются: ♦ электрическое сопротивление и емкость замкнутого и разомкнутого ключа; ♦ сопротивление и емкость на шину (шины) питания; ♦ линейность ВАХ замкнутого ключа; ♦ быстродействие; ♦ максимальное и минимальное коммутируемое напряжение; ♦ максимальный коммутируемый ток; ♦ предельная частота и амплитуда коммутируемых сигналов; ♦ предельное (максимальное и минимальное) напряжение питания коммутатора; ♦ входное сопротивление и емкость по цепи управления. Примечание. Идеальным коммутатором следует считать безынерционное электронное переключающее устройство, имеющее нулевое сопротивление и емкость замкнутого ключа, бесконечно большое сопротивление и нулевую емкость разомкнутого ключа, нулевые токи утечки. Рис. 23.2. Схема прецизионного усилителя с электронным управлением Рис. 23.7. Схема усилителя с электронным декадным переключением коэффициента передачи Усилитель на ОУ с электронным ступенчатым управлением позволяет получить сетку коэффициентов передачи 1, 10, 100, 1000 (рис. 23.1). Коэффициент передачи при условии близости нулю сопротивления замкнутого электронного ключа можно определить из соотношения (Rl+R2)/R2; (R3+R4)/R4; (R5+R6)/R6. Совет. Управляющие входы каждого из электронных ключей для снижения вероятности переключения под воздействием наводок здесь и в последующих схемах рекомендуется соединить с общей шиной через резистор сопротивлением 1 МОм. Другой вариант усилителя на ОУ с электронным управлением показан на рис. 23.2. Его коэффициент передачи определяется из выражения R3/R1; R4/R1; R5/R1; R6/R1; R7/R1 при замыкании соответствующего ключа коммутатора DA2.1—DA2.5. Рис. 23.3. АЧХ прецизионного усилителя с электронным управлением по схеме рис. 23.2 при включении соответствующего ключа 1—5. DA 7 UA709C Рис. 23.4. Схема прецизионного усилителя с электронным управлением АЧХ усилителя приведена на рис. 23.3. Прецизионный усилитель с емкостной обратной связью и электронным управлением показан на рис. 23.4. Его предельный коэффициент передачи в области нижних частот определяется из соотношения R2/R1. Частотную границу снижения коэффициента передачи на уровне —3 дБ, Гц, можно оценить из выражения как АЧХ усилителя (схема на рис. 23.4) при переключении ключей коммутатора DA2.1—DA2.4 представлена на рис. 23.5. Сопротивление замкнутого ключа DA2.1 — DA2.4 при построении АЧХ принято за 100 Ом. Предельный коэффициент ослабле- Рис. 23.5. АЧХ прецизионного усилителя с электронным управлением по схеме рис. 23.4 при включении соответствующего ключа 1—4. DA 7 UA709C ния (область высоких частот) определяется как или —40 дБ. Ранее в технике усиления низких частот широко применяли многопозиционные механические переключатели, коммутирующие цепочки резисторов. Очевидно, что такое схемное решение имело преимущество в минимальных потерях на контактах в первые месяцы эксплуатации аппаратуры, позволяло коммутировать большие токи. Недостатки также были очевидны: ♦ неудовлетворительные массогабаритные показатели; ♦ необходимость прикладывания значительных усилий для переключения; ♦ шумы и трески при переключении или работе; ♦ непостоянство электрического сопротивления контактной группы; ♦ склонность контактов к коррозии и механическому износу; ♦ низкая надежность и долговечность; ♦ сложность разводки электрических проводников, особенно, при необходимости одновременного управления совокупностью одинаковых каналов аппаратуры. Замена механических коммутаторов электронными ключами резко повысила надежность работы аппаратуры, снизила ее габариты и вес, позволила управлять устройством дистанционно при помощи электрических сигналов. На рис. 23.6 приведены электрические схемы аттенюаторов с электронным управлением, позволяющих дискретно изменять коэффициент передачи с шагом 10 или J. дБ [23.1]. Фильтр низких частот со ступенчатым переключением частоты среза, рис. 23.7, для идеальных ключей DA2.1—DA2.5 имеет АЧХ, приведенную на рис. 23.8. Фильтр на микросхеме DA1 (рис. 23.9) при переключении ключа SA1 способен менять свою АЧХ: в положении (А) ключа SA1 и подаче управляющего сигнала на один из входов управления электронного коммутатора DA2.1—DA2.4 он представляет собой фильтр низких частот. При переключении ключа SA1 в положение (В) устройство преобразуется в управляемый полосовой фильтр. АЧХ того и другого фильтров приведены на рис. 23.10 и рис. 23.11. Примечание. Отмечу, что если но управляющие входы микросхемы коммутатора не подавать управляющий сигнал, устройство будет выполнять функцию повторителя напряжения. Микросхема ΒΑ7604Ν содержит два переключателя на два положения и может применяться при переключении входов радиоэлектронной аппаратуры, работая с сигналами амплитудой до 2 В в частотной области 50 Гц—в МГц [23.2]. Микросхема питается от однополярного источника напряжением 5 В и способна работать на низкоомную нагрузку. При подаче на управляющий вход микросхемы (выводы 4 и 7) напряжения с логическим уровнем «1» ( г. е. +5 В) будут замкнуты верхние по схеме ключи коммутатора, если на этих выводах присутствует уровень логического нуля, то нижние. Примечание. Особенностью коммутатора ΒΑ7604Ν является то, что сигналы могут передаваться только с входа на выход, а не в ту и другую сторону, как это принято для большинства других аналоговых коммутаторов. Типовая схема включения — коммутация двух двухсигнальных входов на два выхода, например, двух источников аудио- и видеосигналов или двух источников стереосигнала на два выхода позволяет ограничиться использованием лишь одной микросхемы DA1, рис. 23.12. Если источников сигнала больше, например, четыре, потребуется наращивание числа коммутаторов, так, как это показано на рис. 23.12 [23.2]. Аналоговые коммутаторы можно использовать не только для переключения источников аудиосигналов. Так, например, при помощи электронного переключателя, рис. 23.13, можно дискретно переключать каналы Рис. 23.6. Электронные аттенюаторы с шагом ЮдБ (слева) и 7 дБ (справа) (рабочие поддиапазоны, частоты приема или передачи) приемной или передающей аппаратуры. На основе КМОП-коммутатора может быть собран элемент коммутации, обладающий эффектом памяти, рис. 23.14 [23.3]. В исходном состоянии ключ разомкнут, напряжение на его нагрузке — резисторе R1 — равно нулю. Если нажать кнопку SB1, то на управляющий вход Рис. 23.9. Схема переключаемого фильтра низких частот (А) — полосового фильтра (В) с электронной коммутацией видаАЧХ Рис. 23.8. Амплитудно-частотная характеристика фильтра с электронным управлением, рис. 23.7, при включении соответствующего ключа DA2.7—DA2.5 ключа поступит напряжение высокого уровня, ключ замкнется и само- заблокируется, оставаясь во включенном состоянии неопределенно продолжительное время. Вернуть устройство в исходное состояние можно кратковременным отключением питающего напряжения или нажатием на кнопку SB2. В этом отношении рассматриваемый элемент коммутации напоминает тиристорный ключ. К числу недостатков переключателя можно отнести то, что предель- Рис. 23.10. Амплитудно-частотная характеристика фильтра низких частот (А) с электронным управлением, рис. 23.9, при включении соответствующего ключа DA2.1—DA2.4 Рис. 23.11. Амплитудно-частотная характеристика полосового фильтра (В) с электронным управлением, рис. 23.9, при включении соответствующего ключа DA2.1—DA2.4 ный ток нагрузки не может превышать 10 мА, а при коротком замыкании нагрузки КМОП-коммутатор может выйти из строя. Совет. Кратно повысить предельный ток нагрузки можно при параллельном включении нескольких коммутаторов. Электронные коммутаторы на основе распространенных микросхем серии К176КТ1, К561КТЗ, К564КТЗ и т. п. имеют заметный недостаток: они имитируют нормально разомкнутые контакты, замыкаемые лишь при подаче напряжения высокого уровня на управляющий электрод коммутирующего элемента. Рис. 23.16. Схема коммутатора аналоговых сигналов Рис. 23.15. Схема электронного аналога двухпозиционного переключателя со светодиодной индикацией положения На рис. 23.15 показана схема электронного аналога двухпозиционного переключателя на основе микросхемы типа Κ564ΚΫ3 со светодиодной индикацией положения. Для коммутации аналоговых низкочастотных сигналов (до 1 МГц) можно использовать широко распространенные КМОП- коммутаторы, например, К564КТЗ, рис. 23.16 [23.4]. При изменении уровня одного из управляющих сигналов ключи DA1.1 и DA1.2 переключаются, соответственно, переключается вывод резистора R1. В одном случае он напрямую соединен с сопротивлением нагрузки, во втором — заземлен, а резистор нагрузки отключен. Величину сопротивления нагрузки обычно выбирают равной или большей R1. Совет. При изготовлении коммутатора следует учесть, что сопротивление закрытого ключа микросхемы К564КТЗ приближается к сопротивлению изоляции, открытого— составляет 50—150 Ом, что может вносить определенные искажения в транслируемый сигнал. Кратно понизить сопротивление открытого ключа можно за счет параллельного соединения нескольких таких ключей. Другой выход — выбирать в качестве КМОП-коммутатора современные микросхемы с малым сопротивлением открытого ключа. На базе KMOI 1-коммутаторов может быть собран генератор прямоугольных импульсов. Пример такого генератора приведен на рис. 23.17 [23.5]. Генератор импульсов (рис. 23.18) выполнен на КМОП-коммутаторе — элементах DA1.1, DA1.2 микросхемы К561КТЗ [23.6]. При включении генератора оба ключевых элемента микросхемы разомкнуты. Конденсатор С2 через резистор R5 заряжается до напряжения, при котором ключ DA1.1 включается. На резистивный делитель R1—R3 подается напряжение питания; конденсатор С1 заряжается через резистор R4, резистор R3 и часть потенциометра R2. Когда напряжение на его положительной обкладке достигнет напряжения включения ключа DA1.2, произойдет разряд обоих конденсаторов, и процесс их заряда- разряда будет периодически повторяться. Потенциометр R2 позволяет изменять величину «стартового» напряжения для заряда конденсатора С1 и, следовательно, частоту генерируемых импульсов в пределах от единиц до десятков герц. Параллельно цепочке резисторов R1—R3 может быть включено сопротивление нагрузки или индикатор работы генератора, например, светодиод с токоограничивающим резистором 680 Ом. Устройство можно использовать в качестве генератора, управляемого напряжением. Для этого управляющее напряжение от 4—5 В до 15 В необходимо подключить вместо напряжения питания. С понижением питающего напряжения частота генерируемых импульсов растет. На неиспользуемых элементах микросхемы — DA1.3 и DA1.4 может быть собран второй генератор импульсов. Напряжение для питания микросхемы подают на выводы 14 (плюс) и 7 (минус, общий провод). Рис. 23.7 7. Схема генератора импульсов на микросхеме К561КТ1 Рис. 23.18. Схема генератора импульсов на КМОП-коммутаторе Примечание. Известно, что такой распространенный элемент коммутации, как электромагнитное реле, обладает гистерезисным свойством: ток его включения намного превосходит ток отпускания. Для включения реле на пониженном напряжении обычно используют схемы кратковременного (пускового) удвоения напряжения и, соответственно, удвоения тока через обмотку. Одна из таких схем приведена на рис. 23.19 [23.7]. Для управления работой реле использована микросхема аналогового ключа фирмы Maxim — МАХ4624/4625 [23.8]. При входном сигнале по уровню, достигающему значения логической единицы, ключ микросхемы переключается. При замыкании ключа S1 на обмотку реле через диод VD1 подается напряжение питания 2,5 В, не достаточное для срабатывания реле. Одновременно конденсатор С2 заряжается через замкнутый ключ микросхемы DA1, токоограничительный резистор R2 и диод VD1 до напряжения, близкого напряжению питания. Конденсатор С1, подключенный к управляющему входу микросхемы DA1, заряжается через резистор R1. Как только напряжение на его обкладках превысит порог срабатывания ключевого элемента микросхемы, ее «контакты» переключат конденсатор С2 таким образом, что напряжение на нем суммируется с питающим напряжением, и это напряжение оказывается приложенным к обмотке реле. Реле сработает, включив своими контактами К 1.1 нагрузку. Поскольку конденсатор С2 разрядится, ток в реле будет поддерживать основной источник питания через диод VD1. Такое схемное решение позволяет использовать в низковольтной схеме (2,5 В) относительно высоковольтное (рассчитанное на 5 В) реле, одновременно снизив мощность, потребляемую реле, вчетверо. Рис. 23.7 9. Схема питания реле пониженным напряжением Микросхемы серии К1109КТ2, выполненные на биполярных транзисторах (рис. 23.20), предназначены для семиканальной коммутации нагрузок с повышенным током потребления. В основе каждого ключа микросхемы использован простейший усилитель на составном транзисторе, включенном по схеме Дарлингтона. Максимальный коммутируемый ток — 0,35 А на частоте до 50 кГц при предельной мощности, рассеиваемой на ключе в импульсе, не свыше 1 Вт (или 2 Вт на всю микросхему). При повышении частоты коммутируемого сигнала до 10 МГц предельный выходной ток на канал снижается до 12—25 мА. Максимальное напряжение источника питания — 50 В. Следует учитывать, что на открытом выходном Рис. 23.20. Схемы внутреннего строения и типового включения микросхем ΚΙ 109КТ2 транзисторе ключа при максимальном токе нагрузки падает не менее 1,6—2,0 В. Кнопка SB1 (рис. 23.20) предназначена для одновременной проверки исправности элементов индикации. Микросхемы К1109КТ2ху где х=1, 2, 3, 4, отличаются от К1109КТ2 наличием дополнительных гасящих напряжение элементов во входных цепях ключей, рис. 23.20. Учитывая особенности внутреннего строения микросхем-ключей К1109КТ2, допускается их использование и в нештатном включении. На рис. 23.21 показана возможность использования микросхемы- коммутатора К1109КТ2 в качестве семиканального усилителя. На рис. 23.22 приведена схема применения этой микросхемы .для коммутации цепей с индуктивной нагрузкой (реле). Внутренние диоды ключей микросхемы при подключении вывода 9 к шине питания защищают выходные транзисторы от повреждения. Микросхемы К1109КТ6х, где х-2, 3, 4, 5, предназначены для восьмиканального управления нагрузками, рис. 23.23. Их внутреннее строение и основные характеристики соответствуют таковым для микросхем К1109КТ2ху где х=1,2у 3, 4. Рис. 23.23: Использование микросхемы К1 Ю9КТ6х для восьмиканального управления светодиодными индикаторами Рис. 23.22. Использование микросхемы ΚΙ 109КТ2 с релейными нагрузками Рис. 23.27. Использование микросхемы ΚΙ 109КТ2 в качестве многоканального усилителя Микросхема ULN2003Ayпроизводимая фирмой STM (отечественный аналог ILN2003A), состоит из ключей йа составных биполярных транзисторах с диодной защитой по входу и выходу (рис. 23.24). Микросхема предназначена для управления работой активной (предельный ток до 0,5 А) или индуктивной нагрузкой при напряжении питания до 50 В. Ключи микросхемы управляются от входных сигналов ТТЛ– уровней. Пример использования микросхемы ULN2003A для управления работой ламп накаливания показан на рис. 23.25. Примечание. Если в качестве нагрузки использованы светодиоды, последовательно каждому из них следует установить токоограничивающий резистор. Для проверки исправности элементов световой индикации необходимо кратковременно нажать кнопку SA1 «Тест». При работе на индуктивную нагрузку (электромагниты, обмотки реле и т. п.) для защиты выходных транзисторов микросхемы вывод 9 микросхемы следует подключить к шине питания, как показано на рис. 23.26. Рис. 23.24. Структурная схема Рис. 23.26. Схема включения микросхемы микросхемы ULN2003A (ILN2003A) (JLN2003A при работе на индуктивную нагрузку Микросхема UDN2580A содержит 8 ключей (рис. 23.27). Она способна работать на активную и индуктивную нагрузку при напряжении питания 50 В и максимальном токе нагрузки до 500 мА. Рис. 23.27. Цоколевка и эквивалентная схема микросхемы UDN2580A Микросхема UDN6118A (рис. 23.28) предназначена для 8-и канального ключевого управления активной нагрузкой при максимальном напряжении до 70(85) В при токе до 25(40) мА. Одна из областей применения этой микросхемы — согласование низковольтных логических уровней с высоковольтной нагрузкой, в частности, вакуумными флуоресцентными дисплеями. Входное напряжение, достаточное для включения нагрузки — от 2,4 до 15 В. Совпадают с микросхемами UDN2580A по цоколевке, а по внутреннему строению с микросхемами UDN6118A другие микросхемы этой серии — UDN2981 — UDN2984. Рис. 23.29. Строение и цоколевка микросхемы аналогового мультиплексора ADG408 Рис. 23.28. Цоколевка и эквивалентная схема микросхемы UDN6118А Аналоговые мультиплексоры ADG408!ADG409 фирмы Analog Device можно отнести к управляемым цифровым кодом многоканальным электронным переключателям. Первый из мультиплексоров (ADG408) способен переключать единственный вход (выход) на 8 выходов (входов), рис. 23.29. Второй (ADG409) — переключает 2 входа (выхода) на 4 выхода (входа), рис. 23.30. Максимальное сопротивление замкнутого ключа не превышает 100 Ом и зависит от напряжения питания микросхемы. Микросхемы могут питаться от двух- или однополярного источника питания напряжением до ±25 В, соответственно, коммутируемые сигналы по знаку и амплитуде должны укладываться в эти диапазоны. Мультиплексоры отличаются малым потреблением тока — до 75 мкА. Предельная частота коммутируемых сигналов — 1 МГц. Рис. 23.30. Строение и цоколевка микросхемы аналогового мультиплексора ADG409 Микросхема К174КП1 (зарубежный прототип — TDA1029, фирма Philips) представляет собой аналоговый двухканальный переключатель — два канала на четыре положения, рис. 23.31. Рис. 23.31. Схемы внутреннего строения и типового включения микросхемы К174КП1 Этот электронный переключатель предназначен для коммутации низкочастотных (обычно до 20 кГц) сигналов. Номинальное напряжение питания микросхемы — 15 В (пределы — 6—23 Г), потребляемый ток до 5 мА. Входное сопротивление — 350—450 Ом. Сопротивление нагрузки — не менее 4,7 кОм при ее емкости до 100 ηФ. Шустов М. А., Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. — СПб.: Наука и Техника, 2013. —352 с. nauchebe.net Мощные электронные MOSFET переключатели являются одним из основных узлов в бытовой и специальной электронике и могут быть полезны для осуществление контроля больших нагрузок постоянного тока, без использования сильноточных выключателей, у которых со временем подгорают и изнашиваются контакты. Как известно, полевые MOSFET транзисторы способны работать с очень большими напряжениями и токами. Что сильно востребованно для соединения нагрузок в различной силовой цепи. Эта схема позволяет легко переключать низкими импульсами напряжения (5 В) для управления большой нагрузкой постоянного тока. Мощность указанного по схеме MOSFET транзистора подходит для того, чтоб выдерживать напряжения и токи до 100 В, 75 А (для NTP6411). Этот электронный переключатель может использоваться вместо реле в модулях вашего автомобиля. Обычный выключатель или импульсный вход может быть использован для активации транзистора. Выбрать метод ввода можно установив перемычку на соответствующей стороне. Импульсный вход, вероятно, будет наиболее полезен. Схема была спроектирована для использования с 24 В, но она может быть адаптирована для работы с другими напряжениями (испытания прошли нормально и при 12V). Переключатель должен также работать с другими N-канальными МОП-транзисторами. Защитный диод D1 включен для предотвращения скачков напряжения от индуктивных нагрузок. Светодиоды обеспечивают визуальную индикацию состояния транзистора. Винтовые клеммы позволяют подключать устройство в разные модули. Выключатель после сборки был протестирован в течении суток совместно с электромагнитным клапаном (24 В / 0,5 А) и транзистор был прохладным на ощупь даже без радиатора. В общем эту схему можно рекомендовать для самых широких областей применения - как светодиодным освещением, так и в автоэлектронике, на замену обычным электромагнитным реле. el-shema.ru Довольно часто возникает необходимость обеспечить резервное питания вашего устройства, в данной статье рассматривается 4 способа как обеспечить это. Самый простой способ перейти на резервное питание-2 диода Коммутация резервной нагрузки двумя диодами Будет открыт только один из диодов, от того источника питания, напряжение на котором больше. Преимущества схемы-простота и дешевизна. Недостатки схемы очевидны, зависимость напряжения на нагрузке от тока, типа диода(шотки или обычный), температуры. Напряжение всегда будет ниже чем у источника на величину падения напряжения на диоде. Коммутация резервной нагрузки на полевике Это схема немного сложнее, работает она следующим образом: когда напряжение VCC присутствует, и оно больше чем напряжение резервного источника(в данном случае это батарея BT2), то мосфет закрыт, потому что напряжение на затворе(Gate) выше чем на Истоке(Source), пропуск напряжения к нагрузке и Истоку обеспечивает открывшийся диод D3. Когда VCC пропадет, напряжение на Затворе пропадет вслед за ним, зато откроется диод внутри мосфета, обеспечив напряжение на Истоке, ну а поскольку на истоке теперь есть напряжение, а на Затворе нет, то транзистор полностью откроется, обеспечив коммутацию батареи без потери напряжения. Данный способ отлично подходит для коммутации питания для модуля GSM, внешнее напряжение выбираем 4,5в, тогда к модулю через диод D3 придет 4,2-4,3в а от батареи напряжение будет идти без потерь. Без потерь напряжения можно коммутировать источники с помощью специальных микрочхем, в частности LTC4412 скачать даташит Однако, эта микросхема бывает дефицитной и дорогой. Ну вот и подошли к оптимальному способу, причем без потерь. Для начала рассмотрим блок схему LTC4412 Блок-схема LTC4412 Сразу понятно, что в ней нет ничего сложного, так почему бы не повторить её на дискретных элементах? Блок PowerSorceSelector-это матрица из двух диодов, обеспечивает питание остальной схемы, A1-это компаратор, AnalogController-непонятно что, однако можно предположить, что ничего особо важного он не делает, позже станет понятно почему. Попробуем изобразить это. Схема с компаратором DA3-это компаратор. Он сравнивает напряжения на двух источниках. Питается через диод D4 или D5. Когда напряжение на VCC больше чем на батарее, на выходе компаратора устанавливается высокий уровень, это закрывает VT2, и открывает VT3, потому что он подключен на выход через инвертор. Таким образом, VCC проходит на нагрузку без потерь. В случае, когда VCC будет меньше батареи, низкий уровень на выходе компаратора закроет VT3 и откроет VT2. Надо сказать пару слов о выборе деталей. DA3, DD1 должны иметь потребление, которое допустимо в данной системе, выбор очень широк, от единиц миллиампер, до сотен наноампер (например MCP6541UT-E/OT и 74LVC1G02). Диоды обязательно шотки, если падение на диоде будет выше порога открытия транзистора(а у IRLML6402TR он может быть -0,4в), то он не сможет полностью закрыться. zeroelectronics.ru Современные коммутаторы сегодня — это микросхемы с разной степенью интеграции элементов, обеспечивающие управление электрическими сигналами. Название этих устройств происходит от слова «коммутировать», что означает включать- выключать. Простейшими коммутаторами можно назвать электромагнитные реле. Однако они имели и имеют массу недостатков, являются источником индуктивных помех, небезопасных для современных электронных компонентов. Прогресс шел вперед, и в дальнейшем были разработаны коммутаторы на основе полупроводников. Эти устройства обладали несомненными преимуществами перед громоздкими и неэкономичными электромагнитными реле, но наряду с положительными качествами они имели несомненные недостатки. Их управляющая и коммутируемая цепи являются электрически связанными и влияют друг на друга, то есть имеется обратная связь. С появлением современной вычислительной техники, высокоинтегрированных микросхем, чувствительным к сигналам малых амплитуд напряжения и токов, потребовался электронный прибор, сочетающий в себе оптимальные свойства реле и лучшие качества транзисторных схем. Было создано новое поколение оптоэлектронных коммутаторов, включающих в себя оптрон с чувствительным входом, то есть излучатель, фотоприемник и усилитель. Преимущество нового прибора оказалось очевидным — полная гальваническая развязка входной (управляющей) и выходной (коммутируемой) цепей. Связь излучателя с фотоприемником осуществляется посредством световых сигналов, при передаче световых импульсов электрические заряды не являются переносчиками информации. Тем самым отсутствует обратная связь — какие бы процессы не происходили в коммутируемой цепи нагрузки, они не влияют на цепь управления и косвенно защищают ее. Кроме оптоэлектронных и индукционных коммутаторов сегодня среди радиолюбителей популярны коммутаторы на транзисторных схемах (полевых и биполярных), «спрятанных» в корпус микросхемы. Наиболее популярны, безусловно, коммутаторы на основе МОП-транзисторов — они отличаются чрезвычайно низким потреблением тока (единицы микроампер), стабильно работают в широком диапазоне напряжений питания и помехозащи- щены. Это электронные ключи. Промышленностью выпускаются также микросхемы для коммутации аналоговых сигналов (их удобно применять в соответствующей аудио- и видеоаппаратуре с двуполярным напряжением питания). Кроме них, в этом сообществе коммутаторов выделяется группа приборов, называемых мультиплексорами. Они могут управлять несколькими цепями сигналов в зависимости от цифрового кода на входах управления. Различают мультиплексоры аналоговых и цифровых сигналов. О принципах действия коммутаторов-микросхем различных серий рассказывается в этом приложении и таблице. В справочном материале, приводимом здесь, подобраны наиболее популярные и функциональные отечественные микросхемы, доступные для всех радиолюбителей. Подборка материала призвана оказать практическую помощь радиолюбителям-конструкторам РЭА и всем заинтересованным радиолюбителям. Надо заметить, что в низковольтных схемах коммутаторы работают стабильно и надежно часто в круглосуточном режиме много лет подряд. Автор не приводит в своей статье обширных справочных данных для рассматриваемых микросхем, полагая, что при необходимости с такой информацией можно легко ознакомиться в соответствующих справочных изданиях. Эта подборка для относительно опытных радиолюбителей, знакомых с принципами действия коммутаторов, ключей и мультиплексоров и конструирующих на их основе различные электронные устройства. Микросхемы на биполярных транзисторах Микросхемы серий К101КТ1, К124КТ1. Источник питания с последовательно соединенной нагрузкой подключается к выходной цепи. Сигналы управления подаются на два входа (выводы 2 и 5). Общий вывод — 7, вывод питания — 3. Рис. п2.1. Цоколевка прерывателей, коммутаторов, переключателей, мультиплексоров и оптоэлектронных реле К119КП1 — транзисторный ключ с управлением по входу 12. Нагрузка подключается к выходному выводу 8. Параметры управляющих сигналов указаны в таблице. Общий вывод 3 и 4 (объединить), вывод питания — 11. Микросхемы серии К149КТ1 работают в режиме токового ключа по принципу резисторно-транзисторной логики. Четыре транзисторных ключа с биполярными транзисторами, управляемые по входам 1, 2, 3, 4, коммутируют устройства нагрузки, подключаемые к соответствующим выходам Q (выводы 2, 5, 10, 13). Общий вывод 14, отдельного напряжение питания подавать не нужно. Рис. п2.2. Цоколевка прерывателей, коммутаторов, переключателей, мультиплексоров и оптоэлектронных реле Приборы К162КТ1 — одноканальные коммутаторы на биполярных транзисторах. Источник питания с последовательно соединенной нагрузкой подключаются к выводам 1, 7. Входные выводы 10 и 12 являются управляющими. Современные микросхемы на элементах КМОП Микросхема К108КТ1 реализована на полевых транзисторах. Их истоки объединены, а стоки свободны, образуя таким образом, шесть каналов. Выходные сигналы снимаются со стоков этих транзисторов (выходы Q1—Q6). Управляющими входами (выводы 1, 2, 3, 4, 5, 6) служат затворы соответствующих транзисторов. Микросхема представляет собой шестиканальный независимый по входной цепи ключ с общим питанием. Общий — 1, вывод питания — 8. Микросхемы К547КП1 изготовлены по МОП-технологии на полевых транзисторах. Реализовано четыре переключающих Рис. п2.3. Цоколевка прерывателей, коммутаторов, переключателей, мультиплексоров и оптоэлектронных реле канала с одним входом управления и двумя выходами для подключения источника питания и нагрузки. Максимальный постоянный ток через нагрузку имеет ограничение в 20 мА. Серия микросхем К590КН — однотипная. Они изготовлены по МОП-технологии и различаются по допустимому напряжению питания и функциональным задачам. КН1, КН6 — аналоговые ключи, коммутирующие сигналы из восьми каналов (входы D1—D8) в одну линию Q (вывод 10). У этих микросхем имеются три управляющих цифровых входа, с помощью которых производится выборка каналов, и один вход разрешения коммутации Р. Общий вывод 7. Выводы для подключения питания 8 (-15 В) и 16 (+5 В). Модификации КН2, КН5, КН10, КН13 используются аналогично. В них четыре входных канала (D1—D4) коммутируются на четыре выходные линии (01—04). Управление коммутацией осуществляется с помощью сигналов, подаваемых на логические входы Л1—Л4. Питание микросхем осуществляется так: +12 В — 8 вывод, -12 В — 16 вывод. Общий вывод — 7. КНЗ имеют две группы каналов на четыре входа каждая. Они могут коммутироваться, соответственно, к двум выходным линиям 01 и Q2. Управляют переключением логическими сигналами, подаваемыми на входы Л1 и Л2, при условии, что на входе разрешения Р присутствует высокий логический уровень. Общий вывод 15. Напряжение питания подается, соответственно, на выводы 14 и 3. КН4 предназначены для коммутации аналоговых сигналов по четырем каналам. Двумя первыми каналами, из которых 1D1 — 1Q1 нормально разомкнут, а линия 1D2 — 1Q2 нормально замкнута, управляет логический сигнал Л1. А второй группой каналов (2D1 — 201 нормально замкнут, 2D2 — 2Q2 нормально разомкнут) управляет логический сигнал, поступающий на вход Л2. Управляющий цифровой сигнал меняет состояние проводимости каналов на противоположное. Общий вывод 13, напряжение питания подается, соответственно, на выводы 11 и 14. Микросхемы 168КТ2А—В предназначены для коммутации аналоговых сигналов и состоят из четырех независимых каналов. Управляющие выводы 2, 6, 9, 13 подключены к затворам МОП-транзисторов. К независимым друг от друга цепям коммутации 1, 3, 5, 7, 8, 10, 12, 14 подключается источник питания и нагрузка. Управление осуществляется подачей импульсов отрицательной полярности на входы. Общей шины нет. Вывод для подключения питания — 11. Серия микросхем К190 прекрасно зарекомендовала себя в качестве многоканальных коммутаторов аналоговых сигналов. (Коммутация аналоговых сигналов в некоторых случаях позволяет коммутировать и цифровые импульсы МОП-уровня.) КТ1 имеет пять каналов, связанных между собой одной шиной, она же является общим выводом микросхемы (вывод 6). К нему же подключены выводы стоков всех транзисторов. Внешние нагрузки подключаются последовательно с источником питания к выходам соответствующих каналов (выводы 2, 4, 8, 10, 12). Управляющие выводы 1, 3, 7, 9, 11 внутри микросхемы подключены к затворам коммутирующих транзисторов. Это самая простая по функциональности микросхема — аналоговый ключ. Четырехканальные коммутаторы КТ2 связаны стоковыми выводами полевых транзисторов попарно. Первый и второй канал имеют общий вывод — 6, третий и четвертый — 9 вывод. Внешняя нагрузка и источник питания последовательно подключены к выходам каналов (выводы 4, 7, 8, 10). Управляющие сигналы соответствующего канала подаются на выводы 3, 2, 1, 12. Микросхема К561КТЗ — четырехканальный коммутатор. Эквивалентная схема ключа — однополюсная, рассчитанная только на замыкание электронного контакта. На управляющие входы следует подавать положительный сигнал амплитудой более 3 В (при ипит = 5 В). Такие коммутаторы можно применять в таких аналоговых узлах, как переключатели-мультиплексоры, схемы выборки сигнала, прерыватели-модуляторы для операционных усилителей, коммутационные ключи, модуляторы-демодуляторы. Можно применять коммутаторы для нестандартных схем ЦАП-АЦП, а также схем цифрового управления частотой, фазой, коэффициентом усиления сигнала. Удобно с помощью таких элементов делать «врезки» одних сигналов в другие. Проще, вероятно, перечислить узлы, в которых невозможно применять такие схемы — их можно счесть по пальцам. Микросхемы К561КП1 и КП2 — демультиплексоры, содержащие восемь каналов коммутации цифровых или аналоговых сигналов. Микросхема К561КП2 имеет восемь входов и один выход. В микросхеме КП1 те же восемь каналов образуют четырехканальный дифференциальный коммутатор. Питание подается на вывод 16, общий провод — вывод 8. Минус источника питания подключается также к выводу 7. Для восьмиканального варианта нужен трехразрядный код управления (А, В, С). Для четырех каналов достаточно двух разрядов управляющих сигналов — А и В. Если на входе разрешения Е высокий логический уровень — все каналы разомкнуты, микросхема заблокирована. Сопротивление включенного канала при 11пит = 5 В составляет 0,5…2 кОм. Время задержки распространения не превышает 30 не. SG1 КП1 и КП2 можно подключать к одному источнику питания +15 В. Если это напряжение поделить на два 7,5 В + 7,5 В = 15 В и подключить среднюю точку к выводу 8, а nauchebe.netTPS22933 — автоматический переключатель питания от Texas Instruments. Микросхемы переключатели питания
Автоматический переключатель питания
Принципиальная схема переключателя питания
автоматический переключатель питания от Texas Instruments
Основные параметры:
Наши информационные каналы
О компании Texas Instruments
Включить-выключить. Схемы управления питанием | Электроника для всех
АНАЛОГОВЫЕ КОММУТАТОРЫ И МУЛЬТИПЛЕКСОРЫ В УСТРОЙСТВАХ НА МИКРОСХЕМАХ
где R2=106 Ом; С — емкость подключенного конденсатора, пФ. Частота нулевого усиления, Гц, определяется
ЭЛЕКТРОННЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ
Схема электронного переключателя
Четыре схемы резервного питания | zeroelectronics.ru
Самый простой
Немного сложней
Дорогой но без потерь
Оптимальный без потерь
Мультиплексоры, коммутаторы, электронные ключи | Техника и Программы
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: