Схемы питания от разъёмов компьютера COM, USB, PS/2 (5-9В)

August 31, 2012 by admin Комментировать »

   В настоящее время компьютер на столе у радиолюбителя является такой же обязательной вещью, как паяльник, тестер и пинцет. Напрашивается идея — использовать энергетические ресурсы компьютера для питания МК и узлов, которые он обслуживает. Доступ к питающим напряжениям — через компьютерные разъёмы.

   Чтобы не повредить компьютер, рекомендуется повсеместно устанавливать защитные предохранители — обычные или самовосстанавливающиеся (Табл. 6.5) с рабочим током 0.1…0.3 А. Следует учитывать, что на самовосстанавливающихся предохранителях (PolySwitch) падение напряжения будет в среднем на 0.1…0.3 В больше по сравнению с обычными плавкими вставками.

   На Рис. 6.13, а…з показаны схемы организации питания от СОМ-порта, Рис. 6.14, а…е — от USB, на Рис. 6.15, а…е — от других разъёмов компьютера.

   

   

   Рис. 6.13. Схемы организации питания от СОМ-порта (начало):

   а) питание от линии «RTS» СОМ-порта через параметрический стабилизатор на элементах RJ, VD1. Диод KZ)2уменьшает на 0.7 В напряжение, подаваемое на МК (с +5.6 до +4.9 В). Линию «DSR» можно не задействовать, а можно использовать для программной проверки компьютером наличия питающего напряжения +4.9 В;

   б) двухполярное питание от СОМ-порта через диодный мост VD1. Выходные сигналы «RTS», «DTR» должны иметь разный знак или быть противофазными (устанавливается в программе);

   в) особенность схемы — отсутствие фильтрующего конденсатора C1 между выводами «1п» и «Gnd» стабилизатора напряжения DA1 (при длинном кабеле конденсатор надо ставить);

   

   

   Рис. 6.13. Схемы организации питания от СОМ-порта (окончание):

   г) питание от выходных линий СОМ-порта через стабилизатор DA /. Диоды VD1…VD3 включаются по схеме «ИЛИ», что увеличивает отдаваемый в нагрузку ток. Все задействованные линии СОМ-порта надо программно настроить на выдачу положительного напряжения или на генерацию импульсов высокой частоты (конденсатор С2 будет накапливать энергию);

   д) положительное напряжение +5 В стабилизируется микросхемой DAI. Отрицательное напряжение не стабилизировано и зависит от сопротивления нагрузки;

   е) стабилитроны VD5, VD6hq имеют балластных резисторов. Их функцию выполняют динамические сопротивления диодов VD1…VD4, а также выходные цепи внутри компьютера;

   ж) инверсное включение сигналов. Линии «RTS» и «DTR» СОМ-порта должны быть настроены на выдачу отрицательного напряжения. Резисторы RI, R2 ограничивают выходной ток;

   з) питание от СОМ-порта через параметрический стабилизатор на элементах VD1, VD2. Диод VD1 защищает устройство при случайной смене полярности на линии СОМ-порта. Резисторы R2, R3задают выходное напряжение. Они должны быть одинаковыми, точность ±1%.

   

   Рис. 6.14. Схемы питания МК от USB (начало):

   а) XS1 — это разъём USB в компьютере, к которому подключается соединительный кабель, подающий питание +5 В в устройство. «Крейсерская» нагрузка по току не более 100 мА, максимальная — не более 500 мА (по стандарту). Однако на некоторых материнских платах ограничений по току вообще нет, поэтому устанавливают предохранитель FU1. Допускается «горячее» подключение/отключение кабеля к любому USB-разъёму работающего компьютера. Ёмкость конденсатора С J не должна быть слишком большой, иначе при начальной стыковке может сработать защита в компьютере (если таковая имеется на конкретной материнской плате);

   б) резистор R1 выполняет функцию ограничителя тока при коротком замыкании в цепи питания, предохранитель здесь не нужен. Микросхема DAJ стабилизирует напряжение +3 В для МК. Конденсатор C1 можно зашунтировать керамическим конденсатором ёмкостью 0.1 мкФ;

   в) элементы VTI, VT2, RJ…R5 нужны для того, чтобы начальный заряд ионистора C1 производился низким током (определяется резистором R2). Ионистор в заряженном состоянии позволяет поддерживать некоторое время напряжение питания МК на клеммах «±4.7 В» при отсоединении USB-кабеля от разъёма XS1

   г) М К получает основное питание от разъёма XSI через диод VD1 {+4.8 В) и резервное от двух батарей GBI, GB2 через диод VD2 (+3 В). Если МК фиксирует на своём входе ВЫСОКИЙ уровень, значит, питание осуществляется от USB, если НИЗКИЙ уровень — от батарей. Это позволяет оперативно изменять режимы, увеличивать/уменьшать яркость подсветки ЖКИ и т.д.;

   

   Рис. 6.14. Схемы питания МКот USB (окончание):

   д) снижение входных ВЧ-помех SMD-дросселем L1 фирмы Murata Manufacturing (импеданс 120…600 Ом на частоте 100 МГц) и конденсаторами фильтра C1…CJ. Вместо дросселя L1 часто используют ферритовую «бусинку» (проводник, продетый через ферритовое кольцо или ферри-товую трубку) Стабилизатор напряжения DA I имеет встроенную защиту по току 0.1 А;

   е) микросхема DA 1 (фирма Microchip) инвертирует входное напряжение и держитток нагрузки до 100 мА. Не исключено, что ёмкости конденсаторов C1, СЗ, С4 придётся уменьшить, если в компьютере начнёт срабатывать защита потоку при подключении USB-кабеля к устройству.

   

   Рис. 6.15. Схемы питания МК от разных разъёмов компьютера (начало):

   а) использование компьютерного блока питания PC/AT в качестве лабораторного источника четырёх напряжений. Резисторы RI…R4 нужны для устойчивого начального запуска. При низких токах нагрузки можно уменьшить акустический шум встроенного в блок питания воздушного вентилятора, если подавать на него пониженное рабочее напряжение;

   б) организация питания от LPT-порта, выходные линии которого программно настраиваются на выдачу ВЫСОКОГО уровня. Диоды VD1…VD8 включаются по схеме «ИЛИ», что увеличивает отдаваемый в нагрузку ток. Замена диодов Шоттки обычными диодами Ш4148/КД522Б возможна, но не рекомендуется, поскольку уменьшается выходное напряжение. Число диодов 2…8 в зависимости от количества свободных линий LPT-порта. Конденсатор C1 можно применить не только электролитический, но и керамический, такой же ёмкости. Ток нагрузки и выходное напряжение напрямую зависят от материнской платы и типа логических элементов внутри LPT-порта. Эти элементы бывают «слабые», стоком отдачи около 1 мА на одну линию, и «сильные», стоком отдачи около 10 мА на одну линию (проверяется экспериментально);

   

   Рис. 6.15. Схемы питания МК от разных разъёмов компьютера (окончание):

   в) питание от разъёма «Game/MlDI», к которому в реальной практике подключают игровой компьютерный джойстик и музыкальную MIDI-клавиатуру. Розетку XS1 нельзя напрямую присоединять к 15-контактной розетке компьютера, необходим промежуточный кабель длиной 1.5…2 м. Другой вариант — заменить розетку XS1 вилкой DB-15M. Предохранитель Fill желательно применить самовосстанавливающийся. Он защищает блок питания компьютера от коротких замыканий в цепи +5 В устройства;

   г) схема Ж.Томаса. Элементы VT1, R1, C1 служат активным фильтром, снижающим помехи от компьютера. Вилку ХР1 можно напрямую присоединять к 15-контактной розетке компьютера без промежуточного кабеля. Питание +5 В снимается с двух выводов I и 9 разъёма XPI (а не с одного вывода 8 как на Рис. 6.15, в), что не принципиально, поскольку они запараллелены внутри компьютера;

   д) к шестиконтактному разъёму XS1 с маркировкой «PS/2» (модель «6-pin mini DIN») в реальной практике подключают клавиатуру или мышь. Нагрузочная способность 0.1…0.2 А. Допускается использовать разветвляющий тройник с одновременным питанием разрабатываемого устройства и клавиатуры/мыши;

   е) к пятиконтактному разъёму XS1 в реальной практике подключается АТ-клавиатура («5-pin DIN»). Катушка индуктивности L1 должна выдерживать постоянный ток не менее 250 мА. Она совместно с конденсаторами C1, С2 фильтрует помехи, проникающие из компьютера в устройство и из устройства в компьютер.

   

Источник:
Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты