На склад поступили жидко-кристаллические индикаторы и дисплеи от KSE

Порт USB - регулируемый источник питания

Texas Instruments LM3578AM

Журнал Радиоконструктор, март 2015

Журбин А.

В настоящее время USB является универсальным портом персонального компьютера, к которому подключаются самые разные устройства. На USB выведен достаточно мощный источник напряжения 5 В, поэтому многие устройства не только обмениваются данными через него, но и питаются от USB порта. Это различные сканеры, вебкамеры, выносные CD или DVD-приводы, модемы и др. В интернете можно встретить описания весьма глупых безделушек, питающихся от USB, – микропылесосы, нагреватели чая, и даже микрокофеварки.

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

В принципе, от USB можно питать многие другие периферийные устройства, даже не рассчитанные на это, но есть некоторые ограничения. В частности, по напряжению питания, которое всего-то 5 В. При том, что периферия, питающаяся от собственных сетевых адаптеров обычно требует более высокого напряжения, да и для питания многих самоделок 5V далеко не всегда то что нужно.

Порт USB - регулируемый источник питания

На рисунке показана схема несложного адаптера, позволяющего получить от USB-порта стабильное постоянное напряжение регулируемое в пределах от 1 до 15 В, при условии, что ток нагрузки не будет превышать 150-200 мA. С помощью такого адаптера можно питать от USB-порта самые различные схемы и устройства, и даже использовать его как лабораторный источник, что наиболее актуально при работе с «USB-лабораторией» или доступным набором программ вроде тех, что позволяют ПК с звуковой картой превратить в низкочастотный осциллограф, милливольтметр, генератор НЧ, частотомер (такие программы обычно доступных в интернете бесплатно, некоторые из них описывались и на страницах «Радиоконструктора»).

В основе схемы DC-DC преобразователь на микросхеме LM3578AM. Так как преобразователь импульсный, на входе установлена индуктивность L1, препятствующая прониканию импульсных помех как в цепи компьютера, так и из компьютера в цепи питающегося устройства. В составе микросхем А1 имеется импульсный генератор с ШИМ, и выходной ключ. Ключ выходит на выводы 6 и 5. Вывод 7 – вход контрольной схемы защиты, которая по величине падения напряжения на сопротивлении резисторов R2-R4 определяет ток через ключ. И при превышении им допустимого значения срабатывает защита.

Накачка напряжения происходит на индуктивности L2. Затем, это переменное напряжение выпрямляется диодом Шоттки VD1 и сглаживается конденсаторами С6 и С7. Стабилизация выходного напряжения происходит по сравнению напряжения снимаемого с делителя R5-R6 с опорным напряжением, вырабатываемым стабилизатором, входящим в состав микросхемы. Контрольный вход – вывод 1. Резисторы R5 и R6 образуют регулируемый делитель напряжения, с помощью которого делится выходное напряжение так, чтобы при требующемся выходном напряжении на выводе 1 А1 было напряжение 1 В. Таким образом, R5 является органом плавной регулировки выходного напряжения. Когда сопротивление R5 равно нулю (в крайне правом по схеме положении) делитель перестает работать как делитель и напряжение с выхода поступает на вывод 1 А1 непосредственно. При этом микросхема будет поддерживать выходное напряжение равным 1 В.

Выходное напряжение тем больше, чем больше коэффициент деления делителя R5-R7. В принципе, максимальное выходное напряжение можно сделать и значительно выше (но не более 30 В). Увеличить максимальное выходное напряжение можно уменьшив сопротивление R6.

Монтаж преобразователя удобнее всего сделать на небольшой макетной печатной плате.

Дроссели L1 и L2 – готовые, промышленного изготовления.

27 предложений от 19 поставщиков
Buck, Boost, Buck-Boost Switching Regulator IC Positive or Negative 1 Output 750mA (Switch) 8-SOIC (0.154, 3.90mm Width)
LM3578AM/NOPB
Texas Instruments
55 ₽
AiPCBA
Весь мир
LM3578AM/NOPB
Texas Instruments
85 ₽
Элитан
Россия
LM3578AM
Texas Instruments
382 ₽
LM3578AM-SMD
Texas Instruments
по запросу
Электронные компоненты. Бесплатная доставка по России
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • Ну, да. Стандартное решение. Подобных- тыщи! Что-то не догоняю, в чём "перчик"?
  • Ребята, несколько вопросов. Схема конечно рабочая, включение LM3578 типовое. 1. Но не вижу защиты от КЗ на выходе преобразователя: L1-L2-VD1-выход. Ведь описанная в схеме защита по выводу 7 микросхемы относится только к ключу. Конечно, у USB портов своя защита, но не хотелось бы полагаться на неё. Тем более в процессе сборки и наладки, и в случае использования преобразователя как «лабораторного». 2. В описании схемы сказано, что она позволяет получать «постоянное напряжение регулируемое в пределах от 1 до 15 В». Между тем, я могу ошибаться, на приведённой схеме LM3578 включена по схеме step-up (boost), т.е. как повышающий преобразователь. А значит напряжения ниже приблизительно 5B при таком включении ШИМ контроллера получить не удастся. Для получения 1-2В из 5В USB потребуется немного по-другому включить L2, VD1 и изменить обвязку, т.е. заставить работать LM3578 как step-down (buck). Или же, если LM3578 позволяет, включить её по схеме понижающе-повышающего преобразователя (buck-boost). Но возможно ли в этом случае получить такой широкий диапазон регулирования напряжения (1-15В) тоже вызывает вопрос. Я нисколько не оспариваю схемное решение, применённое автором. Мне просто не понятен механизм работы этой схемы в качестве понижающего преобразователя в диапазоне выходных напряжений от 1-5В. Я не понимаю механизма, благодаря которому в этой схеме можно получить 1В, как сказано в описании: «Когда сопротивление R5 равно нулю (в крайне правом по схеме положении) делитель перестает работать как делитель и напряжение с выхода поступает на вывод 1 А1 непосредственно. При этом микросхема будет поддерживать выходное напряжение равным 1 В». Как LM3578 именно в этой схеме поддерживает этот 1В и все промежуточные до 5В, ведь есть цепочка L1-L2-VD1-выход. Возможно, она переходит в линейный режим. Но это не типично для ШИМ контроллеров, да и транзистор включён на землю. Прошу объясните.
  • А как вы с повышающего преобразователя сделали на выходе 1В, когда на входе 5В?
  • LM3578 имеет защиту от КЗ и перегрева " Protecting the power switch are current and thermal limiting circuits, and an undervoltage lockout circuit"
  • Да, защита как и в любом ШИМ контроллере присутствует. Сама себя, а также внутренний или внешний ключ микросхема спасёт. Для этого на токовый компаратор и заводится сигнал ОС. Но если вдруг в приведенной схеме - схеме повышающего преобразователя - на стороне нагрузки случится КЗ? При условии, что источник питания преобразователя не имеет ограничений по току, а применённые в преобразователе компоненты маломощные SMD - сгорит диод или индуктивность. И всё-таки: выдаст ли приведённая схема напряжения в диапазоне от 1 до 5В? Просто создаётся впечатление, что схема не та или в статье не хватает ещё пары схем.
  • В описании на данную микросхему на стр.13 приведена типовая схема включения, которая практически полностью реализована автором статьи. Отличие лишь в том, что R1 (в даташите) заменён на переменное сопротивление R5. Если посмотреть функциональную схему МС на стр.1, можно видеть, что компаратор напряжения питается стабильным напряжением 1,6 В, а по входу пороговый уровень напряжения задаётся генератором тока величиной 5мкА (два транзистора). Компаратор напряжения, таким образом, работает с пороговым напряжением порядка 1В. Это и есть то минимальное напряжение, которое способен выдать данный регулятор. Если выходное напряжение станет меньше 1В, компаратор выключит ШИМ. Этим достигается и защита от КЗ в нагрузке, наряду с токовой защитой. Так-что, ничего нового, абсолютно типовая схема. С уважением...
  • Вопрос не о типовых применениях данной м/с и её возможностях. Структурная схема LM3578 мало чем отличается от других ШИМ контроллеров. Мой вопрос касается именно схемы в статье. Возможно Вы не обратили внимания, но на схеме именно повышающий преобразователь: выход = запасённая энергия в индуктивности + напряжение источника питания. [IMG]http://www.rlocman.ru/forum/attachment.php?attachmentid=23936&stc=1&d=1469453347[/IMG] В этой схеме при отключении ШИМ нагрузка остаётся под напряжением от ИП через два дросселя и диод. Ведь тут нет трансформатора. Так что решительно никакой защиты от КЗ в нагрузке тут нет. Если в силу невежества я не прав, объясните мне, как в приведённой схеме достигается преобразование напряжения из 5В в 2-3В. И в типовой схеме из даташита с 13 страницы, на которую Вы сослались, САТИР. Тут более уместна пересчитанная схема с 15 страницы, или с 12.
  • Товарищи, извините за оффтоп,( не хочу плодить тему из-за одного вопроса). Возможно ли без особых сложностей применить USB -2 порт к переносной магнитоле для воспроизведения аудиофайлов ?
  • Уважаемый [b]antonydublin[/b], следуя Вашей логике точно так же выходное напряжение 15 В будет действовать на выходной порт USB. Однако этого не происходит, т.к. в дросселе действует переменное напряжение и он представляет из себя высокоомное реактивное сопротивление. При выключении ШИМ выходной транзистор в МС будет открыт и шунтировать выход (выходное напряжение подаётся на инвертирующий вход компаратора напряжения). Вся энергия будет выделяться на резисторах токовой защиты и регулирующем транзисторе и вероятнее всего сгорят они, а не дроссели. Да, при этом транзистор будет сильно нагреваться, но в этом случае должна сработать тепловая защита. По этой причине автор специально ограничил нижний предел регулирования на уровне 1В. Это слабое место данной схемы. В чём тут новизна,- не понятно. С уважением...
  • Воспроизводить откуда и куда?
  • Отнюдь, это противоречит моей логике. Принимая Вашу терминологию, 15В не "будут действовать" на порт USB благодаря диоду, который в моменты накопления энергии индуктивностью оказывается заперт и заперт всегда, когда выходное напряжение (напряжение на выходном конденсаторе фильтра С6) выше напряжения питания. Что естественно, анод-катод. Поэтому вот это предложение мне кажется несколько неуместным И далее, тут противоречие А как же тогда токовая защита, если выход шунтирован ключём и на его датчике тока выделяется вся энергия? Каковы функции защиты в этой ситуации и что произойдёт, если она сработает, пытаясь защитить ключ? И потом, если представить на секунду, что в схеме нет ШИМ контроллера, а вместо нагрузки КЗ - почему бы не сгореть диоду или дросселю, если он выбран по параметрам на переделе 100-150мА? Такой режим работы ШИМ контроллера в подобной схеме преобразователя мне вообще кажется противоестественным. Поэтому в своём первом посте я и упомянул "линейный режим". Но где это видано - сжигать на транзисторе в импульсном преобразователе массу энергии просто так. Защита от КЗ шунтированием нагрузки? Что это за стабилизатор такой получается, непонятно. В который раз повторю свой вопрос - позволяет ли данная схема плавно регулировать напряжение на выходе от 1 до 5В. Более того с каким-то ненулевым КПД. Понятно, что от 5 до 15В схема работает.
  • Возвращаясь к проблеме, которую судя по всему вижу только я и [URL="http://www.rlocman.ru/forum/showpost.php?p=204966&postcount=4"]Мошковский Сергей[/URL]. А именно: в данной схеме невозможно получить в штатном режиме работы ШИМ контроллера выходные напряжения ниже 5В, если точнее 5,5В. Что противоречит описанию схемы, где сказано о "напряжении, регулируемом в пределах от 1 до 15 В". Для получения такого широкого диапазона регулирования напряжения схему придётся изменить. САТИР постарался дать ответ лишь на вопрос по наличию защит. Но применительно к данной схеме повышающего преобразователя его разъяснения порождают ещё больше вопросов. Так как, судя по всему, его не смущает возможность работы ШИМ контроллера с постоянно открытым транзистором (в "защёлкнутом" состоянии, если так можно сказать). Такой вывод можно сделать из слов о слабом месте этой схемы и "специально ограниченном нижнем пределе регулирования на уровне 1В". Мне это не понятно, поскольку именно в этой схеме я не вижу механизма регулирования выходного напряжения ниже напряжения питания, взятого с USB. Тем не менее, я не поленился и поискал эту же схему авторства А. Журбина в сети. Вот ссылки [url]http://kazus.ru/shemes/showpage/0/1207/1.html[/url] [url]http://www.diagram.com.ua/list/power/power366.shtml[/url] [url]http://istochnikpitania.ru/index.files/Nov_sxem.files/Nov_sxem66.htm[/url] Везде схема одна и та же. Во всех трёх публикациях описания почти совпадают с тем, что опубликовано на РадиоЛоцмане. За исключением вот этого абзаца: . Видимо, по пути на РЛ описание схемы изменилось, но не изменилась сама схема (за исключением двух резисторов R6 и R5 в ОС).
  • Согласен. Схема некорректна. Это Step-Down.
  • САТИР, если я упоминаю только магнитолу, то, ес-но, она и будет с флэшносителя.
  • Возможно Вы имели ввиду подавать питание на магнитолу через USB-2 при воспроизведении?
  • bobesh, я имел ввиду только воспроизведение аудиофайлов. Про питание не понял.
  • Тема про питание через USB, поэтому уточнил Ваш вопрос таким образом. Тогда Ваш вопрос не понятен. Опишите проблему более развернуто и не в этой теме.
  • модель: s lxlon ES 3.5 PAи номер на плате зарядного устройства DGL-005G REU:A0 пробила два транзистора,я не знаю какие маркировки на них напряжения на нем 5в и 500мА [url]http://www.rlocman.ru/forum/attachment.php?attachmentid=24081&d=1471679803[/url]
Полный вариант обсуждения »