М.   БЕЛОУСОВ, г. Екатеринбург Предлагается вариант блока питания для устройств на микро­контроллерах (МК), к которым предъявляется требование по обеспечению бесперебойной работы, например, устройств ох­ранно-пожарной сигнализации и т. п.

 

 

 

Описываемый блок питания обес-печивает напряжения 12...14 В (при токе потребления до 1 ...1,2 А) и ста-билизированное 5 В (при токе до 200 мА). Соответствующий выбор эле-ментной базы позволит получить другие токи нагрузки. Блок автома-тически переключает устройство на питание от резервной аккумулятор-ной батареи и обратно в зависимос-
ти от наличия сетевого напряжения. Кроме того, он заряжает резервную батарею от сети, информирует МК о пропадании или снижении до пре-дельного уровня сетевого напряже-ния, о недопустимой разрядке бата-реи и отключает ее, тем самым пре-дотвращая выход батареи из строя. Предполагается, что прежде чем от-ключить питание, устройство сигна-лизирует об этом по каналам связи. В отключенном состоянии потребле-ния тока от резервной батареи прак-тически нет.
Принципиальная схема блока пи-тания изображена на рисунке. Вто-ричную обмотку трансформатора питания подключают к зажимам ХТ1 и ХТ2, а резервную батарею GB1 —-к ХТЗ и ХТ4. Выпрямитель VD1 и ста-билизаторы напряжения на микро-схемах DA1 и DA2 особенностей не имеют. Первый из них отрегулирован на напряжение 14,5 В, что обеспечи-вает требуемое напряжение зарядки резервной батареи (с учетом паде-ния напряжения на диоде VD2). Ток зарядки батареи ограничивается ре-зистором R5 (его номинал и мощ-ность выбирают в зависимости от требуемого тока зарядки батареи).
 
Небольшая часть зарядного тока проходит через цепь R8HL1, яркость свечения HL1 зависит от степени за-ряженности батареи.
К питаемому устройству батарея подключается через электронный ключ на полевом транзисторе VT2 и предохранитель FU1, срабатываю-щий при коротком замыкании в на-грузке источника напряжения   12  В.
Ключ управляется сигналом МК через транзистор VT1, преобразующий уровни напряжений МК в уровни, тре¬буемые для МОП-транзистора. Если МК не допускает непосредственного подключения транзистора, вывод ба¬зы VT1 подсоединяют через резистор сопротивлением 10...20 кОм (кон-троллеры семейства MCS-51 такое подключение допускают). Кнопка SB1 предназначена для запуска устройст-ва при отсутствии сетевого питания. Предохранитель FU1 введен в цепь разрядки батареи для того, чтобы да-же при его сгорании не прекращалась зарядка (или подзарядка) резервной батареи.
Компаратор DA3 (его выходы под-ключают к микроконтроллеру) отсле-живает уровни сетевого (выпрямлен-ного) напряжения и напряжения на резервной батарее. По мере сниже-ния напряжения в сети на выходе компаратора, обозначенном на схеме как "Откл. сети", появляются импуль¬сы частотой 100 Гц. Постоянное на¬пряжение низкого уровня свидетель¬ствует о том. что сетевое напряжение ниже допустимого предела.
Стабилизаторы напряжения пита-ния DA1. DA2. выпрямительный мост
 
VD1, полевой транзистор VT2, дио¬
ды VD2, VD3 и предохранитель FU1
выбирают в зависимости от тока по¬
требления подключенных к блоку
питания устройств. В описываемом
варианте допустимо применение
выпрямительного моста КЦ410А,
микросхемных стабилизаторов
LM317TP (DA1), LM7805 (DA2) и транзистора IRF9520 (VT2). Компа-ратор DA3 может быть практически любым (одна из возможных замен — LM339N). Емкость конденсатора С1 также определяется нагрузкой. В качестве резервной лучше всего использовать 12-вольтовую гелевую свинцово-кислотную аккумулятор-ную батарею.
Микросхему DA1 (при необходи-мости и DA2) устанавливают на теп-лоотводе с достаточной площадью охлаждающей поверхности. Следует иметь в виду, что теплоотвод микро¬схемы DA1 должен быть изолирован от других цепей, в отличие от тепло-отвода DA2, который можно соеди¬нить с общим проводом. Кнопка SB1 — практически любого типа, од¬нако для установки на плату удобно использовать ПКн159. Резисторы R9—R12 желательно взять прецизи-онные. При их отсутствии допусти-мо R9 заменить резистором с номи-налом 6,2 кОм, а резисторы R10, R12 составить из последовательно со-единенных подстроечного с номина-лом 1 кОм и постоянного сопротив-лением 4,7 кОм.
Налаживание безошибочно со-бранного из исправных элементов блока сводится к установке (подст-роечным резистором R3) напряже¬ния 14,5 вольта на выходе стабили¬затора DA1. При использовании в делителях R9R10, R11R12 подстро-ечных резисторов надо добиться то¬го, чтобы компаратор срабатывал при снижении напряжения на выходе выпрямителя VD1 до 16, а на резерв-ной батарее — до 11,5 В.
Несколько слов об особенностях алгоритма работы контроллера, свя-занных с блоком питания. При стар-те программы контроллер должен создать высокий уровень напряже-ния на выводе, который управляет полевым транзистором VT2. Если в процессе работы возникнет ситуа-ция, когда отсутствует сетевое на-пряжение и напряжение резервной батареи ниже допустимого значения (на обоих выходах компаратора — напряжение низкого уровня), уст-ройство должно передать, что в этот момент произойдет его аварийное отключение, после чего установить низкий уровень на выводе, управля-ющем ключом VT2. Это приведет к отключению устройства, которое вновь включится при восстановле-нии сетевого напряжения или заме-не батареи.
Принимать решение об аварийном
отключении контроллер должен с уче¬
том того, что при работе мощных по¬
требителей (например, передатчика)
возможна временная "просадка" на¬
пряжений батареи и выпрямленного
(на конденсаторе С1).