Схемотехника: Типовая схема Супервизора питания (детектор пониженного напряжения). Методика расчёта [2015.03.24]

Полезна ли эта статья? Однако, меня заворожила красота математических выкладок и пришедших идей. Поэтому захотел её опредметить…
(Примечание: картинки в статье кликабельны и ведут на увеличенное изображение.)
Вступление
Определение: Супервизор — это микросхема детектор пониженного напряжения, для защиты схемы/устройства от некачественного питания (по англ. «Undervoltage Protection», «Undervoltage Sensing Circuit», «Supply Voltage Supervisor» и т.п.)
- Некоторые схемы основаны на классической конфигурации, когда эталонный Источник Опорного Напряжения (ИОН) подключается Анодом к Земле и подпирает один из входов Компаратора — это, ИМХО, более естественно и привычно.
Обычно, в такой схеме, ИОН подпирает инверсный вход (-), тогда при снижении напряжения питания ниже Порога — выход компаратора переключается в состояние «лог.0», что значит: «ошибка» или «нет питания»… (см. схему «Рис.2») - Но как ни странно, большинство Супервизоров общего назначения реализованы на перевёрнутой конфигурации: когда ИОН подключается как-то хитро… Катодом к шине Питания… Запутанная схема — вызвала желание разобраться… (см. схему «Рис.1»)
Таким образом, в этой статье представлен разбор принципа работы двух схем. Методика расчёта обвязки компаратора, для обоих схем. И мои рекомендации, какая из двух схем лучше.
1. Типовая схема Супервизора «Рис.1»
По этой схеме выполнены микросхемы Супервизоров: KIA70xx Series; PST529 Series; отечественные серии К1171СП2хх, К1274хх. То есть, здесь, большинство простейших универсальных трехвыводных супервизоров питания общего назначения.
Рис.1 — Типовая схема Супервизора:
Пояснение работы схемы
На компаратор поступает два напряжения, формируемые:
(1) каскадом со стабилитроном = Vcc — dUстаб. (фиксированная аддитивная добавка)
(2) резистивным делителем = Vcc * R2/(R1+R2) (пропорциональная часть)
Изначально: (1)>(2), компаратор выдаёт «лог.0» на выходе.
При уменьшении Vcc, пропорциональная часть (2) от Vcc — уменьшается медленнее, чем целое Vcc (1)… В конце концов, потенциал (1) нагонит и сравняется с (2).
Смещение dUстаб. не влияет на скорость схождения — это лишь небольшая фора для (1), чтобы успеть нагнать напряжение (2), которое стартует при изначально более «выгодных» условиях <Упрощённо: если напряжение (1) бежит аж от Vcc до 0V, то напряжение (2) бежит от Vcc*R2/(R1+R2) до 0V. >Хотя, скорость снижения напряжения (1) быстрее. Однако, если бы не было смещения dUстаб., то (1) никогда бы не догнал (2), но они бы лишь сравнялись только в точке =0V.
Практически, процессы можно проиллюстрировать графиком «Рис.3», который облегчает настройку параметров системы и делает вещи более очевидными.
Точка равенства напряжений (1)=(2): Uпорог-dUстаб. = Uпорог*R2/(R1+R2)
Рис.3 — Точка переключения компаратора: 
Примечание: Для универсальности, далее в расчётах и по тексту, будем обозначать смещение и Стабилитрона, и ИОНа одинаково: dUстаб. (номинал стабилитрона) = Uref (номинал ИОН). По сути, это одно и тоже, тождественно.
Расчёт схемы
Пусть, требуется Uпорог=3.2V
Номинал стабилитрона: Uref=3/4*Uпорог=2.4V (меньше не бывает, и в рекомендуемый диапазон попадает)
Стабилитрон BZV55-B/C2V4 имеет ток утечки Irmax=50uA.
Следовательно, в него надо загонять ток на порядок больше >500uA.
Следовательно, номинал токоограничивающего резистора должен быть менее R3 < (Uпорог-Uref)/500uA=1600R, т.е. R3=1.5k
Компаратор должен иметь «Выход с открытым коллектором»…
В модели использован Идеальный компаратор (для безглючности симуляции и чётких графиков), но входные каскады рассчитаем, для примера, на реальные компараторы общего назначения:
LMx39 (4шт. Компаратора, Питание single +2..36V, или dual +-1..18V)
у него, средний входной ток: «Input Bias Current Max.» = 250nA
плюс, для верности, дифференциал между входами: «Input Offset Current Max.» = 50nA
LMx93 (2шт. Компаратора, Питание single +2..36V, или dual +-1..18V)
у него, средний входной ток: «Input Bias Current Max.» = 500nA
плюс, для верности, дифференциал между входами: «Input Offset Current Max.» = 200nA
(хм, этот — вообще, так себе. )
Предположим, реальная схема будет построена на компараторе «LMx39». Максимальный ток по входу, при самых неблагоприятных условиях, будет = «Input Bias Current Max.» + «Input Offset Current Max.» = 300nA
Следовательно, через резистивный делитель должен протекать ток, как минимум, на порядок больше >3uA. Тогда, сумма номиналов резисторов должна быть, как минимум, меньше: (R1+R2) < Uпорог/3uA=1M
Хотя, для точности — желательно, конечно, чтобы через резистивный делитель протекал ток на два порядка больше >30uA. Тогда, сумма номиналов резисторов должна быть меньше: (R1+R2) < Uпорог/30uA=100k…
Но при таком грубоватом компараторе (со значительными утечками) — мы не будем гнаться за идеальной схемотехникой. Тем более, что «типичные» токи утечки ожидаются на порядок меньше, чем «максимальные»… Поэтому, здесь, рекомендую рассчитывать на границу: (R1+R2)<1M
Второе уравнение системы, для расчёта резисторов:
(Uпорог-Uref)=Uпорог*R2/(R1+R2) или
R2/R1=(Uпорог/Uref-1)
а учитывая, что у нас Uref=3/4*Uпорог:
R1=3*R2.
Решив систему уравнений, получаем номиналы: R1=150k, R2=51k…
Окончательную подстройку границы срабатывания производим экспериментально…
2. Классическая схема Супервизора «Рис.2»
По этой схеме выполнены микросхемы Супервизоров: ADM705, ADM706, ADM707, ADM708; TLC7701, TLC7725, TLC7703, TLC7733, TLC7705; и возможно, MN1280x, MN1281x. Это всё сложные специализированные супервизоры питания для микропроцессоров, с кучей дополнительных функций. Диапазон питания у данных супервизоров ограничен максимумом 6-7V. А компаратор напряжений, выполненный по «классической схеме», присутствует в них отдельным функциональным узлом.
Но сюда же попадают и простейшие супервизоры общего назначения: MC34064, MC33064.
Рис.2 — Классическая схема Супервизора:
Расчёт схемы
Первая часть расчётов — абсолютно такая же, как и для схемы «Рис.1» — можно не смотреть…
Различия проявляются только во второй части расчётов. Причём, заметьте: полученные номиналы для R1 и R2 — абсолютно те же, что и для схемы «Рис.1», но взаимообратные, т.к. схема симметрична!
Второе уравнение системы, для расчёта резисторов:
Uref=Uпорог*R2/(R1+R2) или
R1/R2=(Uпорог/Uref-1)
а учитывая, что у нас Uref=3/4*Uпорог:
R2=3*R1.
Решив систему уравнений, получаем номиналы: R1=51k, R2=150k…
Окончательную подстройку границы срабатывания производим экспериментально…
3. Сравнение схем
Предыдущая схема «Рис.1», поначалу, меня очень удивляла: странно, почему Диод Зеннера в верхнем плече (это же источник опорного напряжения — обычно, его ставят от Земли до некоторого порога Uref)? Да ещё и выходы компаратора пришлось менять местами, для требуемой логики переключения (схема «Рис.1» выглядит перевёрнутой)?
Классическая схема «Рис.2» — прямая и ясная: здесь, чётко виден уровень Vref; делитель входного (тестового) напряжения Vtest… Диод Зеннера (или ИОН) задаёт эталонное опорное напряжение, равное части Uпорогового…
Так зачем же путать себя (и природу), выдумывая хитрости конфигурации «Рис.1»?
Догадываюсь: возможно, схема «Рис.2» хоть и проще/понятнее, но менее технологична для настройки и изготовления? У производителей свои причины…
По схемотехнике и принципиальной возможности для реализации — разницы нет, куда ставить Стабилитрон/ИОН, в верхнее плечо или в нижнее. Реализовать ИОН «от верхнего уровня» плавающего Питания (VCC) — столь же просто, в схемотехническом плане, как и «от нижнего уровня» фиксированной Земли (GND).
Если задействуется простой Стабилитрон — там напряжение смещения формируется чисто физическими процессами PN-перехода, а не хитрой схемой ИОН — нет схемотехнических изысков, которые нужно упорядочивать… Однако, микросхемы ИОН имеют столь же простое подключение к схеме: имеют выводы условно именуемые «Анод» и «Катод». А «универсальные микросхемы» имеют ещё вывод обратной связи «ADJ» или «FB», для подстройки порогового номинала внешним резистивным делителем (вместо встроенного и фиксированного), но от своих же выводов «Анод» и «Катод».
Что лучше: Типовая схема «Рис.1» или Классическая «Рис.2»?
- Ведь, что такое наклон прямой графика? Это изменяющееся входное напряжение.
- А что означает «изменение входного напряжения» — это перетекание зарядов, переходные процессы.
- А переходные процессы — конечны во времени! Следовательно, имеют место «гонки сигналов».
- А гонки сигналов — нарушают стабильность характеристик переключения Компаратора.
Однако, Vga обратил внимание на важный параметр Компараторов и ОУ: «Input Common Mode Voltage Range» (в datasheet обозначается как: Vicm или Vcmr), учёт которого разительно меняет всю картину:
- Vicm = [0… Vcc-1.5V], при температуре +25°C
- Vicm = [0… Vcc-2.0V], во всём температурном диапазоне
- Компаратор серии «MCP6541,1R,1U,2,3,4» имеет: «Input Voltage Range» Vcmr = [Vss-0.3V… Vdd+0.3V]
- Линейный ОУ серии «MCP6001/2/4» — также, специфицирует: «Common Mode Input Range» Vcmr = [Vss-0.3V… Vdd+0.3V] (и обещает полный «Rail-to-Rail Input/Output»)
- Вот, например, ОУ серии «MCP601/1R/2/3/4» специфицирует: «Common Mode Input Range» Vcmr = [Vss–0.3V… Vdd–1.2V] (т.е. обещают лишь «Input Range Includes Ground»).
Таким образом, абсолютное большинство существующих Компараторов/ОУ (и все традиционные, схемотехника которых рассчитана на широкий диапазон напряжений питания +2..36V) — очень плохо переносят высокие входные напряжения (приближённые к питанию). Хотя, при этом, зачастую хорошо принимают низкие напряжения, вплоть до уровня Земли. Это очень важный аргумент в пользу схемы «Рис.1»!
Наверное, это всё и объясняет: Производители выбирают Типовую схему «Рис.1» для всех простейших Супервизоров — поскольку они предназначены для работы в широком диапазоне напряжений питания, и в особенности для пониженных напряжений (смотри пример на «Рис.5»).
Что лучше: Стабилитрон или ИОН?
10V), и только для характерных пороговых напряжений (что диктуется технологически).
Однако, для Супервизора большие номиналы напряжений не нужны — чаще требуются малые… И вот тут, ограничение: стабилитроны не бывают на очень малые напряжения! До <2.4V — используются только ИОНы (по технологии Бандгап?)
А ещё, по сравнению с ИОН, Стабилитроны гораздо менее точны (разброс параметров в серии, и температурный дрейф)…
Поэтому, для построения Супервизора — предпочтительнее использовать ИОНы.
Хотя, если не требуется большая точность срабатывания (если у вас не супер мощный микропроцессор с узким диапазоном напряжений питания), и если порог срабатывания схемы не очень мал (выше >4V) — то можно использовать и Стабилитрон, как дешёвую альтернативу.
Зачем нужен выходной транзистор Q1?
Этот вопрос лучше задать иначе: Почему на функциональной схеме Супервизора, в datasheet, после ОУ изображён дополнительный выходной каскад на биполярном транзисторе?
Ответ: Нет там никакого ключа! Это условное графическое изображение (УГО) того факта, что выход Супервизора — с открытым коллектором (англ. «Open collector» or «Open-Drain» Output).

Есть одно важное Функциональное Требование: от Супервизора требуется ВЫХОД С ОТКРЫТЫМ КОЛЛЕКТОРОМ. Ведь, одно из самых традиционных применений Супервизоров — это давить шину RESET к Земле (при некачественном питании)…
Как правило, и для большинства выпускаемых Компараторов это так: выход Компаратора напряжений представляет собой «выход с открытым коллектором»!
Почему именно выход с открытым коллектором? Это лёгкий и доступный, и наверное самый простой, способ обеспечить необходимую универсальность применения Компараторов: совместимость выходов логическим уровням TTL и CMOS. А также, для специфических схем, где требуется открытый коллектор: например, соединять выходы нескольких компараторов по «логике ИЛИ»… или вот, подобно Супервизору, для непосредственного подключения к «Шине с открытым коллектором»…
Но не смотря на то, что Компаратор — это разновидность ОУ… Однако, выходные каскады Операционных усилителей (ОУ) — построены по Двухтактной схеме (как в комплементарной логике), и не являются «выходами с открытым коллектором»!
Поэтому, Операционные усилители (такие как LM324, LM358 и LM741), обычно, не используются в радиоэлектронных схемах в качестве компаратора напряжений, из-за их биполярных выходов (и низкой скорости). Тем не менее, эти операционные усилители могут быть использованы в качестве компаратора напряжений, если к выходу ОУ подключить диод или транзистор — для того чтобы воссоздать выход с открытым коллектором… (Приятный бонус: использование внешнего транзистора позволит обеспечить бОльший ток нагрузки, чем у обычного компаратора.)

Поскольку условное графическое изображение (УГО) компараторов и ОУ практически не различаются, то на схемах в datasheet, чтобы подчеркнуть факт «открытого коллектора» — специально дорисовывают дополнительный выходной каскад на биполярном транзисторе (с открытым коллектором)…
Какой номинал «эталонного смещения» выбрать?
Теоретически, можно построить всю серию Супервизоров (весь номинальный ряд от и до [Uпорог_min..Uпорог_max]) на одном единственном ИОН, с фиксированным опорным Uref. Единственное условие, здесь: чтобы опорное напряжение было меньше всех, Uref<Uпорог_min<Uпорог_max.
Сразу забрезжили «розовые перспективы»: Для всей серии, внутри микросхемы, использовать один и тот же Стабилитрон/ИОН — отлаженной схемы, исследованных и фиксированных характеристик. А вся подстройка на требуемый порог (Uпорог) осуществляется только подбором резисторов в делителе R1:R2…
Преимущества: Технологичность производства (повторяемость характеристик изделий с конвейера), Простота проектирования и перенастройки оборудования для разных номиналов серии… Температурная нестабильность параметров одинаковая во всей серии (т.к. схема одна и та же).
Но это теоретически… А так ли это здорово практически?
Разбор графиков, ниже, показывает: для повышения точности и надёжности конечного Супервизора — на разные поддиапазоны Uпорогового, следует подбирать своё оптимальное эталонное смещение (Uref)…
4. Методические рекомендации по расчёту Компаратора напряжений в схеме Супервизора
Для настройки схемы Супервизора (точнее, его центрального узла: Компаратора) на конкретный порог срабатывания — первым делом, нужно выбрать оптимальный номинал эталонного смещения: Стабилитрон (dUстаб.) или ИОН (Uref)…
Сперва, разберём Типовую схему «Рис.1» — как самую непонятную, и потому, интересную.
Если есть возможность выбирать номинал Стабилитрона/ИОН (а в схеме на дискретных компонентах такая возможность имеется) то, для повышения надежности работы схемы и чёткости настройки: лучше брать Стабилитрон/ИОН номиналом = [1/2*Uпорог… 3/4*Uпорог], чтобы прямые (1) и (2) на графиках «Рис.4»,«Рис.5»,«Рис.6» сходились под как можно более тупым углом!
- Если взять большое опорное напряжение — это очень сильно ограничит диапазон пороговых напряжений, на которые можно построить Супервизор — потому что требуется: Uref<Uпорог_min.
- Но при слишком маленьком опорном, графики (1) и (2) сходятся уже под таким острым углом, что начинает играть очень большую роль чувствительность входов реального Компаратора/ОУ (см. влияние параметров «Input offset voltage» и «Input offset Drift») — пропорционально, набегает очень большая погрешность измерений входного/тестируемого напряжения питания. Например, пусть Vcc упало на -1V, но при делителе R1:R2 в 1000 раз, Vtest упадёт всего на -1mV.
Рис.4 — Рекомендуемый диапазон выбора dUстаб. для Типовой схемы «Рис.1»: 
А теперь, чтобы проверить методику (и себя), рассмотрим самый трудный случай для этой «Типовой схемы» (стабилитрон в верхнем плече): при малом Uпороговом=2V и размахе питания до Vcc_max=16V — замечу, что этот режим достигается и промышленными микросхемами Супервизоров, самыми малыми в серии.
График, ниже, показывает, что углы схождения прямых сохраняются — методика работает… Номинал эталонного смещения, при этом, выбирается из диапазона dUстаб.=[1-1.5V] — конечно, это будет не Стабилитрон (столь малых не существует), но ИОН стандартного номинала 1.25V.
Рис.5 — Пример режима работы при малом Uпор. (самый трудный случай) для Типовой схемы «Рис.1»: 
Далее, разберём Классическую схему «Рис.2» — традиционную и понятную, хороший пример для сравнения.
Аналогичный анализ углов схождения графиков для схемы «Рис.2» (классической) показывает, что для повышения надёжности работы схемы и чёткости настройки, рекомендуется использовать Стабилитрон/ИОН с номинальным Uref, также, из диапазона [1/2*Uпорог… 3/4*Uпорог].
И в целом, такая схема выгоднее (стабильнее) — при равных граничных условиях, углы на графике «Рис.6» больше (тупее), чем на графике «Рис.4»… Поэтому, с некоторой натяжкой, допустимо ещё использовать Стабилитрон/ИОН с Uref из диапазона [1/4*Uпорог… 1/2*Uпорог].
Рис.6 — Рекомендуемый диапазон выбора Uref для Классической схемы «Рис.2»: 
Здесь, в точках пересечения графиков (1) и (2), соблюдается условие: Vref=Uпорог*R2/(R1+R2)
- Сперва, выбирается «эталонное смещение» (dUстаб. или Uref) как часть от требуемого Uпорогового,
ближайшим номиналом из диапазона [1/2*Uпорог… 3/4*Uпорог],
из доступных в наличии Стабилитронов или ИОНов. - Затем, окончательная подстройка точки схождения производится номиналами резисторов R1 и R2.
Примечание к выбору dUстаб. и Uref:
Почему рекомендованы такие ограничения?
Все ОУ плохо работают при входных напряжениях в окрестностях 0V или приближённых к VCC. Поэтому, настоятельно не рекомендуется выбирать точку переключения (напряжение компарации) в верхней или нижней четверти Uпорогового. Т.е. не следует (нельзя) выбирать значение dUстаб./Uref из диапазонов [0… 1/4*Uпорог] && [3/4*Uпорог… Uпорог].
Кроме того, есть и чисто схемотехническое ограничение: Не забывайте о необходимости наличия токоограничивающего резистора R3 (необходимого как Стабилитрону, так и ИОНу). На этом резисторе упадёт ещё очень приличное напряжение! Так что, точка компарации естественно опустится из верхней четверти (для схемы «Рис.2») или поднимется над нижней четвертью (для схемы «Рис.1»)… Слишком уменьшать номинал R3 тоже нельзя — увеличится лишний ток через стабилитрон. (Рекомендации по оптимизации токопотребления схемы — см. в следующем блоке.)
Как следствие, принципиально нельзя отказываться от наличия резистивного делителя R1:R2 по входу компаратора. Не смотря на то, что резисторы вносят дополнительную погрешность измерений, усложняют схему — но точку компарации приходится смещать. Рассмотренные схемы содержат необходимый минимум деталей.
- В цепи делителя R1:R2 должен протекать ток, как минимум, на порядок больше (в x10 раз), чем входной ток ОУ (который мал, но ненулевой).
- Аналогично, и для тока через каскад со Стабилитроном/ИОНом… Но тут есть ещё и дополнительное условие: ток должен быть на порядок больше, чем «минимальный требуемый схеме стабилизации ток для выхода на режим» — см. в datasheet:
- для Стабилитрона — это параметр «Max reverse Leakage Current, Ir»;
- а для ИОН — это параметр «Minimum Operating current, Irmin».
- Наконец, если в схеме, после Компаратора, присутствует ещё выходной усиливающе-инвертирующий транзисторный ключ Q1… То базовый резистор этого выходного ключа (ранее обозначавшийся как R4, на первых версиях схем «Рис.1»/«Рис.2») рассчитывается по правилам «Инвертора на биполярном транзисторе» (методика)… Основной тезис здесь: базовый ток должен быть достаточным для уверенного поддержания открытого биполярного транзистора в насыщении, даже при минимальном напряжении питания Vcc_min — это определяет верхнюю границу для номинала R4 (реальный номинал выбирается чуть меньше, но приближённым к границе, чтобы минимизировать нецелевой ток).
Приложение: Улучшение работы Супервизора с помощью ПОС
Рис.7 — ПОС на Компараторе добавляет гистерезис переключения:
Пояснение работы схемы:
Положительная Обратная Связь (ПОС) на Компараторе добавляет гистерезис переключения. (Это как «взрывающийся вертолёт» улучшает любой «экшн» — так и ПОС улучшит любой Супервизор!)
Возьмём за основу Классическую схему, где Стабилитрон подключается от Земли — здесь, к «прямому» входу компаратора подключён каскад резистивного делителя (повезло: гистерезис получится).
Когда выход ОУ в «High» состоянии, то R4 запараллелен с R1 в резистивном делителе (R1||R4):R2.
пусть a=1/(1/R1+1/R4),
тогда Vtest1 = Vcc * R2/(a+R2)
Когда выход ОУ в «Low» состоянии, то R4 запараллелен с R2 в резистивном делителе R1:(R2||R4).
пусть b=1/(1/R2+1/R4),
тогда Vtest2 = Vcc * b/(R1+b)
Итоговая Ширина Гистерезиса: dVtest=|Vtest1-Vtest2|
или dVtest = Vcc * |1/(a/R2+1) — 1/(R1/b+1)|
Таким образом, последняя формула показывает, что величину гистерезиса лучше считать не в абсолютных единицах, а в процентах от Vcc. Кроме того, величина гистерезиса меняется от изменения уровня Vcc (что логично)… Поэтому, нас интересует гистерезис именно в окрестностях порогового значения: Uпорог=3.2V
Например, если подставить текущие схемные номиналы в вышеприведенные формулы, то получим: dVtest=3.7% от VCC, или в абсолютной величине (при VCC=Uпорог) dVtest=0.117V
Только учтите, что данное значение дельты dV — действительно применимо к показателю Vtest (который является малополезным)! Чтобы получить оценку гистерезиса применительно к уровню Vcc, нужно ещё домножить эту дельту пропорционально резистивному делителю: dVcc = dVtest * (R1/R2+1)
Например, если подставить текущие схемные номиналы в вышеприведенные формулы, то получим: dVcc=5% от VCC, или в абсолютной величине для dUпорог=0.16V
Супервизоры питания и их применение
В статье описаны микросхемы для микропроцессорных устройств — супервизоры (детекторы) напряжений, которые служат для четкого и точного определения момента снижения питающих напряжений до заданного уровня. Показано, что будучи простыми трехвыводными устройствами, эти микросхемы имеют довольно большие функциональные возможности, которые позволяют применять их и в других интересных и полезных устройствах — источниках электропитания, зарядных устройствах для аккумуляторов, импульсных устройствах и т. д. Описаны результаты исследования микросхем супервизоров и даны рекомендации по их применению.
МИКРОСХЕМА МС34064
Роль точного контроля напряжений питания непрерывно возрастает. Массовое применение устройств с батарейным (в частности аккумуляторным) питанием сделало непрерывный контроль напряжения питания обязательным для многих устройств» например, калькуляторов, карманных компьютеров, МРЗ-плееров, электронных часов и т. д. Разрядка аккумуляторов ниже определенного уровня губительно сказывается на сроке их работы, также как и перезарядка. Кроме того, многие электронные приборы, даже при сетевом питании, чувствительны к изменению напряжения источника. В первую очередь это относится к таким устройствам, как микропроцессоры, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, модули памяти и т. д.
Известно огромное число устройств контроля напряжения питания — от банального стрелочного вольтметра до сложных интеллектуальных блоков зарядки аккумуляторов. Нередко точность контроля и температурная стабильность порогов у многих таких устройств оказывалась явно низкой, а их повышение вело к неоправданному усложнению узлов контроля и увеличению потребляемой ими мощности. Учитывая эту ситуацию» ряд крупных фирм микроэлектронной промышленности приступил к серийному производству специальных микросхем супервизоров напряжения.
Одной из наиболее распространенных микросхем супервизоров напряжения является МС34064/33064, разработанная фирмой Motorola [1). Она выпускается также фирмами LinFinity Microelectronics, On Semiconductor и др. Микросхема (рис. 1) содержит высокоточный температурно-ком-пенсированный источник опорного напряжения, делитель напряжения R1R2, прецизионный гистерезисный компаратор ГИК с нагрузочным резистором R3 и выходной ключевой транзистор VT с диодом VD.
В микросхеме 21 транзистор и она выпускается во всех наиболее распространенных корпусах для транзисторов и микросхем малой степени интеграции, например в транзисторном корпусе Т0226АА и в корпусах вось-мивыводных микросхем 751 (SO-8) и 846А (Micro-8).
Основной задачей при разработке новых микросхем было их предельно простое применение по основному назначению (контроль за падением напряжения ниже заданного уровня) и наличие только трех выводов. Это несколько сужает возможные области применения таких массовых микросхем и требует внимательного изучения всех особенностей их работы, что и составляет цель данной статьи.
Прежде всего рассмотрим функциональную схему супервизора (рис. 1, а) более подробно. Ясно, что порог срабатывания задается напряжением опорного источника Uref = 1,2 В и делителем напряжения R1R2. В технической документации задаются пороги срабатывания и гистерезис, они приведены в табл. 1.
| Параметр | Мин. | Тип. | Макс. |
| Верхний порог, В | 4,5 | 4,61 | 4,7 |
| Нижний порог. В | 4,5 | 4,59 | 4,7 |
| Гистерезис, В | 0,01 | 0,02 | 0,05 |
Гистерезис необходим для исключения срабатывания компаратора от случайных быстрых изменений напряжения питания и шумов. Из-за существенной нелинейности входящих в супервизор элементов корректная работа устройства обеспечивается вблизи области срабатывания и далеко за ее пределами — примерно 1. 9 В, хотя допустимый диапазон входных напряжений шире — 1. 10В. Максимальная рассеиваемая мощность 520.. .650 мВт в зависимости от корпуса. Максимальный втекающий в выход ток — 100 мА, диапазон рабочих температур 0. +70°С для микросхем обычного применения и -40. +85 °С для микросхем в промышленном исполнении.
Статические характеристики
В руководстве по микросхеме МС34064/33064 [1] приведено детальное описание статических характеристик микросхем. Рассмотрим основные их них. Главной является передаточная характеристика, показанная на рис. 2.
Она описывает зависимость выходного напряжения от входного. Нетрудно заметить, что эта характеристика куда сложнее, чем это можно было бы предположить из идеализированного описания микросхемы. Лишь в средней части (в области входных напряжений примерно 1. 9В она соответствует описанию типовой роли прибора.
В области малых напряжений (менее 0,5 В), когда источник опорного напряжения перестает работать, передаточная характеристика имеет характерный выброс с линейным участком, на котором выходное напряжение равно входному, но уже при напряжении 0,5 В выходное напряжение падает практически до нуля и остается таким до увеличения входного напряжения до основного порога около 4,6 В. Далее, вплоть до напряжения чуть больше 9 В, выходное напряжение после скачка снова становится практически равным входному. А при входном напряжении более 9,2 В выходное напряжение скачком уменьшается практически до нуля. Причина подобного поведения не поясняется, но это означает, что микросхема может использоваться для двухпорогового контроля. Неясно и то, является ли точное значение 2 для отношения напряжений порогов преднамеренным или случайным обстоятельством.
Исследования показывают, что в малой области главного порога (напряжение около 4,6 В) передаточная характеристика имеет гистерезис, как показано на рис. 3.
При снятии характеристик в статическом режиме ширина петли гистерезиса составляет 20 мВ. Наличие гистерезиса исключает дребезг при переключении, как при нарастании, так и уменьшении контролируемого напряжения, а малая величина гистерезиса делает двойственность порога (при увеличении и уменьшении напряжения) практически незаметной.
Высокая стабильность порога — отличительное качество микросхем данной серии. На рис. 4 представлены температурные изменения верхнего и нижнего порогов в диапазоне температуры окружающей среды ТА = -40.. .+85 °С, разность порогов уменьшается при понижении температуры.
Интересный вид имеют зависимости входного тока от входного напряжения, представленные на рис. 5 для трех значений температуры окружающей среды, в целом они носят почти линейный характер с небольшим отклонением от линейности в области малых значений, однако в области порогов (4,6 и 9,2 В) эти зависимости имеют характерные падающие и нестабильные участки, обусловленные регенеративным переключением устройства. В определенных условиях это может порождать паразитные или полезные релаксационные колебания с частотой 1 МГц и выше.
Когда транзистор VT микросхемы открыт, выходное напряжение определяется начальным участком воль-тамперной характеристики насыщенного транзистора. На рис. 6 показана зависимость выходного напряжения от втекающего выходного тока для разных значений температуры окружающей среды ТА.
Максимальное значение выходного тока (до выхода из насыщения) при нормальных условиях составляет около 25 мА> что достаточно для яркого свечения светодиодного индикатора или включения маломощного реле.
Для оценки свойств микросхем полезно также знать вольтамперную характеристику диода VD, она показана на рис. 7. Из нее видно» что диод выдерживает ток до 70 мА при прямом падении напряжения на нем 1,6 В.
Статические характеристики супервизоров питания неплохо описывают их применение при медленно изменяющихся входных напряжениях, что характерно для многих стандартных применений таких микросхем. Из них следует, что по основному назначению их можно использовать при высокостабильном пороге около 4,6 В. Использование второго порога 9,2 В в технической документации не оговаривается, но, как показала практика, вполне возможно (максимальное напряжение питания с запасом взято равным 10 В).
ТИПОВЫЕ СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ СУПЕРВИЗОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ
Узлы порогового контроля со светодиодными индикаторами являются самыми простыми. Устройство (рис. 8, а), приведенное в описании микросхемы, обеспечивает свечение светодиода при падении напряжения источника питания ниже основного порога 4,6 В.
При увеличении питающего напряжения свыше 9,2 В свечения прекращается. Если узел выполнен так, как показано на рис. 13, б, обеспечивается четкая индикация превышения напряжением питания значения 4,6 В, а также и контроль за спадом напряжения ниже 9,2 В. Порог можно увеличивать, включая вход через диод или подключая его к источнику питания через низкоомный (единицы кОм) делитель. К сожалению, способов понизить напряжение порога у данных микросхем нет.
Будучи высокочувствительными регенеративными устройствами состабильным порогом срабатывания, супервизоры могут применяться в огромном количестве пороговых схем, например, в качестве триггеров Шмитта, устройств контроля сигналов с фоторезисторов, фотодиодов и фототранзисторов, пороговых устройств контроля температуры с резисторны-ми и диодными датчиками температуры и т. д. Принципы построения таких устройств вполне очевидны.
На рис 9 показан основной способ включения микросхемы супервизора питающего напряжения для создания сигнала сброса микропроцессорного устройства.
Резистор RH позволяет изменять петлю гистерезиса (ранее приводились данные для RH = 0), что дает возможность в широких пределах менять условия сброса микропроцессора. Обычно гистерезис позволяет создавать зону нечувствительности, предотвращающую сброс микропроцессорных устройств при небольших случайных скачках напряжения питания.
Супервизоры напряжения питания могут использоваться в зарядных устройствах для контроля уровня зарядки аккумуляторных батарей. Примером может служить схема устройства, показанная на рис. 10.
Устройство служит для контроля зарядки аккумуляторной батареи GB1 от солнечной батареи BL1. Пока уровень напряжения GB1 ниже основного порога, напряжение на выходе микросхемы супервизора равно нулю и внешний транзистор закрыт. Ток от солнечной батареи через диод заряжает GB1. Но если напряжение на GB1 начинает превышать заданный порог, сигнал на выходе супервизора увеличивается и внешний транзистор открывается, замыкая на себя ток элементов солнечной батареи. Перезарядка GB1 предотвращается и можно эксплуатировать аккумуляторную батарею без присмотра.
ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА НА МИКРОСХЕМАХ СУПЕРВИЗОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ
Супервизоры также могут применяться при построении разнообразных импульсных устройств. Ниже описаны некоторые из них, рекомендуемые производителями микросхем импульсных устройств.
Типичным применением супервизора является возбудитель мощного полевого транзистора. Мощные полевые транзисторы крайне нежелательно запускать импульсами с пологими участками нарастания и спада, например треугольными [2]. В этом случае транзисторы длительное время находятся в состоянии, когда одновременно ток стока и напряжение на стоке велики, что ведет к резкому увеличению мгновенной рассеиваемой мощности, перегреву транзисторов и снижению к. п. д. ключевых устройств. На рис. 11 показана схема узла запуска, исключающего из входного напряжения область, где возможна перегрузка мощного полевого транзистора по мгновенной мощности рассеивания. Варианты умощнения вы-хода микросхемы рассмотрены в [3].
Малая инерционность срабатывания микросхемы супервизора не всегда является достоинством. Даже при создании сигнала сброса микропроцессора (применения микросхемы по прямому назначению) желательно создать задержку сигнала сброса, чтобы сброс не происходил при очень коротких перепадах напряжения питания. Для этого следует использовать дополнительный конденсатор CDLY который создает экспоненциальное нарастание сигнала сброса. Время задержки вычисляется выражением, приведенным в правом нижнем углу типовой схемы сброса микропроцессора (рис. 12).
Микросхема супервизора напряжения может использоваться для формирования из входного сигнала задержанного перепада напряжения или задержанного прямоугольного импульса. Схема формирователя показана на рис. 13, его основой является интегрирующая КС-цепь на входе, которая формирует экспоненциальные фронты и спады на входе микросхемы.
Если предельное напряжение экспоненциального перепада на входе меньше второго порога составляет 9,2 В, выходной перепад формируется с задержкой в момент, когда экспоненциально растущее напряжение достигает уровня основного порога 4,6 В. Осциллограммы входного и выходного напряжения узла (рис. 13) для такого случая показаны на рис 14. Однако если предельное напряжение экспоненциального перепада на входе микросхемы супервизора превышает второй порог 9,2 В, будет формироваться уже не выходной перепад, а выходной прямоугольный импульс. Это связано с тем, при достижении экспоненциальным напряжением значения второго порога транзистор микросхемы снова открывается и напряжение на выходе становится близким к нулю. Осциллограммы входного и выходного напряжения для последнего случая показаны на рис. 15.
Длительность задержки выходного перепада составляет:
где UH — напряжение основного порога 4.6 В. Эта же формула при UH = 9,2 В определяет задержку второго (отрицательного) перепада выходного напряжения» а разность задержек — длительность выходного прямоугольного импульса.
Используя микросхему супервизора, можно построить и импульсный генератор (мультивибратор). Простейший вариант на основе использования второго порога работает не очень стабильно и дает жесткое самовозбуждение. Для того, чтобы срабатывал основной порог, узел приходится дополнять транзисторным инвертором, как показано на рис 16. Он обеспечивает зарядку и разрядку конденсатора С через резистор R. При достижении верхнего входного напряжения петли гистерезиса транзистор включается и конденсатор разряжается до нижнего порога. Затем транзистор выключается, и конденсатор начинает заряжаться до верхнего входного напряжения петли гистерезиса и т. д.
Осциллограммы напряжения на конденсаторе С и коллекторе внешнего транзистора показаны на рис. 17.
Поскольку разность порогов мала, напряжение на конденсаторе имеет участки почти линейного нарастания и спада. Импульсы напряжения на коллекторе внешнего транзистора близки к прямоугольным (рис 17). Из-за малой разности порогов и малой допустимой неличины R частота колебаний генератора довольно велика и составляет около 300 кГц при R = 7,5 кОм.
Еще один вариант применения супервизора напряжения показан на рис 18. Это маломощный импульсный стабилизатор (преобразователь) напряжения 11,5. 14,5 В в стабильное постоянное напряжение 5 В при токе 50 мА с максимальным изменением 35 мВ. При напряжении питания 12,6 В и изменении тока нагрузки 0.. .50 мА нестабильность выходного напряжения не превышает 12 мВ. Пульсации напряжения на выходе не более 60 мВ (полный размах), а КПД — 77 %. Любопытно отметить, что это довольно высокое значение коэффициента полезного действия, поскольку в маломощных стабилизаторах получить его намного труднее, чем в мощных, из-за значительной мощности, расходуемой на питание вспомогательных устройств.
Работа устройства основана на импульсном управлении биполярным транзистором МР5\У51А,включенным по схеме ключевого понижающего стабилизатора релаксационного типа. Импульсы с коллектора транзистора фильтруются LC-фильтром, и его выходное напряжение используется как входное для микросхемы супервизора. Делитель на его входе повышает порог до уровня 5 В, которое с учетом пульсаций определяет выходное напряжение преобразователя.
За рубежом супервизоры питания выпускаются почти всеми полупроводниковыми
фирмами, например [4, 5]. Относительно давно существует отечественная серия микросхем К1171СП2хх [6], начат выпуск серии микросхем К1274хх [7], функциональная схема показана на рис 19. Источник опорного напряжения изображен в виде стабилитрона.
Обозначение «хх» указывает на типовое напряжение порога срабатывания— 29 при пороге 2,83. 2,97 В, 33 при 3,23. 3,37 В и т. д. до 45 при 4,43. 4,57 В. Выпуск ряда модификаций микросхем с разными порогами упрощает их выбор. Максимальное допустимое рабочее напряжение увеличено до 15 В. В остальном микросхемы аналогичны описанным МС34064, в том числе и по принципам схемного применения.
ЛИТЕРАТУРА:
1. МС34064, МС33064. Undervoltage Sensing Circuit. Motorola, 1пс.У 1996.
2. В. П. Дьяконов, А. А. Максимчук, А. М. Ремнев, В. Ю. Смердов. Энциклопедия устройств на полевых транзисторах. Под общей редакцией проф. В. П. Дьяконова. — М: СОЛОН-Р, 2002.
3. С. Алексеев. Триггеры Шмита без источника питания. — Схемотехника, 2002, Л«? 12, с. 24.
4. KIA7019AP/AF/AT- KIA7045AP/ AF/AT. Bipolar Linear Integrated Circuit KEC, 2002.
5. M. Потапчук. Супервизоры серии MCPIOx фирмы Microchip. — Схемотехника, 2006, № 1, с. 10, 11.
6. Микросхемы для линейных источников питания и их применение. —М; Додэка, 1998.
7. А. Нефедов. Новые микросхемы для источников питания. — М.: Ремонт и сервис, 2006, .№? 5, с. 61, 62.
Супервизор в блоке питания что это
Супервизоры питания — интегральные микросхемы, которые изменяют состояние своего выходного цифрового сигнала, если уровень напряжения питания оказывается ниже определенной пороговой величины напряжения. Супервизоры предназначены для работы в микропроцессорных системах и формируют сигнал RESET при падении напряжения ниже допустимого уровня. Современная схема микропроцессорного супервизора (диспетчера) является дешевым и эффективным средством для контроля и автоматического поддержания работы операционной системы без сбоев. Эти приборы потребляют малую мощность, имеют низкую цену при широком диапазоне встроенных функций и размещаются в небольших корпусах. Интегрированная структура микросхемы объединяет источник опорного напряжения и компаратор с температурно-компенсированным порогом и гистерезисом. Корректная работа формирователя сброса гарантирована при минимальном уровне входного напряжения 1 В.
Микросхемы супервизоров питания выпускают в настоящее время десятки компаний, среди которых Maxim, ON Semiconductor, NXP, Microchip, ROHM, STMicroelectronics, Analog Devices, Holtek и др.
Первая микросхема супервизора MAX809 в корпусе SOT23 была разработана компанией Maxim и стала стандартом для всех остальных производителей. В настоящее время MAX809 и ее аналоги выпускаются с несколькими пороговыми напряжениями, задаваемыми при производстве. Производитель гарантирует точность ±2,6% при работе в диапазоне температур –40…+85 °C и минимальный период сброса 140 мс.
За время производства микросхемы были существенно оптимизированы ее функциональные качества; уменьшились энергопотребление, размеры корпуса и цена; расширились возможности для специфических приложений и диапазон рабочих температур. Супервизоры питания применяются в секторе промышленной автоматики и в автомобильной электронике, где сбой по питанию может привести к выходу из строя силовых приводов и механическим разрушениям системы.
В настоящее время выпускаются интегральные устройства, в которых функция супервизора питания дополнена входом ручного сброса, сторожевым таймером, индикацией пониженного питания, встроенным ЕЕПРОМ, маломощным LDO и возможно формирование нескольких сигналов при различных сбоях по питанию.
Микросхемы супервизоров питания ON Semiconductor
Компания ON Semiconductor выпускает широкую номенклатуру микросхем супервизоров питания. Многие супервизоры этой фирмы являются полными аналогами приборов Maxim/Dallas. Широкая линейка микросхем супервизоров разработана компанией Catalyst Semiconductor (Санта-Клара, шт. Калифорния), которая с 2008 г. является подразделением ON Semiconductor и занимается разработкой и производством аналоговых продуктов, микросхем энергонезависимой памяти, цифровых программируемых потенциометров (DPP), LDO-стабилизаторов, LED-драйверов. Продукты Catalyst применяются в телекоммуникационном, компьютерном, автомобильном и индустриальном оборудовании.
Супервизоры МАХ809/810
Эта микросхема, разработанная компанией Мaxim в начале 90-х, на долгие годы стала эталоном для подражания для других производителей. ON Semiconductor выпускает эту серию супервизоров c маркировкой Maxim. Следует отметить, что их выпускает также и NXP. Однако ток потребления у них больше, чем у аналогичных ON Semi — 17 мкА. Есть защита от кратковременных провалов по питанию.
Супервизоры (рис. 1) производства компании Maxim потребляют 17–100 мкА в зависимости от температуры и напряжения питания. Они выпускаются в корпусах типовой SOT-23 или SC-70 (SOT-323) меньшего размера.

Рис. 1. Структура супервизора и цоколевка корпуса MAX809
Формирователь сигнала сброса (рис. 2) состоит из термокомпенсированного источника опорного напряжения, резистивного делителя входного напряжения, компаратора, схемы таймера для фиксированной задержки и выходного пушпульного драйвера.

Рис. 2. Диаграмма сигнала сброса RESET
При изготовлении микросхемы резистивная цепь может быть скорректирована на различные допуски питающего напряжения (5, 10, 15 или 20%), позволяя пользователю выбрать определенный порог сброса для каждого случая работы микропроцессора
Хотя микросхема и имеет пушпульный выход, требуется установка подтягивающего резистора, поскольку при падении напряжения питания ниже порога 1 В выход становится с открытым стоком. Отличие MAX810 — наличие инвертора перед выходным каскадом. Типовое потребление — около 500 нА.
Ряд пороговых напряжений
Для разных типов супервизоров существуют модификации, отличающиеся различным порогом напряжения компаратора, запускающего таймер формирователя сигнала сброса. Каждому пороговому напряжению модификации соответствует суффикс, присутствующий в названии типа микросхемы. Эта система суффиксов является стандартной для всех микросхем супервизоров с модификациями порогов. Каждый тип микросхемы имеет стандартный ряд модификаций. Однако при заказе крупных партий возможна реализация других значений пороговых напряжений. Пороговое напряжение определяется внутренним резистивным делителем.
Для отдельных типов супервизоров могут использоваться только некоторые из указанных в таблице 1 порогов. В названиях вместо суффиксов пороговых напряжений могут использоваться также и числовые значения. Например, цифра 28 — пороговое напряжение 2,8 В.
Таблица 1. Полный ряд суффиксов идентификации порогового напряжения при заказе
Области применения супервизоров питания:
- компьютеры;
- серверы;
- ноутбуки;
- модемы;
- устройства связи;
- встроенные устройства управления;
- бытовая электронная техника;
- счетчики электроэнергии;
- интеллектуальные измерительные приборы;
- портативные приборы с батарейным питанием.
В таблице 2 представлены параметры микросхем супервизоров питания, выпускаемых ON Semiconductor. Основные отличия базовых схем супервизоров: ток потребления, температурный диапазон, ряд пороговых напряжений для модификаций, а также тип выхода.
Таблица 2. Основные параметры микросхем супервизоров, выпускаемых ON Semiconductor
Примечание. WD — сторожевой таймер; MR — вход ручного сброса; DUAL — два выхода RESET; MEM — встроенная ЕЕПРОМ; LDO — встроенный LDO; Line SYNC — компаратор для синхронизации с фазой сети; PW — сигнал опасной зоны напряжения.
Супервизоры серии CAT803/809/810/811/812
Супервизоры питания этой базовой линейки имеют структуру, аналогичную MAX809. Микросхемы отличаются схемой выходного формирователя сигнала RESET, а также наличием/отсутствием дополнительного входа для ручного сброса:
- CAT803: выход Open-Drain, активный уровень RESET — низкий;
- CAT809: выход Push-Pull, активный уровень RESET — низкий;
- CAT810: выход Push-Pull, активный уровень RESET — высокий.
Супервизор является полным микромощным аналогом и альтернативой популярному супервизору MAX809. Потребление микросхем этой серии в рабочем режиме — не более 6 мкА. Другая особенность — защита входа компаратора супервизора от высокочастотных помех типа «иголок» (glitches).
Супервизоры CAT811/812 являются полными аналогами микросхем MAX811/812 и, в отличие от CAT809/810, имеют дополнительный вход ручного сброса:
- CAT811: активный уровень сброса — низкий;
- CAT812: активный уровень сброса — высокий.
На рис. 3 показаны схемы организации выхода сигнала сброса.

Рис. 3. Схемы выходов супервизоров CAT809/810/811/812
Супервизор NCP803
NCP803 — дешевый супервизор, аналог MAX809. Он имеет выход с открытым стоком и сигналом RESET с активным низким уровнем. Требуется внешний подтягивающий к питанию резистор номиналом около 100 кОм. Напряжение питания резистора — 3–5 В.
Есть защита от импульсных помех по питанию. Ток потребления — около 1 мкA (при VCC = 3,2 В). Микросхема ориентирована на использование в приборах с батарейным питанием. Микросхема имеет модификации с заданными точными порогами напряжения мониторинга: 2,5, 3, 3,3 и 5 В. Возможен заказ микросхем с другими порогами напряжений: от 1,6 до 4,9 В с шагом 100 мВ.
Супервизор CAT808
Этот супервизор ориентирован, в основном, на применение в устройствах с батарейным питанием. На рис. 4 показан вариант его использования. Особенность — точная установка порога мониторируемого напряжения.

Рис. 4. Типовая схема применения супервизора — выключение конвертора напряжения в батарейном устройстве при критическом разряде батареи
Схема формирователя сигнала сброса — с открытым стоком, поэтому требуется установка подтягивающего к питанию резистора. Типовое потребление 2,5 мкА. Номиналы порогового напряжения задаются числовым суффиксом в названии микросхемы.
Супервизор CAT8801
Микросхема является альтернативной заменой популярных супервизоров типа MAX809 для тех приложений, в которых особенно важно минимальное потребление: ток потребления этой микросхемы всего 200 нА.
Ряд напряжений мониторируемого питания: +5, +3,3, +3, +2,5 и +1,8 В. Активный уровень сигнала сброса — низкий. Внешний подтягивающий резистор не требуется.
CAT705/706/813 — супервизоры со встроенным сторожевым таймером
Микросхемы CAT705, CAT706 и CAT813 обеспечивают функции сброса и мониторинга питания, а также сторожевой таймер. На рис. 5 показана структура супервизоров этой серии.

Рис. 5. Структурная схема микросхем супервизоров
CAT705 и CAT706 имеют активный низкий уровень сигнала RESET, а CAT813 — высокий.
В структуре также реализован вторичный монитор по питанию (PFI), который предназначен для подачи предупредительного сигнала для микроконтроллера в случае, если питание находится в опасной зоне. Сигнал сброса гарантируется даже при снижении питания до уровня 1 В. Ширина импульса сброса — не менее 200 мс. Период сторожевого таймера — 1,6 с.
CAT1161/2 — супервизор питания со встроенной ЕЕПРОМ
Микросхема ориентирована на использование в микропроцессорных системах. В структуре также реализован и программируемый сторожевой таймер. На рис. 6 показана структура микросхем CAT1161/2.

Рис. 6. Структура супервизора CAT1161/2
Время срабатывания таймера до 1,6 с. ЕЕПРОМ объемом 16 кбайт имеет последовательный I 2 C интерфейс. Реализована встроенная защита от непреднамеренной записи. Более дешевая версия CAT1162 не имеет встроенного сторожевого таймера.
Супервизоры с дополнительными функциями CAT1232LP, CAT1832
В микросхеме интегрированы несколько функций: монитор питания, сторожевой таймер, вход ручного сброса, формирователь сигнала сброса отрицательной и положительной полярности. Микросхема CAT1232LP ориентирована на использование в цепях питания 5 В, а CAT1832 предназначена для 3,3 В.
Основные параметры микросхем:
- программируемый период срабатывания сторожевого таймера: 150, 600 мс или 1,2 с;
- два выхода сигнала сброса:
- активный высокий, пушпульный выход;
- активный низкий, открытый сток (CAT1232LP);
- активный низкий, пушпульный выход (CAT1832);
Микропроцессорные супервизоры питания CAT1232LP и CAT1832 обеспечивают останов и рестарт микропроцессора при зависаниях или зацикливании, рестарт после сбоев по питанию и антидребезговый ручной сброс по кнопке.
Выбор периода срабатывания сторожевого таймера осуществляется наличием режимной перемычки на входе TD:
- tTD = 150 мс, TD = GND.
- tTD = 600 мс, TD = Open.
- tTD = 1200 мс, TD = VCC.
На рис. 7 показана структура супервизоров CAT1232LPCAT1832. На рис. 8 представлена типовая схема включения супервизора CAT1232LP.

Рис. 7. Структурная схема супервизоров CAT1232LP и CAT1832
Рис. 8. Типовая схема включения супервизора CAT1232LP
МС34160/33160
Серия MC34160/33160 представляет собой маломощный линейный стабилизатор напряжения и супервизор напряжения питания. Модуль супервизора питания имеет расширенные функции, часто востребованные в микроконтроллерных системах управления с сетевым питанием. Микросхемы ориентированы для применения в промышленных контроллерах.
В микросхеме (рис. 9) есть три компаратора для определения различных фактов нарушения питания и, соответственно, для извещения микроконтроллера, чтобы предотвратить неправильное функционирование системы:
В статье описаны микросхемы для микропроцессорных устройств — супервизоры (детекторы) напряжений, которые служат для четкого и точного определения момента снижения питающих напряжений до заданного уровня. Показано, что будучи простыми трехвыводными устройствами, эти микросхемы имеют довольно большие функциональные возможности, которые позволяют применять их и в других интересных и полезных устройствах — источниках электропитания, зарядных устройствах для аккумуляторов, импульсных устройствах и т. д. Описаны результаты исследования микросхем супервизоров и даны рекомендации по их применению.
МИКРОСХЕМА МС34064
Роль точного контроля напряжений питания непрерывно возрастает. Массовое применение устройств с батарейным (в частности аккумуляторным) питанием сделало непрерывный контроль напряжения питания обязательным для многих устройств» например, калькуляторов, карманных компьютеров, МРЗ-плееров, электронных часов и т. д. Разрядка аккумуляторов ниже определенного уровня губительно сказывается на сроке их работы, также как и перезарядка. Кроме того, многие электронные приборы, даже при сетевом питании, чувствительны к изменению напряжения источника. В первую очередь это относится к таким устройствам, как микропроцессоры, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, модули памяти и т. д.Известно огромное число устройств контроля напряжения питания — от банального стрелочного вольтметра до сложных интеллектуальных блоков зарядки аккумуляторов. Нередко точность контроля и температурная стабильность порогов у многих таких устройств оказывалась явно низкой, а их повышение вело к неоправданному усложнению узлов контроля и увеличению потребляемой ими мощности. Учитывая эту ситуацию» ряд крупных фирм микроэлектронной промышленности приступил к серийному производству специальных микросхем супервизоров напряжения.
Одной из наиболее распространенных микросхем супервизоров напряжения является МС34064/33064, разработанная фирмой Motorola [1). Она выпускается также фирмами LinFinity Microelectronics, On Semiconductor и др. Микросхема (рис. 1) содержит высокоточный температурно-ком-пенсированный источник опорного напряжения, делитель напряжения R1R2, прецизионный гистерезисный компаратор ГИК с нагрузочным резистором R3 и выходной ключевой транзистор VT с диодом VD.
В микросхеме 21 транзистор и она выпускается во всех наиболее распространенных корпусах для транзисторов и микросхем малой степени интеграции, например в транзисторном корпусе Т0226АА и в корпусах вось-мивыводных микросхем 751 (SO-8) и 846А (Micro-8).Основной задачей при разработке новых микросхем было их предельно простое применение по основному назначению (контроль за падением напряжения ниже заданного уровня) и наличие только трех выводов. Это несколько сужает возможные области применения таких массовых микросхем и требует внимательного изучения всех особенностей их работы, что и составляет цель данной статьи.
Прежде всего рассмотрим функциональную схему супервизора (рис. 1, а) более подробно. Ясно, что порог срабатывания задается напряжением опорного источника Uref = 1,2 В и делителем напряжения R1R2. В технической документации задаются пороги срабатывания и гистерезис, они приведены в табл. 1.Параметр Мин. Тип. Макс. Верхний порог, В 4,5 4,61 4,7 Нижний порог. В 4,5 4,59 4,7 Гистерезис, В 0,01 0,02 0,05 Статические характеристики
В руководстве по микросхеме МС34064/33064 [1] приведено детальное описание статических характеристик микросхем. Рассмотрим основные их них. Главной является передаточная характеристика, показанная на рис. 2.Она описывает зависимость выходного напряжения от входного. Нетрудно заметить, что эта характеристика куда сложнее, чем это можно было бы предположить из идеализированного описания микросхемы. Лишь в средней части (в области входных напряжений примерно 1. 9В она соответствует описанию типовой роли прибора.
В области малых напряжений (менее 0,5 В), когда источник опорного напряжения перестает работать, передаточная характеристика имеет характерный выброс с линейным участком, на котором выходное напряжение равно входному, но уже при напряжении 0,5 В выходное напряжение падает практически до нуля и остается таким до увеличения входного напряжения до основного порога около 4,6 В. Далее, вплоть до напряжения чуть больше 9 В, выходное напряжение после скачка снова становится практически равным входному. А при входном напряжении более 9,2 В выходное напряжение скачком уменьшается практически до нуля. Причина подобного поведения не поясняется, но это означает, что микросхема может использоваться для двухпорогового контроля. Неясно и то, является ли точное значение 2 для отношения напряжений порогов преднамеренным или случайным обстоятельством.
Исследования показывают, что в малой области главного порога (напряжение около 4,6 В) передаточная характеристика имеет гистерезис, как показано на рис. 3.
При снятии характеристик в статическом режиме ширина петли гистерезиса составляет 20 мВ. Наличие гистерезиса исключает дребезг при переключении, как при нарастании, так и уменьшении контролируемого напряжения, а малая величина гистерезиса делает двойственность порога (при увеличении и уменьшении напряжения) практически незаметной.
Высокая стабильность порога — отличительное качество микросхем данной серии. На рис. 4 представлены температурные изменения верхнего и нижнего порогов в диапазоне температуры окружающей среды ТА = -40.. .+85 °С, разность порогов уменьшается при понижении температуры.
Интересный вид имеют зависимости входного тока от входного напряжения, представленные на рис. 5 для трех значений температуры окружающей среды, в целом они носят почти линейный характер с небольшим отклонением от линейности в области малых значений, однако в области порогов (4,6 и 9,2 В) эти зависимости имеют характерные падающие и нестабильные участки, обусловленные регенеративным переключением устройства. В определенных условиях это может порождать паразитные или полезные релаксационные колебания с частотой 1 МГц и выше.
Когда транзистор VT микросхемы открыт, выходное напряжение определяется начальным участком воль-тамперной характеристики насыщенного транзистора. На рис. 6 показана зависимость выходного напряжения от втекающего выходного тока для разных значений температуры окружающей среды ТА.
Максимальное значение выходного тока (до выхода из насыщения) при нормальных условиях составляет около 25 мА> что достаточно для яркого свечения светодиодного индикатора или включения маломощного реле.
Для оценки свойств микросхем полезно также знать вольтамперную характеристику диода VD, она показана на рис. 7. Из нее видно» что диод выдерживает ток до 70 мА при прямом падении напряжения на нем 1,6 В.
Статические характеристики супервизоров питания неплохо описывают их применение при медленно изменяющихся входных напряжениях, что характерно для многих стандартных применений таких микросхем. Из них следует, что по основному назначению их можно использовать при высокостабильном пороге около 4,6 В. Использование второго порога 9,2 В в технической документации не оговаривается, но, как показала практика, вполне возможно (максимальное напряжение питания с запасом взято равным 10 В).
ТИПОВЫЕ СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ СУПЕРВИЗОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ
Узлы порогового контроля со светодиодными индикаторами являются самыми простыми. Устройство (рис. 8, а), приведенное в описании микросхемы, обеспечивает свечение светодиода при падении напряжения источника питания ниже основного порога 4,6 В.
При увеличении питающего напряжения свыше 9,2 В свечения прекращается. Если узел выполнен так, как показано на рис. 13, б, обеспечивается четкая индикация превышения напряжением питания значения 4,6 В, а также и контроль за спадом напряжения ниже 9,2 В. Порог можно увеличивать, включая вход через диод или подключая его к источнику питания через низкоомный (единицы кОм) делитель. К сожалению, способов понизить напряжение порога у данных микросхем нет.Будучи высокочувствительными регенеративными устройствами состабильным порогом срабатывания, супервизоры могут применяться в огромном количестве пороговых схем, например, в качестве триггеров Шмитта, устройств контроля сигналов с фоторезисторов, фотодиодов и фототранзисторов, пороговых устройств контроля температуры с резисторны-ми и диодными датчиками температуры и т. д. Принципы построения таких устройств вполне очевидны.
На рис 9 показан основной способ включения микросхемы супервизора питающего напряжения для создания сигнала сброса микропроцессорного устройства.
Резистор RH позволяет изменять петлю гистерезиса (ранее приводились данные для RH = 0), что дает возможность в широких пределах менять условия сброса микропроцессора. Обычно гистерезис позволяет создавать зону нечувствительности, предотвращающую сброс микропроцессорных устройств при небольших случайных скачках напряжения питания.Супервизоры напряжения питания могут использоваться в зарядных устройствах для контроля уровня зарядки аккумуляторных батарей. Примером может служить схема устройства, показанная на рис. 10.
Устройство служит для контроля зарядки аккумуляторной батареи GB1 от солнечной батареи BL1. Пока уровень напряжения GB1 ниже основного порога, напряжение на выходе микросхемы супервизора равно нулю и внешний транзистор закрыт. Ток от солнечной батареи через диод заряжает GB1. Но если напряжение на GB1 начинает превышать заданный порог, сигнал на выходе супервизора увеличивается и внешний транзистор открывается, замыкая на себя ток элементов солнечной батареи. Перезарядка GB1 предотвращается и можно эксплуатировать аккумуляторную батарею без присмотра.
ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА НА МИКРОСХЕМАХ СУПЕРВИЗОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ
Супервизоры также могут применяться при построении разнообразных импульсных устройств. Ниже описаны некоторые из них, рекомендуемые производителями микросхем импульсных устройств.Типичным применением супервизора является возбудитель мощного полевого транзистора. Мощные полевые транзисторы крайне нежелательно запускать импульсами с пологими участками нарастания и спада, например треугольными [2]. В этом случае транзисторы длительное время находятся в состоянии, когда одновременно ток стока и напряжение на стоке велики, что ведет к резкому увеличению мгновенной рассеиваемой мощности, перегреву транзисторов и снижению к. п. д. ключевых устройств. На рис. 11 показана схема узла запуска, исключающего из входного напряжения область, где возможна перегрузка мощного полевого транзистора по мгновенной мощности рассеивания. Варианты умощнения вы-хода микросхемы рассмотрены в [3].
Малая инерционность срабатывания микросхемы супервизора не всегда является достоинством. Даже при создании сигнала сброса микропроцессора (применения микросхемы по прямому назначению) желательно создать задержку сигнала сброса, чтобы сброс не происходил при очень коротких перепадах напряжения питания. Для этого следует использовать дополнительный конденсатор CDLY который создает экспоненциальное нарастание сигнала сброса. Время задержки вычисляется выражением, приведенным в правом нижнем углу типовой схемы сброса микропроцессора (рис. 12).
Микросхема супервизора напряжения может использоваться для формирования из входного сигнала задержанного перепада напряжения или задержанного прямоугольного импульса. Схема формирователя показана на рис. 13, его основой является интегрирующая КС-цепь на входе, которая формирует экспоненциальные фронты и спады на входе микросхемы.
Если предельное напряжение экспоненциального перепада на входе меньше второго порога составляет 9,2 В, выходной перепад формируется с задержкой в момент, когда экспоненциально растущее напряжение достигает уровня основного порога 4,6 В. Осциллограммы входного и выходного напряжения узла (рис. 13) для такого случая показаны на рис 14. Однако если предельное напряжение экспоненциального перепада на входе микросхемы супервизора превышает второй порог 9,2 В, будет формироваться уже не выходной перепад, а выходной прямоугольный импульс. Это связано с тем, при достижении экспоненциальным напряжением значения второго порога транзистор микросхемы снова открывается и напряжение на выходе становится близким к нулю. Осциллограммы входного и выходного напряжения для последнего случая показаны на рис. 15.
Длительность задержки выходного перепада составляет:
где UH — напряжение основного порога 4.6 В. Эта же формула при UH = 9,2 В определяет задержку второго (отрицательного) перепада выходного напряжения» а разность задержек — длительность выходного прямоугольного импульса.
Используя микросхему супервизора, можно построить и импульсный генератор (мультивибратор). Простейший вариант на основе использования второго порога работает не очень стабильно и дает жесткое самовозбуждение. Для того, чтобы срабатывал основной порог, узел приходится дополнять транзисторным инвертором, как показано на рис 16. Он обеспечивает зарядку и разрядку конденсатора С через резистор R. При достижении верхнего входного напряжения петли гистерезиса транзистор включается и конденсатор разряжается до нижнего порога. Затем транзистор выключается, и конденсатор начинает заряжаться до верхнего входного напряжения петли гистерезиса и т. д.
Осциллограммы напряжения на конденсаторе С и коллекторе внешнего транзистора показаны на рис. 17.
Поскольку разность порогов мала, напряжение на конденсаторе имеет участки почти линейного нарастания и спада. Импульсы напряжения на коллекторе внешнего транзистора близки к прямоугольным (рис 17). Из-за малой разности порогов и малой допустимой неличины R частота колебаний генератора довольно велика и составляет около 300 кГц при R = 7,5 кОм.
Еще один вариант применения супервизора напряжения показан на рис 18. Это маломощный импульсный стабилизатор (преобразователь) напряжения 11,5. 14,5 В в стабильное постоянное напряжение 5 В при токе 50 мА с максимальным изменением 35 мВ. При напряжении питания 12,6 В и изменении тока нагрузки 0.. .50 мА нестабильность выходного напряжения не превышает 12 мВ. Пульсации напряжения на выходе не более 60 мВ (полный размах), а КПД — 77 %. Любопытно отметить, что это довольно высокое значение коэффициента полезного действия, поскольку в маломощных стабилизаторах получить его намного труднее, чем в мощных, из-за значительной мощности, расходуемой на питание вспомогательных устройств.
Работа устройства основана на импульсном управлении биполярным транзистором МР5\У51А,включенным по схеме ключевого понижающего стабилизатора релаксационного типа. Импульсы с коллектора транзистора фильтруются LC-фильтром, и его выходное напряжение используется как входное для микросхемы супервизора. Делитель на его входе повышает порог до уровня 5 В, которое с учетом пульсаций определяет выходное напряжение преобразователя.
За рубежом супервизоры питания выпускаются почти всеми полупроводниковыми
фирмами, например [4, 5]. Относительно давно существует отечественная серия микросхем К1171СП2хх [6], начат выпуск серии микросхем К1274хх [7], функциональная схема показана на рис 19. Источник опорного напряжения изображен в виде стабилитрона.
Обозначение «хх» указывает на типовое напряжение порога срабатывания— 29 при пороге 2,83. 2,97 В, 33 при 3,23. 3,37 В и т. д. до 45 при 4,43. 4,57 В. Выпуск ряда модификаций микросхем с разными порогами упрощает их выбор. Максимальное допустимое рабочее напряжение увеличено до 15 В. В остальном микросхемы аналогичны описанным МС34064, в том числе и по принципам схемного применения.ЛИТЕРАТУРА:
1. МС34064, МС33064. Undervoltage Sensing Circuit. Motorola, 1пс.У 1996.
2. В. П. Дьяконов, А. А. Максимчук, А. М. Ремнев, В. Ю. Смердов. Энциклопедия устройств на полевых транзисторах. Под общей редакцией проф. В. П. Дьяконова. — М: СОЛОН-Р, 2002.
3. С. Алексеев. Триггеры Шмита без источника питания. — Схемотехника, 2002, Л«? 12, с. 24.
4. KIA7019AP/AF/AT- KIA7045AP/ AF/AT. Bipolar Linear Integrated Circuit KEC, 2002.
5. M. Потапчук. Супервизоры серии MCPIOx фирмы Microchip. — Схемотехника, 2006, № 1, с. 10, 11.
6. Микросхемы для линейных источников питания и их применение. —М; Додэка, 1998.
7. А. Нефедов. Новые микросхемы для источников питания. — М.: Ремонт и сервис, 2006, .№? 5, с. 61, 62.Супервизоры напряжений для системных источников питания семейства WT751x
В схемотехнике современных системных источников питания, практически, обязательным становится такой элемент, как супервизор напряжений. Супервизор напряжений в большинстве случаев представляет собой отдельную микросхему, функцией которой является контроль выходных напряжений блока питания и генерация сигнала PowerGood . Кроме того, супервизор напряжений является тем элементом, который обеспечивает запуск и выключение блока питания. На сегодняшний день мировая электронная промышленность предлагает множество различных супервизоров напряжения, но одними из самых популярных при разработке блоков питания являются, несомненно, микросхемы семейства WT 751 x , выпускаемые компанией Weltrend Semiconductor .
Компанией Weltrend Semiconductor предлагается несколько типов супервизоров, как простых трехканальных, так и современных с расширенным набором функций по контролю выходных токов и напряжений. Сегодня мы обсудим самых младших представителей семейства WT 751 x , а именно супервизоры WT 7510, WT 7511 и WT 7512, которые являются простыми трехканальными супервизорами, контролирующими только величину основных выходных напряжений. Но, несмотря на свою простоту, эти микросхемы достаточно широко применялись и применяются в системных блоках питания.
Трехканальные супервизоры напряжений WT 751 x разработаны специально для системных блоков питания персональных компьютеров с целью уменьшения количества применяемых электронных компонентов и упрощения схемотехники управляющих каскадов. Данные микросхемы выполняют функции цепей защиты от превышения и от снижения выходных напряжений блока питания, функции формирователя сигнала Power Good (питание в норме), и функции контроля сигнала PSON (сигнал включения блока питания). Таким образом, применение данной микросхемы способно значительно упросить схемотехнику блока питания, так как супервизор напряжений заменяет собой целый ряд каскадов.
К особенностям микросхем семейства WT 751 x можно отнести:
— широкий диапазон питающих напряжений: от 4В до 15В;
— обеспечение защиты от превышения напряжений в каналах +5 V , +3.3 V и +12 V ;
— обеспечение защиты от снижения напряжений в каналах +5 V и +3.3 V ;
— наличие выхода с открытым коллектором для формирования сигнала защиты при ошибках в работе блока питания;
— наличие выхода с открытым коллектором для формирования сигнала Power Good (по состоянию напряжений +5 V и +3.3 V );
— обеспечение временной задержки в 300 мс при формировании сигнала Power Good ;
— обеспечение защиты от ложного срабатывания блока питания при возникновении «скачков» сигнала PS — ON в момент его активизации (защита обеспечивается в течение 38 мс);
— наличие встроенного подавителя помех при переключениях микросхемы (подавитель действует в течение 73 мкс);
— обеспечение временной задержки в 75 мс при срабатывании защиты от снижения напряжений;
— обеспечение временной задержки в 2.4 мс при выключении сигнала FPO сигналом PSON .
Цоколевка корпуса микросхемы представлена на рис.1, а описание ее контактов приводится в табл.1.


Функциональная блок-схема супервизора напряжений WT 751 x представлена на рис.2.

Рассмотрим основные принципы функционирования микросхем WT 751 x .
Основные характеристики супервизоров напряжений WT 751 x приводятся в табл.2.

Нормальное функционирование WT 751 x
Временная диаграмма, поясняющая нормальное функционирование микросхем WT 751 x , представлена на рис.3. Как видно из диаграммы, в момент появления на входе микросхемы питающего напряжения VCC , ее внутренний сигнал RESET устанавливается в высокий уровень, разрешая функционирование всех внутренних компонентов супервизора. Установка сигнала RESET в высокий уровень происходит в момент, когда напряжение VCC достигнет величины 4В. Соответственно, и сброс сигнала RESET произойдет при снижении напряжения VCC до величины менее 4 В. Первоначально, напряжение VCC формируется дежурным источником питания, и, как правило, этим напряжением является +5 V _ SB .

В момент запуска основного преобразователя все выходные напряжения блока питания (а значит и +3.3 V , +5 V и +12 V ) начинают плавно нарастать. К вторичной обмотке силового импульсного трансформатора подключена цепь формирования сигнала PGI , который получают выпрямлением импульсов ЭДС, наводимых в одной из вторичных обмоток трансформатора. Поэтому сигнал PGI также начинает плавно нарастать в момент запуска основного преобразователя. Когда все выходные напряжения блока питания, а также сигнал PGI достигнут номинальных значений, запустится внутренний счетчик, формирующий временную задержку 300 мс. И только спустя это время сигнал PGO на выходе микросхемы установится в высокий уровень, разрешая запуск микропроцессора на системной плате.
Функционирование WT7 51 x в аварийных режимах

В том случае, если происходит превышение выходных напряжений блока питания, блокировка микросхем WT 751 x происходит аналогичным образом, лишь только временная задержка при выключении будет составлять всего73 мкс.

Диагностирование микросхем семейства WP 751 x
Наиболее простым способом проверки микросхемы, является «прозвонка» ее основных контактов с целью выявления пробоя на корпус. Для этого необходимо измерить сопротивление между конт.2 ( GND ) и:
Все эти измерения должны показать очень большое сопротивление. В противном случае, можно говорить о неисправности микросхемы.
Функциональная диагностика проводится с целью выявления ошибок в работе микросхемы. Функциональную проверку проще всего осуществлять, не выпаивая микросхему. Наиболее простой является следующая проверка:
— от лабораторного источника питания (или от второго системного блока питания) подать напряжение +5В на контакт VCC (конт.7);
Полная функциональная проверка
Для осуществления этой проверки лучше всего поступить следующим образом: тестируемый блок питания с микросхемой WT 751 x не включать в сеть, а не его выходы подать напряжения +5 V , +3.3 V , +12 V и +5 VSB от другого работоспособного блока питания, который включается в сеть и запускается. Таким образом, имитируется наличие всех выходных напряжений тестируемого блока питания. Однако при таком включении следует еще проанализировать и сигнал PGI . Если этот сигнал формируется из импульсов вторичной обмотки силового трансформатора, то на конт.1 микросхемы необходимо будет подать напряжение напрямую (с помощью перемычки) с канала +3.3 V . Собрав такой диагностический стенд и запустив его, тестируем выходные сигналы супервизора:
Методика проверки может быть дополнена и расширена, исходя необходимости и возникающей неисправности блока питания. Для этого достаточно внимательно изучить материал настоящей публикации. – все определяется лишь инструментальным оснащением стенда и фантазией специалиста.
В качестве примера практического варианта применения микросхемы WT 7510 представляем принципиальную схему блока питания PowerMan IP — P 350 AJ . В данной схеме можно отметить несколько интересных моментов.
Во-первых, в данной схеме разработчики обеспечивают контроль не только напряжений +3.3В, +5В и +12В, но и отрицательных напряжений в каналах -5В и -12В. Отрицательные напряжения контролируются через вход V 33, который предназначен, в принципе, для контроля напряжения +3.3В. К этому входу дополнительно подключен транзистор Q 6, который открывается в случае возникновения коротких замыканий или при большой нагрузке в отрицательных каналах напряжений. Контроль тока в каналах отрицательных напряжений осуществляется с помощью сумматора напряжений, состоящего из R 66/ R 67/ R 62/ D 21. Этот сумматор обеспечивает суммирование отрицательных напряжений и напряжения канала +5В. Результатом суммирования является нулевое напряжение в средней точке резисторов R 62/ R 67. При возникновении короткого замыкания в отрицательном канале напряжение средней точки сумматора становится положительным, это приводит к открыванию транзистора Q 6 и шунтированию контакта V 33 на землю. Такое состояние интерпретируется микросхемой как короткое замыкание (снижение напряжения) в канале +3.3В, что приводит к блокировке супервизора и выключению источника питания.

Во-вторых, в схеме предусмотрен вариант упреждающего сброса в низкий уровень сигнала Power Good ( PGO ) при пропадании сетевого напряжения. Для этого импульсы, снимаемые с конт.5 силового импульсного трансформатора Т1, выпрямляются диодом D 14 и сглаживаются конденсатором C 36. Далее делитель R 46/ R 47 создает на контакте PGI (конт.1) напряжение, наличие которого горит о генерации импульсного преобразователя.
В-третьих, необходимо отметить, что в представленном блоке питания основной преобразователь построен по однотактной схеме. В подобных источниках питания запуск основного преобразователя очень часто осуществляется подачей питающего напряжения на микросхему ШИМ-контроллера после активизации сигнала PSON . Соответственно, выключение преобразователя происходит в момент, когда это питающее напряжение снимается с микросхемы. В рассматриваемой схеме подача питающего напряжения на ШИМ-контроллер ( U 1) осуществляется с помощью оптопары PC 1, которая, в сою очередь, управляется сигналом FPO супервизора. Перевод сигнала FPO в низкий уровень приводит к протеканию тока через светодиод оптопары PC 1, и, как следствие, к включению основного преобразователя.
И, наконец, питание микросхемы супервизора осуществляется напряжением +5 V _ SB в период, когда работает только дежурный источник питания. После запуска основного преобразователя, супервизор начинает питаться от канала +12 V через D 18.

Я замкнул ему FPOB на землю, все напряжения тут же поднялись (на шинах), но 5В не доходит до ноги V5, поэтому опять нет PG

Я взял и кинул перемычку c шины 5В прямо на ногу (на скрине жёлтыми точками). Все питания поднимаются, PG тоже на месте. Скажите, я создал что-то шахидское или так нормально, ничего не сгорит? Или может через резистор какой-то надо кидать перемычку?
Прилагаю даташит на WT7502:2. В другом блоке издох конденсатор APFC и транзистор SPP20N60C3. Кондёр был 390мкФ 400В. Скажите, если я последовательно соединю 2 кондёра 820мкФ 200В (роверил тестером, каждый примерно 800 мкф), то такой связкой можно заменить сдохший один кондёр? Просто в моём городе написано, что в чипдипе ждать нужный кондёр несколько недель.
3. Могу я заменить сгоревший транзистор APFC несколькими попроще в параллель? Тот был с диодом шоттки, ультрабыстрый (даташит). Где-то видел, что важна ёмкость затвора, как она суммируется при параллельном соединении? А «Крутизна характеристики, S = 17,5» сильно важна? И какие транзисторы лучше, с крутизной больше или меньше?

Сообщество Ремонтёров — Помощь
6.6K постов 10.6K подписчик
Правила сообщества
В этом сообществе, можно выкладывать посты с просьбами о помощи в ремонте электро-техники. Цифровой, бытовой и т.п., а про ремонт картин, квартир, ванн и унитазов, писать в других сообществах 🙂
Требования к оформлению постов:
1. Максимально полное наименование устройства.
2. Какие условия привели к поломке, если таковые известны.
3. Что уже делали с устройством.
4. Какое имеется оборудование.
5. Ну и соответственно, уровень знаний.
А по поводу АККМ (APFC):
1. «Скажите, я создал что-то шахидское или так нормально, ничего не сгорит? Или может через резистор какой-то надо кидать перемычку?» — надо разбираться, почему не доходит 5В, и почему не работает штатно WT7502, без накиданных перемычек. А сейчас пока да — шахидское.
3. В параллель нельзя, надо искать такой же транзистор по характеристикам, или лучше. Основные характеристики тут: рабочее напряжение, ток, частота. Остальное вторично.
литы соединить можно, но параллельно каждому нужно резистор поставить, ибо 2-х одинаковых в природе не существует и напряжения на них распределятся обратно пропорционально реальной емкости
Остросюжетый триллер

Невероятно!

Тибетский монах был обнаружен в горах Непала. Он считается самым старым человеком на планете с возрастом в 201 год. Он находится в состоянии глубокого транса, или медитации, под названием «такатет».
Когда его обнаружили в пещере, спасатели сначала подумали, что это просто мумия.
Но ученые, в дальнейшем изучавшие его, обнаружили, что у него есть пульс, хоть и очень медленный.
Рядом с ним лежали его вещи. На одном из кусков бумаг было написано: «иди спать и хватит верить всему, что читаешь на Пикабу».
Баянометр молчал, извините если уже было 🙂
Не анекдот, а Писание.
Чат мой, люди знакомые, ставлю пятничное моё;)

Экономия на спичках
В одном часто посещаемом баре всегда были хорошие бумажные полотенца в туалете. Помыл руки, взял одно, вытер руки.
Потом полотенца заменили на тонкие и рвущиеся. Все стали брать по два, чтобы нормально вытереть руки.
Сегодня их порезали на половинки. Народ стал брать по четыре.
Я не знаю, в чем смысл, пока эффект от нововведений ограничивается только тем, что умывальник чаще занят(пока вытащишь 4 штуки) и меняют их чаще. Но менеджерам виднее.

Само зло


Маркетинг


Ответ на пост «Уборщица»
Примерно 15 лет назад я работал в мэрии города на довольно высокой в иерархии муниципальных служащих должности. Был молод и глуп в делах житейских, но прислушивался к советам старших. Моя мама, в первый день моей работы напутствовал меня словами: "в первую очередь здоровайся с уборщицей и тех персоналом, не игнорируй простых людей, они ещё всех вас там переработают." И я воодушевленный наставлениями мамы, да и воспитанием наученный прежде всего, всегда здоровался с уборщицами, поздравлял их с праздниками, иногда дарил небольшие презенты в виде шоколадок или пирожных. Очень хорошие, трудолюбивые люди и мне искренне было приятно с ними иногда переброситься парой слов. Так вот, отработал я там лет пять, уволился, ушел на другую работу. История поросла быльём, но. Недавно зашёл в мэрию документы сдать по нашей фирме и как назло паспорта нет с собой, грозный охранник не пропустил и я расстроенный уже собирался уходить, но тут вышла одна из тех самых уборщиц, узнала меня, очень искренне порадовалась встрече, рыкнула на охранника: наш человек, почему не пропускаешь! Тот что-то промямлил, мол не положено, но пропустил. Сдал я документы, ушел, а на душе приятно. Вот так вот, всех переработала и мэров и сэров и пэров, да и охрану гоняет.)))
Часть 2. Устройство компьютерных блоков питания, схемы, компоненты
Трансформатор состоит из нескольких катушек проволоки, намотанных на намагничиваемый сердечник. Высоковольтные импульсы, поступающие в первичную обмотку трансформатора, создают магнитное поле.

Сердечник направляет это магнитное поле на другие, вторичные обмотки, создавая в них напряжение, которое зависит от количества витков.

В разных блоках по-разному реализована элементная база, поэтому пример может отличаться, но в основном, со вторичных обмоток импульсного трансформатора, снимаются 12, 5 и 3,3 вольта.
Трансформированные напряжения с обмоток дальше поступают на выходные выпрямители.

В отличии от аналога на входе, здесь ток выпрямляется с помощью силовых диодов Шоотки. В каждом таком корпусе находится по два диода, они имеют высокою рабочую частоту и низкое падение напряжения, поэтому именно их используют в качестве выходных (импульсных) выпрямителей.
После, выпрямленные напряжения с диодов поступают на выходной фильтр где сглаживаются конденсаторами и дросселями.

Обычно используют Г и П-образные LC-фильтры, так как сглаживаются высокочастотные импульсы, то большая мощность конденсаторов и катушек не нужна. Для напряжений 12В и 5В используют дроссель групповой стабилизации. 3,3 вольтовая линия стабилизируется отдельно, дросселем поменьше. Связанный дроссель, на несколько линий ставят для экономии места и уменьшения скачков напряжения при резком изменении нагрузки.

Бывают и другие схемы, например есть блоки питания в которых только одна несущая шина, в таких блоках со вторичной обмотки трансформатора снимается только 12 вольт, а напряжения 5 и 3,3 В получают из 12 В, с помощью DC-DC преобразователей, которые распаиваются на небольшой плате. В таких блоках питания выходные напряжения более стабильны.
Чтобы постоянно поддерживать напряжения на должном уровне, при изменении нагрузки. В импульсных блоках питания есть узел стабилизации, который дополнительно является блоком защиты от перегрузки и короткого замыкания. Выполнен узел в виде микросхемы, которая называется супервизор (supervisor).

В современных БП супервизор и ШИМ-контроллер объединены в одну микросхему. Она следит за величиной выходных напряжений. Если напряжение слишком низкое, микросхема увеличивает ширину импульсов (Скважность), пропуская больше мощности через трансформатор и увеличивая напряжение на вторичной обмотке БП. Если хотя бы одно из напряжений выйдет за допустимые пределы, то отключится сигнал Power Good, тем самым материнская плата экстренно остановит систему.
Питается этот узел, от отдельного трансформатора, со своим преобразователем.

Даже когда компьютер «выключен», 5В источник дежурного питания обеспечивает работу: часов реального времени, функции пробуждения, а также подает питание на порты USB.
(Он работает все время, пока БП подключен к сети)Дежурные 5 вольт поступают на материнскую плату через фиолетовый провод.

Сигнал что питание в норме(PW_OK, Power Good), через серый. Через зелёный провод отправляется сигнал включения (PS_ON, Power On). Черный — это общий провод, «земля».
Эти провода вместе с линиями 3,3 оранжевыми проводами, 5 вольтовыми красными и 12 вольтовыми жёлтыми образуют главный 24-контактный разъём для питания материнской платы и устройств, подключённых к ней.

Раньше на 20 и 14 контакт разъёма выводились отрицательные напряжения 5 В белый провод и 12 В синий провод.

Они допускали небольшие токи, в современных материнских платах эти напряжения не используются. Поэтому в новых блоках этих проводов нет, либо они просто декоративные

Замыкание зелёного провода на землю (на чёрный провод), включит блок питания без подключения к материнской плате. Так его можно проверить на работоспособность
Накопители, приводы и прочие маломощные устройства питаются отдельно, от разъёмов SATA и MOLEX.

Центральный процессор и видеокарты получают дополнительное питание от отдельных разборных разъёмов

Основная мощность отдаётся через эти разъёмы по 12 вольтовой линии, поэтому важно чтобы сечение проводов было достаточным чтобы выдержать токовую нагрузку.

Обычно используют кабели с сечением — 0.5(20AWG) 0.8(18AWG) и 1.3 кв. мм(16AWG). Более толстые провода обладают меньшим сопротивлением, чем тонкие, поэтому меньше греются при увеличении силы тока, необходимой для нормальной работы видеокарт и процессора под нагрузкой.
Выдаваемая сила тока по всем линиям, указывается на наклейке блока питания. На ней так же указывается общая мощность.

Обычно производители указывают общую мощность которая отдаётся по всем линиям, но нужно обращать внимание на мощность, которую блок питания может выдать по линии 12В, умножив напряжение на силу тока, ведь линии 5В и 3.3В в современных компьютерах практически не нагружены.


1.2K поста 11.8K подписчиков
Правила сообщества
1-Мы А-политическое сообщество. 2-Запрещено оскорбление: Администрации Пикабу, сообщества, участников сообщества а также родных, близких выше указанных.
3-Категорически запрещается разжигание межнациональной розни или действий, направленных на возбуждение национальной, расовой вражды, унижение национального достоинства, а также высказывания о превосходстве либо неполноценности пользователей по признаку их отношения к национальной принадлежности или политических взглядов. Мат — Нежелателен. Учитесь выражать мысли без матерщины
Если напряжение слишком низкое, микросхема увеличивает ширину импульсов (
Скважность), пропуская больше мощности через трансформатор и увеличивая напряжение на вторичной обмотке БП.То, что вы называете скважностью, на самом деле коэффициент заполнения, а скважность это обратная ему величина. Мнемонически её можно представить, как относительную величину скважины, то есть промежутка между импульсами.

Made in Donetsk.
Отличное видео! И супер графика! Автору тысяча миллионов плюсов!

RGB-усилители. Особенности, проблемы, выбор

Казалось бы, простая вещь — RGB-усилитель, выбирай просто подходящей выходной мощности и используй. Но на деле не всё так просто. Ценой моих нервных клеток был получен опыт, которым спешу поделиться. Из этого материала вы узнаете, чем отличаются RGB-усилители, что не отражено в документации, где на упаковке враньё, и какие проблемы они могут создавать. Специально для этого материала я купил (и взял погонять) горку RGB-усилителей и отреверсил схемы. А ещё мне хотелось понять, чем обусловлен такой разброс цен на эти простые устройства.
▍ Зачем они вообще нужны?
Мы живём в неидеальном мире, проводники которого обладают сопротивлением. Представим, что вы захотели наклеить светодиодную RGB-ленту по периметру спортзала. Стандартная катушка светодиодной ленты — 5 метров. Если соединить их последовательно, то вы столкнётесь с затуханием — начало ленты будет светиться ярче, чем её конец. В спортзал 5*10 метров понадобится 30 метров светодиодной ленты, и её невозможно соединить последовательно в одну линию и запитать в одной точке.

Если лента декларируется как мощная, но при этом низкого качества, как, например LEDPREMIUM LP-5050-300L-IP65-RGB, то разницу в яркости свечения начала и конца ленты вы увидите в пределах одной катушки (при декларируемой мощности 14,4 Вт/м, реально потребляемая мощность 5-метровой катушки примерно 30Вт — следствие потерь в проводниках ленты). Для RGB-ленты это будет выглядеть как изменение цвета. Когда включены все три канала, начало ленты будет белым, а конец уже отдавать желтизной. Фото плохо передаёт разницу в яркости начала и конца ленты, но она заметна.

В таком случае решений проблемы питания длинной линии из светодиодных лент несколько. Первый вариант — просто дотянуть до начала каждой ленты по толстому кабелю питания. Например 4*1,5 кв. мм. Решение хорошее, надёжное, но экономически оправдано, если длина линии невысокая и есть где проложить кабель.

Другой способ — использовать RGB-усилитель. Это набор ключей, которые управляются ШИМ-сигналом, позволяя питать мощную нагрузку, не нагружая источник сигнала. Кроме того, RGB-усилители позволяют использовать несколько блоков питания, синхронизируя нагрузки управляющим сигналом. Таким образом, не понадобится тянуть 4 проводника к каждой RGB-ленте, а достаточно тонкого силового кабеля на 220В с размещением блока питания и усилителя в месте, где начинается новая лента. Впрочем, ничего не запрещает комбинировать способы подключения в зависимости от обстоятельств.
Также RGB-усилитель понадобится, если вы хотите на выход контроллера повесить нагрузку больше, чем он способен потянуть. Например, RGB-контроллер рассчитан на нагрузку 100Вт, а вы хотите нагрузить его на 300Вт светодиодных кластеров.

Итак, что же может пойти не так в таких простых устройствах? При выборе в каталогах вы увидите только две значимые характеристики — рабочее напряжение (12В или модель, способная работать на напряжении 24В) и максимальный выходной ток. Ну и количество каналов — три для RGB и четыре для RGBW. Но опыт показал, что не всё отражено в документации.
▍ Враньё с максимальным током
Усилители работают на постоянном токе, и когда все каналы включены, полный ток всех каналов идёт по общему проводу (+12В). Поэтому важен максимальный суммарный ток через усилитель. Так как мы говорим об электрической цепи, то важно, насколько прочно самое слабое звено. Посмотрим на усилитель General Lightning systems GDA-RGBW-288-IP20-12, который продаёт ООО «Сонэс логистик».

На корпусе и в документации указано, что максимальный ток через усилитель 24А. Проблема только в том, что применены отстёгивающиеся разъёмы ZHONGA ZBK400R, на корпусе которых производитель явно пишет 300V 15A. То есть максимальный ток через усилитель ограничен способностями разъёма — 15А, и то, если вы уверены в китайском качестве разъёмов. Если вы поверите данным в документации, может закончиться обугленными проводами, примерно вот так (ток был всего 4,2А):

Фактически, если вам требуется выжимать из усилителя более 10А, избегайте отстёгивающихся клемм, пригодны только массивные под винт. Схема этого усилителя:

▍ Гальваническая развязка
Другая проблема, с которой можно столкнуться, тоже не отражена в документации. Для её понимания придётся усилитель вскрывать и перерисовывать схему. Вскроем для примера хороший усилитель Arlight LN-30A-2.

Схему я перерисовал:

Мы видим, что входной сигнал поступает на оптопары, и фототранзистор оптопар управляет выходными транзисторами, подтягивая их затворы к +12В. У этого решения несомненный плюс — цепь управления и цепь выхода связаны оптически, но не электрически! Кроме того, для открытия оптопары нужен ток в несколько мА, так что случайные наведённые помехи не в состоянии вызвать ложное срабатывание. Принцип гальванической развязки повсеместно используется в промышленной электронике, входы и линии связи имеют гальваническую развязку через оптопары.
А теперь возьмём и разберём усилитель, купленный у led-sib.ru LS ZS-AMF-01 A/C.

Схему я тоже перерисовал:

Что мы видим? Входной сигнал через резистор 10к поступает на вход компаратора. Гальванической развязки между входом и выходом нет! Более того, огромное входное сопротивление компаратора делает его очень чувствительным, и подтяжка в 100к не сильно спасает. На практике такая схемотехника усилителя вымотает вам нервы — на втором-третьем каскаде усилитель начинает жить своей жизнью и возбуждаться. Когда сигнал отсутствует (или свет погашен), вся линия, подключённая ко входу, оказывается подвешенной в воздухе и работает как огромная антенна, бодро хватая наводку из сети частотой 50 Гц.
Такой же ущербной схемотехникой обладает, например, компактный усилитель для ленты apeyron:


А вот, например, компактный noname-усилитель RGBW-ленты имеет в своём составе полноценную развязку, что меня удивило:


(На схеме ошибка, лишняя линия связи по V+ входа и выхода. Фактически этой связи нет.)
Ещё раз повторюсь: использование усилителей без гальванической развязки — лотерея, они могут как нормально работать, так и начинать хватать наводки из сети в зависимости от погоды, фазы луны и качества заземления. У меня была такая проблема с возбуждением некоторых усилителей на линии (последовательная линия 8 сегментов по 8 метров). Замена усилителей на arlight с гальванической развязкой исправляла проблемы в сегменте, где наблюдался «звон».
Определить, есть ли гальваническая развязка в усилителе, несложно — достаточно мультиметром измерить сопротивление между V+ входа и V+ выхода, оно должно быть близким к бесконечности.
▍ Проблемы с быстродействием.
Использование оптопар — не панацея. Предельная рабочая частота для простых оптопар невысока. При использовании сигнала с контроллеров с низкой частотой ШИМ (сотни Герц) это не приводит к проблемам. Но если в погоне за ровным светом без мерцания частоту ШИМ поднять, то усилитель начнёт вносить искажения. Это будет выглядеть как изменение оттенка света в ленте до и после усилителя. Производители с этим борются. Разберём усилитель Arlight LN-24A, цена которого неадекватна содержанию:


Видно, что вместо обычных «аналоговых» оптопар вроде PC817 используются высокоскоростные оптопары 6N137 с логическим выходом. Из-за логической схемы внутри они требуют питания, поэтому в схеме есть цепь с линейным стабилизатором питания 7805 и 7812. Такой усилитель обеспечивает гальваническую развязку и не портит цвета недостаточным быстродействием.
На скриншоте ниже видно, как ведёт себя усилитель apeyron с обычными оптопарами. При частоте ШИМ в 200 Гц он работает. При частоте в 20 кГц на выходе сигнала нет. Опытным путём определяем, что при частоте в несколько кГц сигнал на выходе искажается до неработоспособности — выходные ключи не успевают открываться. Жёлтый — вход (инверсный), голубой — выход:

А вот графики для усилителя Arlight LN-24A. Он работает как при частоте ШИМ в 200 Гц, так и при частоте ШИМ в 20 кГц, с небольшим искажением:

▍ Качество исполнения
Когда я только вскрыл усилитель от led-sib, я подумал, что хуже быть не может. Но оказалось — может. Усилитель от ECOLA:

Неотмытый флюс, для удешевления используется односторонняя печатная плата. Так как тепло с полевых транзисторов отводится через корпус на дорожки платы, то использование односторонней платы ухудшает условия теплообмена, и при использовании некачественных транзисторов возможна ситуация с перегревом ключей. На плате присутствуют рудиментарные посадочные места под оптопары, как и в усилителе led-sib, но их смысл непонятен — дорожки не позволят их задействовать!
▍ Выводы
К сожалению, цена и качество RGB-усилителей мало взаимосвязаны. Можно задорого купить ерунду, а дешёвый noname-усилитель окажется вполне достойным. Только обзор внутренней начинки позволяет понять, стоит ли использовать изделие.
Если не хочется проблем со странным поведением RGB-усилителей, нужно использовать только усилители с гальванической развязкой. Это свойство не отражено ни в характеристиках, ни в документации (которой часто перепродавец китайских товаров даже не располагает). Единственный способ определить это без разборки — измерение сопротивления между V+ входа и V+ выхода.
При использовании контроллеров с высокочастотной ШИМ выхода недостаточно быстрые RGB-усилители могут вносить искажения в цвет свечения. В таких случаях стоит обратить внимание на модели, где явно указано «high speed».
Не доверяйте указанному на корпусе току. Если клеммы отстёгиваются, суммарный рабочий ток точно менее 15А. Если клеммы под винт — 30А (согласно документации производителей клемм).
P. S. Ещё фото усилителей.
Arlight LN-12A



[Последняя схема не влезла из-за лимита 25 медиаблоков. ссылка на картинку. Пикабу не хабр, редактор улучшают но по прежнему для лонгридов не пригоден.]
Ссылка на телеграм в профиле. Да, этот материал был опубликован на хабрахабре в блоге RuVDS.

Какую светодиодную лампу е27 выбрать. Топ 5. Итоги августа 2023
Привет, дорогие пикабушники.
Многие уже знают, что мы ведем рейтинг светодиодных ламп. Кто такие эти «мы» — да это мы с вами, пользователи, которые имеют свое мнение об освещении. Рейтинг мы размещаем на нашем сайте, он динамический и меняется, как только кто-то добавит новый обзор или проголосует за уже существующий. Самый популярный фильтр сейчас — рейтинг ламп с цоколем е27, не удивительно.
Но мне кажется, что правильно будет иногда делиться срезами рейтинга и здесь, ведь это видится довольно удобным для моих подписчиков, а вас уже более 780! (когда я увидел тут цифру, то был немного в шоке). Сразу появляется какая-то ответственность, что-ли.
Ну давайте ближе к делу, итак, топ-5 ламп е27:
Лампочка Camelion E27 11W — ссыль
Лампочка Ecowatt E27 15W — ссыль
Лампочка Эра Е27 10W — ссыль
Лампочка Ecola E27 15W — ссыль
Лампочка IEK E27 20W — ссыль

Сразу оговорюсь, что у нас на сайте еще плоховато собирается информация с интернет-магазинов, так что купить через этот рейтинг скорее не получится, но думаю все довольно легко нагуглится.
И да, в этом топе пока не то, чтобы очень много лампочек, но постепенно будем увеличивать количество обзоров, сейчас активно работаем в эту сторону.
И отдельно хочется сказать спасибо всем пикабушникам, которые участвуют в проекте и голосуют за качественные лампы, спасибо ребята, это помогает найти действительно хороший товар.
Ну и для тех, с кем мы еще не знакомы. Стараюсь делать обзоры светодиодных лампочек каждую неделю, публикую большие отчеты, стремлюсь найти непредвзятое мнение.

Оборудование для небольшой системы видеонаблюдения
Прибыло оборудование для установки системы видеонаблюдения для небольшой производственной площадки.



Ядром будет HiWatch NVR-216M-K Pro серии,
Глазами: DS-I456Z(2.8-12 mm) 4Мп и DS-I250L(C)(2.8 mm) ColorVu 2Мп,
Объединять это в кучу будут: коммутаторы ST-ES161M от Space Technology (ST) и беспроводной мост WI-CPE111-KIT V2 фирмы Wi-Tek,
А запитываться всё будет блоками питания РАПАН-50П и РАПАН-100 от всем известных НПО Бастион,
Ну и конечно же любимые мной коробочки от Cambox.
Так как будет контроль уличной территории, то система поддерживает технологию Motion Detection 2.0. То есть умеет определять в кадре человека и автомобиль, что сделает архив наиболее эффективным.
Для большей отказоустойчивости будет также использоваться технология ANR. В случае потери связи с регистратором -камера будет вести архив на флешку, а при восстановлении связи архив экспортируется на жёсткий диск регистратора.
Несколько камер будет на соседнем здании. И что бы провода между заданий не оборвали кранами будет использоваться беспроводной мост (данное оборудование много раз было задействовано в лифтовых шахтах и хорошо себя показало).
И одна камера будет установлена в тёмном боксе. Она с функцией ColorVu. То есть благодаря своему стробоскопу будет освещать помещение и записывать всё в цвете.
UPDATE: некоторым было любопытно

Dial-up на реальной телефонной линии (2023)
Видео предназначено для тех, кому интересно или приятно вспомнить времена использования Dial-up модемов для выхода в Интернет, а также для тех, кто ностальгирует по звукам их соединения. Для всех остальных видео может создать примерное представление о том, как в своё время выходили в Интернет, насколько он был «быстрым» и к чему вообще относятся эти «звуки модема».
В этом видео мы, будучи в 2023 году, попробовали выйти в Интернет через Dial-up, используя реальную телефонную линию. Из-за отсутствия рабочих модемных пулов среди ближайших мы на время эксперимента поднимали в соседнем доме свой Dial-in сервер на ПО mgetty и pppd. Основной эксперимент проводился в деревне, так как там всё ещё достаточно распространена аналоговая телефония.
В городе телефонный кабель тоже удалось найти в доме, где размещался сервер и в доме, откуда мы осуществляли дозвон, но результаты дозвона по городу оказались хуже по скорости, чем в деревне.

InHome — почему же так плохо.
В моих руках светодиодная лампа In-Home за какие-то удивительные деньги. за 69 рублей. В нашем рейтинге ламп Е27 этот производитель имеет довольно грустные оценки, потому я захотел убедиться в этом сам.


Начинаю с проверки мощности. На входе 220 Вольт, включаю лампу при первом включении 3.6 Ватта.
Нет слов, попытаюсь поднять напряжение до 230 Вольт, до того уровня который и должен быть в нашей сети.
230 Вольт на входе 3,7 Ватт, ну 3,8 Ватт. Потрясающая цифра, такого еще не удавалось увидеть, InHome действительно удивил. 8 Ватт обещал на упаковке, а сейчас я вижу 3,7 Ватт.

Ну что, посмотрим на другие характеристики.
Коэффициент мощности 0,59, в идеале желательно, чтоб здесь была единица, но так никогда не бывает со светодиодными лампами. Здесь типовой для светодиодных ламп коэффициент мощности.
Расходы за год 59 рублей. При работе лампы 8 часов в день и при тарифе 5.38 рублей за киловатт. Оставляю лампу поработать в течение 15 минут.
После 15 минут прогрева, мощность так и осталось 3,7 ватта. При этом такие показатели при 230 Вольтах. При 220 Вольт – 3,6 Ватта.

Цветовая температура 5927 Кельвина. Индекс цветопередачи очень неплохой 87,2. Измерены координаты X и Y и по ним найдена точка на диаграмме цветности. Дельта UV равно 0.0056, что выше порога заметности. Таким образом, присутствует оттенок желто-зеленого цвета, и да, этот оттенок таков, что найдутся люди, которые смогут и невооруженным глазом увидеть его. Не идеально белый свет от этой лампы.


InHome гордо пишет, что никаких пульсаций нет и лампа безопасна для глаз. Давайте это проверим.
1,1% на очень высокой частоте 38 кГц, это очень хороший результат — пульсаций, вредных для глаз, нету.

Какое же количество света может быть от лампы с реальной мощностью 3,7 ватт? Лампа в метре над столом включена и прогрета. В сети 220 вольт. Убираю внешнюю подсветку, 140 Люкс. Немного.

250 Вольт – 139 Люкс,
170 Вольт – 33 Люкса,
150 Вольт и полная темнота.
Ну что можно сказать, это маломощная лампа, еще и обладатель драйвера, который совершенно неустойчив к изменению напряжения питания в розетках. Такую лампу можно использовать только там, где высока стабильность напряжения питания.

Тест с выключателем с подсветкой Лампа InHomeнормально прошла. Работает.

InHome указал размеры своей лампы 60мм на 110мм. Я же измерил 60мм на 108мм.

Очень любопытный вариант нагрева корпуса. Тепло не распространяется вниз к цоколю лампы, а застыло каким-то странным поясом, каким-то кольцом на корпусе лампы. Корпус нагрелся 67 градусов Цельсия. Колба нагрелась 40 градусов Цельсия.
Итого — такого несоответствия заявленной мощности с фактической я еще не видел. Хотя бы поэтому я не советую данную лампу к покупке. Тем не менее, если вы не согласны со мной, то можете перейти на страничку обзора лампочки на сайте нашего проекта (ссылка будет ниже) и проголосовать в соответствии с вашим мнением, это повлияет на конечный рейтинг лампы.
Теперь про разбор лампы. И тут довольно интересно, публика разделилась на две когорты. Одной — разбор интересен, другой — нет. В прошлом обзоре я пробовал просто оставить ссылку на первоисточник, с одной стороны был негатив, а с другой — переходов по ссылке особо не увидел. Собственно в этом посте также сошлюсь на свой обзор лампы inHome. Но кроме этого оставлю видео с разбором лампочки, посмотрим как это зайдет вам.
На этом все, буду стараться выпускать обзор лампы каждую неделю для вас!

Ретропонедельник №111, географический. Альт ПТ-210
Развал Советского Союза трагедия для для отечественной промышленности — разрушались цепочки поставок, кооперация между предприятиями. Товарищ для моего виртуального музея привез трехпрограммный радиоприемник с часами и таймером Альт ПТ-210. Проследим же, сколько предприятий было задействовано в его производстве присмотревшись к клеймам на деталях, не зря же я составляю каталог клейм советских предприятий.

Дизайн — образчик 80х. Такие часто через самодельные крепления прикручивались к кухонным гарнитурам и покрывались жирной пылью. Для фото что смог — отмыл. Состояние плачевное — прибор заливало водой из текущей крыши сарая, где он хранился.

Произведен в моем родном г. Свердловске на заводе радиоаппаратуры, о чем говорит знак завода. Сам завод банкрот.

Разберем до конца.

Динамик, кажется 3ГДШ-8, логотип завода «орион», г. Тернополь. Завод похоже до сих пор действующий.



Плата таймера. Вакуумный люминисцентный индикатор — производство Саратовского завода Рефлектор. Фактически от возможностей завода ничего не осталось. Подстроечный конденсатор изготовлен на Псковском заводе радиодеталей. Судя по сайту, от завода осталась только скорлупка, площади распродаются или сдаются в аренду. Производство если и ведется, то похоже без перспективы роста и развития.

Микросхема часов произведена в г. Збараж на заводе квантор. Судя по всему от основного производства завода ничего не осталось.

Резисторы произведены на ПО Эркон из Нижнего Новгорода. Завод живой, новую продукцию осваивает.

Конденсаторы с Ленинградского конденсаторного завода Мезон. Сайт завода застрял в 2000м. Новой продукции завод не осваивает, без госзаказа умрет.

Микросхема сделана на заводе Родон в г. Ивано-франковске. Завод как таковой прекратил свое существование. Трансформатор изготовлен на заводе Радиан с. Александровское — филиал ставропольского трансформаторного завода. Завод ныне живой.

Печально известные конденсаторы серии КМ. Содержат палладий, из-за чего папуасы с бокорезами погубили огромное количество ценной техники. Выпускаются ПО монолит в г. Витебске.

Резисторы и конденсаторы. Красные керамические изготовлены на Ленинградском конденсаторном заводе Кулон. Завод вроде жив и переехал, но сайт до сих пор в разработке.
Переменные резисторы изготовлены на иркутском заводе радиан. Завод выжил но полностью сменил профиль деятельности.
Белые конденсаторы произведены в г. Николаев на ПО Никонд (николаевский конденсаторный завод). О текущем состоянии ничего не известно.

Микросхемы сделаны на Внинницком ПО Октябрь, гиганте радиоэлектронной промышленности, производившем в т.ч. радиолампы (винницкий радиоламповый завод). Ныне полностью заброшен и разрушен.

Переключатели П2К сделаны на ПО Лтава из г. Полтава. Сайт не открывается, но похоже завод что-то производит.
Нанесем на карту предприятия, что мы распознали выше

За кадром остались еще куча предприятий — производитель стеклотекстолита, пластика, кабеля, разъемов и т.д. Мы распознали только те, где можно распознать клеймо, но даже в таком виде география впечатляет. Увы, на сегодняшний день производить радиоаппаратуру полностью из отечественных компонентов затруднительно, а неконтролируемый дешевый импорт выжигает ростки собственного производства не выдерживающего конкуренции.

Сделай сам
Собственно, когда строил дом, денег было под расчет, потому было принято волевое решение проводку, электрику и прочее делать самому, так как с ценника на готовые распределительные щиты и услуги электрика, мягко говоря, удивили. Месяц курил в свободное время мануалы, смотрел ролики, накидывал схемы. Итог на фото.
Работает уже месяц, проблем нет.
Конструктивная критика приветствуется. Делал для себя, делал 1-й раз

Карманный лабораторный блок питания
По работе понадобилось срочно собрать карманный лабораторный блок питания с ограничением тока — для проверки светодиодных конструкций на высоте — корректность монтажа и отсутствие коротких замыканий. Погуглил — ничего подобного не нашел, поэтому спешу поделиться идеей.

Основа — китайский модуль блока питания XY-SK80. На вход ему нужно подать постоянный ток напряжением от 6В до 36В, на выходе он сам повысит или понизит напряжение до заданного в диапазоне 0,6-36В. Выходной ток до 5А, выходная мощность до 80Вт. К сожалению ради копеечной экономии на паре кнопок управление у него не очень удобно, но работает неплохо, даже свой маленький вентилятор включает только под большой нагрузкой.

Аккумулятор — литиевые банки 18650, так как выходное напряжение мне потребуется в основном 12В, то и питающее модуль хотелось бы получить около этого значения — так меньше потери. Но мне не хотелось подбирать BMS и зарядное устройство для 3S или 4S аккумулятора, это позиции не сильно распространенные, поэтому я сделал переключатель, который одним движением превращает аккумуляторную батарею из 4х соединенных последовательно в батарею где 4 элемента соединены параллельно:

В режиме «4 последовательно» батарея подключена к модулю блока питания. В режиме «4 параллельно» батарея подключена к модулю пауэрбанка.
В итоге модуль пауэрбанка показывает остаточный заряд (в блоке питания задается только напряжение отсечки), обеспечивает зарядку от type-c, micro usb и даже apple. А BMS в таком случае не нужна — ячейки выравниваются за счет параллельного подключения.
Меня беспокоило, что в случае рассинхронизации переключателей на вход пауэрбанка может прилететь напряжение отличное от 3,7В что его убьет. Да и при неодновременной работе выключателей возможна ситуация, когда часть банок станут последовательно а часть еще не переключится и это вызовет кратковременное короткое замыкание с разрушением контактов. Но фактически все отработало без нареканий, за две недели ежедневной работы ничего не сломалось.

Переключатели на 2 переключающих контакта, 4 штуки жестко соединены пластиковой планкой посаженной на клей. Аккумуляторы сделал съемными, чтобы была возможность их извлечь и вставить куда-нибудь.



Карманный лабораторный блок питания с выходом 0,6-36В, с током до 5А и мощностью до 80 Вт. Также с функцией пауэрбанка и заряжающийся от любого USB шнурка и питающий любой USB прибор. Емкости батарей не так много — на максимальной мощности он может проработать недолго — всего десятки минут. Можно заряжать в поле аккумуляторы экзотических рабочих напряжений.
Модель корпуса не выкладываю, так как есть недостатки, хоть концептуально все работает:
Нужно сделать наплыв для защиты крутилки, в кармане нажимается уходя в режим настроек
Острые углы корпуса раздирают карман, лучше сделать его пузатеньким и замыленным
Не хватает проушины под ремешок, такой уронить будучи на лесах очень обидно
Добавил бы магнит для крепления и COB панельку для подсветки, чтобы мог работать фонариком
учесть провода внутри, держатель банок еле встал на место.
Вот такая самоделка, решил поделиться, т.к. поиском ничего похожего не находил. Объективно эта штука сохранила мне очень много времени.
Самый мощный трактор Советского Союза
ДЭТ-250 — пожалуй один из самых интересных и необычных тракторов выпускавшихся в Советском Союзе. Это был первый и единственный в мире гусеничный трактор оборудованный электромеханической трансмиссией. Гигант весил более 30 тонн, и выпускался на протяжении шести десятков лет!

Прототип ДЭТ-250 представленный на ВДНХ в 1956 году
В начале 1950-х в СССР начался бурный экономический, восстановительный рост. В стране активно строились крупные промышленные и гидротехнические предприятия, многократно вырос объем добычи полезных ископаемых. Как следствие народному хозяйству требовался мощный специализированный трактор, способный выполнять большой объем работ, в том числе в суровых погодных условиях Крайнего Севера.
В 1951 году Министерство транспортного машиностроения прочило Челябинскому тракторному заводу создать гусеничный трактор 25 класса с мотором мощностью 250 л.с. Дело осложнялось тем, что подходящего тракторного двигателя в СССР попросту не выпускалось. Зато выпускался хорошо зарекомендовавший себя танковый дизель В-2. Этот 12-цилиндровый агрегат V-образного типа был разработан еще до войны, и в различных модификациях устанавливался на легендарные танки КВ и Т-34. Он развивал требуемую мощность, однако имел весьма ограниченный ресурс в 500 моточасов. Для боевой техники это не являлось особой проблемой, но для промышленного трактора столь низкий ресурс никуда не годился.

Решение подсмотрели у тепловозостроителей. Главный конструктор ДЭТ-250 Я.Г. Нартов, предложил использовать электромеханическую трансмиссию, применявшуюся на некоторых тепловозах. Дело в том, что такая трансмиссия позволяла обеспечить двигателю В-2 наиболее благоприятный, постоянный режим работы с плавным изменением внешних нагрузок. В тракторной технике электромеханическая передача никогда ранее не применялась, поэтому конструкторам ЧТЗ пришлось спроектировать свой трактор практически с нуля, не опираясь на устройство зарубежных или отечественных моделей.
Устройство трактора

Первым делом специалисты модернизировали танковый дизель, оборудовав его двухступенчатой системой очистки воздуха и эжекторной системой охлаждения. Последняя не имела вентилятора, ее функции выполняли эжекторы — аэродинамические аппараты, работающие за счет использования энергии выхлопных газов. Эжекторы вместе с масляными и водяными радиаторами устанавливались по обе стороны двигателя. Эффект их работы заключался в том, что выхлопные газы через сопла с большой скоростью проистекали в камеру эжектора, и увлекали за собой воздух из подрадиаторной полости, создавая непрерывный поток через радиаторы. В отличие от вентилятора, эжекторная система охлаждения не имела подвижных деталей, что делало ее исключительно надежной. Такой двигатель получил собственное обозначение В-30Б и при рабочем объеме 39 л выдавал 290 л.с.

Центральной особенностью трактора стала двухскоростная электромеханическая трансмиссия. В ее основе находились силовой генератор мощностью 215 кВт и тяговый электродвигатель мощностью 166 кВт. Генератор приводился от двигателя через одноступенчатый редуктор, от него силовой поток передавался на электродвигатель, который через главный редуктор и планетарные бортовые передачи приводил ведущие колеса. Автоматическая работа трансмиссии резко упрощала управление и обеспечивала высокую производительность трактора.
В основе ДЭТ-250 находилась очень мощная стальная рама с лонжеронами коробчатого сечения, внутренние полости которых использовались как воздухопроводы для охлаждения тягового электродвигателя. В передней части рамы располагался двигатель, сразу за ним комфортабельная цельнометаллическая двухместная кабина с большой зоной остекления. Под кабиной в недрах рамного основания находился генератор. Тяговый электродвигатель, главная передача и планетарные механизмы поворота расположились в задней части рамы.
Единственный в своем роде

Первый опытный образец увидел свет в 1956 году. В 1957-м трактор опробовали в деле при строительстве канала Днепр — Кривой Рог. Сравнительные испытания наглядно продемонстрировали превосходство нового супертрактора ЧТЗ. По сравнению с устаревшим С-80, ДЭТ-250 показал в четверо большую производительность. Он без каких-либо проблем передвигал валуны объемом до 5 кубометров, разрабатывал мерзлый грунт и реализовывал тяговое усилие до 27000 кгс. Эластичная подвеска, просторная кабина с отопителем и автоматическая трансмиссия обеспечивали высокий комфорт работы. Промышленный трактор ДЭТ-250 действительно стал новым словом в тракторостроении, и удостоился многих престижных наград.

Постановка на производство состоялась в 1961 году. Сразу же трактор получил самое широкое применение. Он использовался при строительстве крупных инфраструктурных объектов, работал в лесной, угольной и горнодобывающей промышленности. Особенно хорошо челябинский трактор показал себя в сложных природно-климатических районах Крайнего Севера и Дальнего Востока. Кроме того ДЭТ активно поставлялся за рубеж, в том числе и в капиталистические страны.
В модернизированном варианте ДЭТ-250М (1969) и ДЭТ-250М2 (1989) трактор выпускался до 2015 года.

OPQAM, IJKL, 67890. О том, как нам реально повезло с курсорными клавишами

Клавиатура Суры ПК8000
Первый компьютер появился у меня дома в 6 лет. Это была Сура ПК8000 с черно-белым телевизором. Затем я попробовал игры на MSX-2 с цветным монитором, различные модели БК, PC и ZX Spectrum.
Последний был моим любимцем на протяжении нескольких лет. Он достался мне в корпусе от “Суры”, которую собирали на заводе в Пензе, с черно-белым монитором “Корвет” и двумя дисководами. Естественно, что в начале 90-х я понятия не имел, как выглядит настоящий “Спектрум”. Важнее было, что софта для него, в отличие от “Суры” и БК, было навалом, а клоны были во многих семьях и проблем с обменом коллекциями не существовало.
Что бесило, так это кривые сочетания клавиш управления во многих играх. Какой синклер-джойстик? Почему OPQAM? Есть же нормальные курсорные стрелки на клавиатуре?

Скриншот выбора управления в игре Rolling Thunder (Keyboard ― те самые OPQAM)
Что еще хуже, при написании программ приходилось либо долго втыкать в мелкие наклейки на клавишах, либо заучивать сочетания. Отдельных кнопок для управления курсором или того же backspace не было.
Почитав историю Синклера, я решил, что это было сделано в угоду дешевизне, минитюаризации, а еще потому, что многие использовали в играх джойстик.
Но после того, как я посмотрел на клавиатуры популярных компьютеров конца 70-х и начала 80-х, я решил, что создатели ПК не особенно заморачивались, и взяли за базу печатные машинки. Действительно, кому могут понадобиться курсорные клавиши, расположение которых будет одинаковым на всех клавиатурах, которые можно нажимать одной рукой, да еще вслепую?
Хотя нет, в Apple настолько заморочились, что на Apple Lisa и Macintosh курсорных клавиш не было вообще. Так покупателей приучали пользоваться мышкой.

Клавиатура Apple M0110
Пожалуй, все неудобства и “боль” пользователей при переходе с модели на модель можно понять только показав, как это было.
❯ Худшие из худших
На печатных машинках курсорные клавиши не были нужны, но на компьютерах для перемещения по листингам, меню, управлению в играх вроде бы необходимы?
Однако, возникает ощущение, что создатели компьютеров просто не пользовались своими творениями, т.к. на некоторых моделях типа Атари 400, 800 и 800XL клавиатура в неизменном виде существовала несколько лет.
Apple
Про Apple Lisa и Macintosh я написал в самом начале. На Apple II курсорные клавиши появились. Но… только влево и вправо. Было бы интересно понять логику.

Клавиатура Apple II
Неудобство проявлялось еще и в том, что в играх управление было совершенно разным. Например, в Ms.Pac-Man клавиши A и Z отвечали за вверх-вниз, а в Lode Runner управление было вообще без курсорных клавиш ― IJKL.

Скриншот игры Ms.Pac-Man
Полноценный блок был добавлен в модели Apple IIc и IIe

В Apple III разработчики снова учудили, и расположили клавиши, как получилось (три клавиши в ряд, а одна сверху).

Пользоваться любым из решений одной рукой неудобно. Но хуже всего, что пересесть с ПК одного производителя на на другой было реальным кошмаром.
Atari 400, 800, 800XL (1979)
Для управления курсором приходилось удерживать Control, а в младшей модели еще и мириться с мембранной клавиатурой.

BBC Micro (1981)
Раскладка уже в ряд, и без CTRL.

То есть, если вы работали на Атари, а потом вдруг решили перейти на BBC, нужно переучиваться заново пользоваться клавиатурой.
HP 9835 (1979)
Маленькие клавиши в верхней части корпуса размещены так, что положить руки, ничего не задев, не получится.

Кстати, порядок клавиш отличается и от Атари и от BBC Micro.
TRS-80 (1977) и Tandy Color Computer (1980)
Есть вверх, вниз, влево, вправо, но на разных частях клавиатуры.

Casio
Надо отметить, что в Японии дела обстояли ничуть не лучше.

Портативный ПК Casio FX 9000p
Commodore
Очень странным мне показалось решение в Commodore 64, который получил огромную популярность и репутацию игрового ПК. Обратите внимание — за вверх-вниз и влево-вправо отвечают по одной клавише. Хорошо, хоть кнопку shift разместили так, чтобы можно было управлять одной рукой.

Commodore 128 получил уже рядную раскладку:

А вот в Commodore Plus/4, на мой взгляд, вышло совсем неудачное решение. Блок с курсорными кнопками слишком мал и подойдет только для редактирования текста.

Amiga
Ближе к привычному нам расположению, но средний палец должен совершать менее удобное движение для перемещения вниз-вверх.

Клавиатура Amiga 1000
А вот Amiga 500 и 2000 уже получили Т-образное расположение.
❯ Под занавес. Первыми были вовсе не IBM!
Я был убежден, что изобретение стандарта принадлежит IBM, но оказалось, что еще раньше появления клавиатуры IBM Modem M (1985) по-крайней мере, две компании использовали Т-образное расположение курсорных клавиш. Но, надо отдать должное, IBM повлияла на широкое распространение этого варианта.
Я специально потратил время на поиск картинок старых компьютеров и терминалов. Первые клавиатуры с привычным нам расположением появились еще в 1970 или раньше.

Терминал ADDS Consul 880
А более современный вариант появился в 1982 году благодаря Digital Equipment.

Плохих примеров реализации курсорных клавиш очень много. Во время подготовки статьи я не раз мысленно говорил “спасибо” дизайнерам и разработчикам, благодаря которым можно легко пересесть за другой компьютер, и продолжить редактировать свой пост, не спотыкаясь, на чужой клавиатуре.
Если у вас есть предположения, почему так долго не было единого стандарта, или у вас есть объяснение логики производителей, поделитесь в комментариях!
Больше интересных статей в нашем блоге на Хабре. Недорогие сервера для ваших проектов — здесь.

Электрическая аномалия
Приехал в гараж поковырять машину. Тепло, мухи не кусают, телефон по блютузу подключил к магнитоле, красота.
Сижу перед передним бампером, болты кручу. Прикрываю капот, и вдруг слышу, что магнитолу начинает коротить — ну, то есть звук прерывается, как будто где-то замыкание. Странно, думаю, сколько тысяч километров проехал — ни разу не было. Открываю капот — перестаёт, играет нормально. Трогаю разные поверхности, провода, смотрю, не касаются ли клеммы капота, даже плюсовую изолентой обернул. Ну ладно, осторожно плюнул, копаюсь дальше.
Захожу в гараж, понимаю с пола всякие инструменты и детали, беру в руки отвёртку — и вот оно! Опять хрипит.
Смотрю, не идёт ли дым из машины? Вышел, на всякий случай перегнал машину метра на три подальше от гаража. Неужели где-то силовой провод на земле лежит? Может у соседей? Может рядом где-то? Мысленно себе уже вручил премию Дарвина за то, что вовремя не уехал из зоны шагового напряжения. Думал даже председателю кооператива пожаловаться, пока беда не пришла.
Нашел зону, где я не влияю своим электромагнитным полем на электричество, вынес стул, сижу, достаю из кармана электронкунервно покурить в сторонкеи замечаю, что в том же кармане лежит ещё и телефон, который всё это время приконнекчен своим блютузом к этой вашей магнитоле.
В общем, вышеописанное считать официальной заявкой на вступление в Лигу.