Постоянный автор Р. Джаяпал недавно поделился интересной идеей управления последовательностью включения/выключения питания в приложениях на базе микроконтроллеров, сочетающих аналоговую и цифровую схемы, опубликовав статью «Короткое или длительное нажатие для управления последовательностью включения источников питания» [1].

Задача усложняется, когда требуется, чтобы цифровая часть системы была включена и стабильно работала в течение программируемого интервала времени (обычно около одной-двух секунд) прежде, чем подключится аналоговая часть.

Поскольку Джаяпал уже опубликовал отличное цифровое решение этой проблемы, я позволил себе попытаться создать (почти до боли) простую аналоговую версию, используя однополюсный двухпозиционный переключатель для управления включением/выключением и постоянные времени RC, а также триггеры Шмитта для управления последовательностью. На Рисунке 1 показано, как это работает.

Рисунок 1.	Простое аналоговое секвенсирование питания реализуется с помощью однополюсного двухпозиционного переключателя для управления включением/выключением и постоянных времени RC, а также триггеров Шмитта для управления последовательностью.

Переключение начинается с того, что S1 находится в положении ВЫКЛ, а времязадающие конденсаторы C1 и C2 разряжены.  Это удерживает на выводе 1 микросхемы U1 напряжение 15 В, а на выводе 3 – 0 В. Последнее напряжение удерживает 15 В на затворе p-канального полевого транзистора Q1 с индуцированным каналом, поэтому транзистор закрыт, и шина 15V_OUT отключена. В то же время первое удерживает напряжение на затворе транзистора Q2 равным нулю, поэтому Q2 закрыт, и шина 5V_OUT также отключена. На подключаемые нагрузки питание не подается.

На Рисунке 2 показано, что происходит, когда S1 переключается в положение ВКЛ.

Рисунок 2.	Последовательность подачи питания, когда переключение S1 в положение ВКЛ подключает конденсатор C2 к земле через резистор R3.

Переключение S1 из состояния ВЫКЛ в состояние ВКЛ подключает конденсатор C2 к земле через резистор R3, заряжая его до уровня нижнего порога триггера Шмитта примерно за R3C2 = 1 мс. В результате напряжение на выводе 2 микросхемы U1 становится равным 15 В, подавая суммарное прямое смещение 10 В на затвор n-канального полевого транзистора Q2, который открывается и подключает нагрузку к шине 5V_OUT. Таким образом, они будут оставаться в таком состоянии, пока S1 остается в состоянии ВКЛ.

Тем временем была прекращена разрядка конденсатора C1, что позволило ему начать заряжаться через резистор R1. Больше ничего не происходит, пока напряжение не достигнет порога U1 порядка 10 В, на что при указанных на схеме номиналах компонентов потребуется примерно

T1 = ln(3)R1C1 = 2.2 секунды.

Конечно, при других значениях номиналов можно выбрать практически любой желаемый интервал. По истечении времени R1C1 напряжение на выводе 4 микросхемы U1 становится низким, транзистор Q1 открывается и подает на выход напряжение 15V_OUT. Таким образом, последовательность включения завершается.

На правой стороне Рисунка 2 показано, что происходит, когда S1 переключается в положение ВЫКЛ.

Сначала конденсатор C1 быстро разряжается через резистор R3, отключая транзистор Q1 и шину 15V_OUT и переводя ее и все, что она питает, в спящий режим. Затем напряжение на конденсаторе C2 начинает плавно повышаться почти от нуля до 15 В, чтобы достичь порога микросхемы U1 за

T2 = ln(3)R2C2 = 2.2 секунды.

Когда оно достигает порога, напряжение на выводе 2 микросхемы U1 становится низким, транзистор Q2 закрывается, и шина 5V_OUT отключается от нагрузки. Таким образом, последовательность выключения завершается.

К второстепенным деталям конструкции относятся два диода 4148, назначение которых состоит в том, чтобы упорядочивать реакцию секвенсора на потерю и восстановление напряжения на входной шине, независимо от того, включен или выключен S1, когда/если возникает это событие. Обратите внимание, что MOSFET следует выбирать с достаточным допустимым током. Также обратите внимание, что, поскольку напряжение затвор-исток транзистора Q1 равно 15 В, а Q2 – 10 В, ни один из них не должен быть чувствительным прибором с логическим уровнем переключения.

На Рисунке 3 показаны некоторые альтернативные варианты реализации триггеров U1 на случай, если использование сшестеренного устройства с четырьмя неиспользуемыми элементами покажется неудобным или расточительным.

Рисунок 3.	Альтернативные варианты реализации триггера Шмитта.

1. Datasheet Texas Instruments CD40106B
2. Datasheet Fairchild MM74C14
3. Datasheet Texas Instruments LMC555