В этой схеме управления последовательностью включения и выключения трех положительных шин питания используются триггеры Шмитта.

В последних статьях были исследованы возможности управления последовательностью включения/ выключения источников питания и предложены схемные решения для их реализации. На Рисунке 1 показана простая схема, в которой для синхронизации коммутации трех положительных шин питания используются триггеры Шмитта. Вот как это работает.

Рисунок 1.	В этой исключительно простой схеме управления последовательностью включения питания используются триггеры Шмитта.

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, поэтому напряжение на выводе 2, а также на затворе n-канального полевого транзистора Q2 равно нулю, и шина 5V_OUT отключена.

В это время разряженный конденсатор C1 удерживает на выводах 3 и 5 микросхемы U1 низкие уровни, а на выводах 4 и 6, соответственно, высокие. Первый из этих выходов удерживает в выключенном состоянии p-канальный MOSFET с индуцированным каналом Q1 и шину 15V_OUT, тогда как второй выполняет ту же функцию для преобразователя уровня Q3, p-канального MOSFET Q4 и шины 24V_OUT.

Поэтому на подключаемые нагрузки питание не подается. По крайней мере, пока. Левая часть диаграммы на Рисунке 2 демонстрирует последовательность событий, инициируемых активацией переключателя S1.

Рисунок 2.	Эта диаграмма отображает временнýю последовательность включения/выключения питания, когда переключатель S1 устанавливается в положение ВКЛ, а затем – в положение ВЫКЛ.

Конденсатор C2 подключается к земле через резистор R3, быстро заряжая его до уровня нижнего порога триггера Шмитта примерно за R3C2 = 1 мс. Это инвертирует напряжение на выводе 2 микросхемы U1 до 15 В, подавая на n-канальный MOSFET Q2 прямое смещение 15 – 5 = 10 В, включающее транзистор и шину 5V_OUT. В таком состоянии они будут оставаться до тех пор, пока переключатель S1 находится в положении ВКЛ.

Тем временем была прекращена разрядка конденсатора C1, что позволило ему начать заряжаться через резисторы R1 и R6. Первое событие происходит в конце интервала T1, когда напряжение на выводе 3 микросхемы U1 достигает порогового уровня триггера Шмитта, составляющего примерно 9 В. Поскольку длительность таймаута пропорциональна емкости C1, можно выбрать любой нужный интервал, подобрав соответствующее произведение RC. Затем напряжение на выводе 4 микросхемы U1 резко падает почти до нуля, p-канальный MOSFET Q1 включается, и выход 15V_OUT становится активным.

Конечно, конденсатор C1 продолжает заряжаться, поэтому по истечении времени T2 напряжение на выводе 5 микросхемы U1 также достигает порогового значения. При этом уровень напряжения на ее выводе 6 становится низким, включая транзисторы Q3, Q4 и шину 24V_OUT. Соотношение

было выбрано таким образом, чтобы обеспечить на затворе Q4 адекватное и безопасное напряжение порядка 10 В, независящее от напряжения 24V_IN. На этом последовательность включения, инициированная переключателем S1, завершена.

На правой стороне Рисунка 2 показано, что происходит, когда S1 переключается в положение ВЫКЛ. Сначала конденсатор C1 быстро разряжается через резистор R3, выключая транзисторы Q1, Q3 и Q4, а вместе с ними выходы 15V_OUT и 24V_OUT, переводя их и все, что они питают, в спящий режим. Тем временем начинается зарядка конденсатора C2, и спустя время T3 его напряжение достигает порогового уровня микросхемы U1. По завершении этого процесса на выводе 2 появляется низкий уровень, что приводит к выключению транзистора Q2 и выхода 5V_OUT.

Таким образом, последовательность выключения завершена. Спокойной ночи.

В схеме имеются диоды D1 и D2. Их назначение – обеспечить упорядоченную реакцию секвенсора на потерю и восстановление входного напряжения питания, независимо от того, находится ли переключатель S1 в положении ВКЛ или ВЫКЛ. Если S1 установлен в положение ВЫКЛ, напряжения всех выходных шин остаются низкими, и (что безопасно) при восстановлении напряжений питания ничего не происходит. Если S1 находится в положении ВКЛ, то выполняется нормальная (и, следовательно, безопасная) временнáя последовательность включения питания.

Обратите внимание, что при выборе MOSFET следует обеспечить адекватные запасы по напряжению и току. Поскольку затвор транзистора Q1 управляется напряжением 15 В, а Q2 и Q4 – напряжением 10 В, не требуется, чтобы транзисторы обязательно управлялись сигналами логических уровней.

Хорошо. Но что, если вам также потребуется обеспечить последовательность подключения отрицательной шины питания? На Рисунке 3 показано, как это сделать.

Рисунок 3.	Эта схема коммутации питания работает с отрицательной шиной.

Когда напряжение на входе инвертора U1 превысит порог триггера Шмитта, его выходное напряжение скачком упадает до низкого уровня, открывая транзистор 2N3906, через который начнет проходить ток

В результате на резисторе 11 кОм возникает падение напряжения 10.6 В, не зависящее от –V_IN, и n-канальный MOSFET откроется. Если необходимы симметричные шины питания (например, ±15 В), к Рисунку 1 можно добавить схему на Рисунке 3, чтобы обеспечить управление отрицательной шиной без каких-либо других изменений.

1. Datasheet Texas Instruments CD40106B