Схеми самоблокування живлення для мікроконтролерів

«Навчитися керувати самим собою» — це якість мріє виховати у собі кожна людина. Щоправда, далеко не всі мрії збігаються з реальністю, звідси стреси, негативні емоції, поганий настрій. Мудрий той, хто у складній обстановці контролює свої вчинки, чого треба прагнути й решті.

МК, подібно до людини, теж вміє керувати самим собою, точніше, процесом комутації власної напруги харчування. Ця функція корисна у таких випадках:

  • для пристроїв, що живляться від батарей/акумуляторів;
  • для входу та виходу з «сплячого» режиму;
  • для організації дистанційного включення/вимкнення живлення;
  • для мінімізації споживаної потужності;
  • для автоматичного вимкнення апаратури без участі людини.

Найчастіше для активізації МК можна обійтися одним тумблером харчування. А як бути, якщо по дизайну конструкції краще виглядає мініатюрний перемикач, що не допускає протікання великого струму, або натискна кнопка (сенсорна) без фіксації контактів? На допомогу прийдуть схеми, зображені на Мал. 4.6 а. т.

живлення

Мал. 4.6. Схеми вмикання/вимикання живлення з використанням МК (початок):

а) після натискання кнопки SB1 напруга +5 подається на МК, який через вихідну лінію відкриває ключ на транзисторі VT1 і включає реле К1. Контакти реле К1.1 закорочують кнопку SBI, яку можна відпустити. Вимкнення живлення здійснюється низьким рівнем на виході МК або переведенням лінії в режим входу без pull-up резистора. Резистор R2 не дає відкриватися транзистору VT1 при початковому скиданні МК. Кнопка повинна бути розрахована на великий імпульсний струм, що дорівнює повному навантаженню МК та підключених до нього ланцюгів. Транзистор VT1 вибирається залежно від потужностіреле К1

б) після натискання кнопки SB1 напруга +5 подається на вузли пристрою і на МК, який через вихідну лінію відкриває транзистор VT1. Контакти кнопки шунтуються відкритим переходом колектор - емітер і її тепер можна відпустити. Вимикання живлення проводиться ВИСОКИМ рівнем на виході МК або переведенням лінії в режим входу без «pull-up» резистора. Резистор R1 утримує транзистор VT1 у закритому стані під час зняття живлення. Кнопка SB1 повинна бути розрахована на великий імпульсний струм, що дорівнює повному навантаженню М К і всього пристрою в цілому;

схеми

Мал. 4.6. Схеми вмикання/вимикання живлення з використанням МК (продовження):

в) аналогічно Мал. 4.6 б, але з двома ключовими транзисторами. Це має сенс при підвищеній потужності навантаження транзистора VT2, коли для його переведення у відкритий стан потрібен великий базовий струм, який визначається резистором R3;

г) схема Д. Менієра. Після натискання кнопки SB1 відкриваються транзистори VTI, VT2, напруга +5 надходить МК, який виставляє на вихідній лінії порту ВИСОКИЙ рівень. Кнопку SBI тепер можна відпустити, оскільки струм до бази транзистора VT1 подається через резистор R5. Вимкнення живлення здійснюється низьким рівнем на виході МК або переведенням лінії в режим входу без pull-up резистора. Перевага схеми - кнопка SB1 може бути малопотужна, розрахована на струм менше 1 йА;

д) аналогічно Мал. 4.6 г, але з інтегральним стабілізатором DA1, з іншими номіналами резисторів та з підключенням кнопки SB1 до загального дроту. Замість DAI можна використовувати будь-який інший стабілізатор, розрахований на вихідну напругу +3. +5;

е) ключем, що комутує живлення, є польовий транзистор VT1. Через це знижується падіння напруги між входом та виходом тапідвищується економічність. Помножувач напруги зібраний на елементах VDI, VD2, С2, ЗЗ. Він формує підвищену напругу для відмикання транзистора VT1. Джерелом імпульсів для помножувача є зовнішній тактовий RC-генератор МК, зібраний на елементах R1, C1 і має окремий вихід ХТ2;

мікроконтролерів

Мал. 4.6. Схеми вмикання/вимикання живлення з використанням МК (продовження):

ж) аналогічно Мал. 4.6 б, але з польовим транзистором VT1 і зі зниженою напругою живлення. Гідність схеми — економічність через менше падіння напруги на транзисторі VT1

з) аналогічно Мал. 4.6 б, але між транзистором VT1 і МК вбудований імпульсний помножувач напруги, зібраний на мікросхемі DA1 фірми Maxim/Dallas. Якщо від'єднати висновок 1 мікросхеми DA1 від висновків 5, 8 і з'єднати його з виведенням 6, то напруга живлення МК підвищиться з +3.3 до +5;

і) натискання однієї чи кількох кнопок SB1. SB3 призводить до подачі живлення на М К через відкриті діоди VDI. VD3. Далі М К виставляє низький рівень лінії виходу, відкриваючи транзистори VTI, VT2 і блокуючи дію кнопок. Тепер кнопки SB1. SB3 можна використовувати за прямим призначенням для керування трьома входами М К з pull-up резисторами (діоди VD1. VD3 закриті). Вимикання живлення проводиться ВИСОКИМ рівнем на виході МК. Якщо при цьому буде постійно замкнена хоча б одна з кнопок, то МК залишиться в робочому стані, але без подачі струму у зовнішній «зважений» ланцюг 4.8;

к) після натискання кнопки SB J відкривається транзистор VT1 через елементи R2, VD1. Напруга +5 В надходить у МК, який виставляє своєму виході ВИСОКИЙ рівень. Транзистор VT2 відкривається, після чого можна відпустити кнопку SB1. Надалі її використовують як звичайну керуючу, при цьому вхід МК замикається із загальним дротомчерез кнопку SBI та діод VD2. Вимикання живлення проводиться низьким рівнем на виході МК або переведенням даної лінії в режим входу без pull-up резистора;

мікроконтролерів

Мал. 4.6. Схеми вмикання/вимикання живлення з використанням МК (продовження): л) аналогічно Мал. 4.6 г, але з інтегральним стабілізатором напруги DAI і з візуальним індикатором подачі живлення на світлодіоді HL1

м) транзистор VT2 відкривається тільки в тому випадку, коли напруга живлення після кнопки SB1 буде більшою, ніж +4 В (визначається сумою порогової напруги стабілітрона VD1 і напруги між базою та емітером транзистора VT1)

н) аналогічно Мал. 4.6, але на польових транзисторах VTI, VT2 і з інтегральним стабілізатором напруги DA 1 (діапазон заміни +3. +5 В). Резистор між виходом МК та затвором транзистора VT2 не потрібен, оскільки польовий транзистор керується напругою, а не струмом. Резистор R2 підтримує закритий стан транзистора VT2 під час скидання МК;

о) при замиканні контактів кнопки SB1 напруга ВИСОКОГО рівня подається через діод VD1 на виведення 4 лінійного стабілізатора напруги DA1 фірми Maxim Integrated Products. На виході стабілізатора з'являється напруга +5, яке надходить в МК. У програмі, що управляє, відразу ж формується ВИСОКИЙ вихідний рівень, який відкриває діод VD2. Тепер можна відпустити кнопку SB1. Вимкнення живлення проводиться низьким рівнем на виході МК або переведенням його в режим входу без pull-up резистора;

мікроконтролерів

Мал. 4.6. Схеми вмикання/вимикання живлення з використанням МК (закінчення):

д) запаралелені вихідні лінії МК(1) у режимі ВИСОКОГО рівня є джерелом живлення для МК(2). Навантажувальна здатність становить кілька десятків міліампер. Кнопка SB1 працює у тригерномурежимі, тобто. кожне її натискання призводить до встановлення ВИСОКОГО/НИЗЬКОГО рівня одночасно на всіх трьох виходах і, відповідно, до включення/вимкнення живлення МК(2). «Дріблення» контактів кнопки SB1 усувається програмно. Резистор R1 захищає вхід МК(1) від наведень за великої довжини проводів до кнопки SBI. Число запаралелених вихідних ліній М К( 1) може бути більшим, ніж три;

р) аналогічно Мал. 4.6, але з іншою мікросхемою стабілізатора напруги DAI (фірма Maxim Integrated Products) і з додатковим входом МК, через який перевіряється стан кнопки SB1, наприклад, для тригерного включення/вимикання живлення. Резистор R2 обмежує струм, що протікає через внутрішній діод МК. Це актуально в перший момент після натискання кнопки SB1;

с) аналогічно Мал. 4.6 к, але з іншими типами транзисторів, з іншими опорами резисторів, з діодами Шоттки VDI, VD2w з підвищеною напругою на вході. Для живлення МК потрібен окремий стабілізатор напруги, наприклад, мікросхемі 78L05;

т) аналогічно Мал. 4.6, до, але з одним діодом VD1 і з інтегральним стабілізатором напруги DAL Якщо навантаження по потужності для мікросхеми DA1 менше, ніж 0.5 Вт, то її краще замінити мікросхемою 78L05 або аналогічною з низьким споживанням власного струму.

Джерело: Рюмік С.М. 1000 та одна мікроконтролерна схема.