La funcionalidad de este circuito de control de voltaje y corriente PWM LM317T

Algunas preocupaciones prácticas ...

1. Q1 debe tener cierta resistencia de base para limitar la corriente que la alimenta (cuando U3 se comporta como un comparador, en la regulación de voltaje constante).
2. La "ganancia" del bucle de corriente constante formado por R1, U2, U3 y Q1 variará dependiendo de la corriente de carga (porque la transconductancia de Q1 es proporcional a la corriente). En particular, evalúe la estabilidad de este bucle con la carga máxima programada, ya que la ganancia del bucle será más alta en ese momento. El polo dominante está en la compensación de U3, aunque U2 agrega un polo, al igual que lo hace U3's \ $ Z_O \ $ que alimenta la capacidad básica de Q1. Podría considerar hacer de U3 un integrador para reducir la frecuencia de cruce a un determinado valor programado (por ejemplo, 1kHz).
3. Las fuentes de alimentación generalmente se construyen con regulación de voltaje y limitación de corriente en el "lado alto", es decir, un terminal de la carga está conectado a tierra. Dado que ya ha abandonado su conexión a tierra (con Q1), es más práctico colocar R1 debajo de Q1 (entre el emisor de Q1 y la tierra). Por lo tanto, U3 podría regular la corriente de Iset sin necesidad del amplificador de diferencia U2.
4. La regulación del voltaje de salida no será especialmente precisa. Esto se debe a la caída de voltaje en R1, así como a \ $ V_ {SAT} \ $ de Q1, que generalmente es de ~ 0.2V. Puedes mejorar esto haciendo que Q1 sea un MOSFET. En general, sin embargo, es mejor que el regulador de voltaje mida (y regule) el voltaje directamente a través de la carga , sin pasar por la resistencia de detección. El LM317 no le da la opción de hacer esto, pero otros reguladores sí lo hacen. Por lo general, esto requerirá una resistencia sensorial de lado alto (como la forma en que está tu R1 ahora), lo que significa que necesitarás un amplificador de diferencia nuevamente.
5. Puede encontrar amplificadores de detección de corriente de lado alto que serán un poco más precisos que un amplificador de diferencia de amplificador operacional. Solo mire en Digikey para amplificadores de sentido actuales .
6. Dado que el regulador de voltaje ya proporciona un dispositivo de alimentación, tener un segundo dispositivo de alimentación (es decir, el transistor de regulación de corriente) es algo redundante. Si lo hace bien, puede medir la corriente a través de una resistencia de detección, y si la corriente excede el punto de ajuste, entonces puede volver a acelerar en el punto de ajuste de voltaje.
7. Siempre debe tener capacitores que eviten los pines de entrada y salida de los reguladores de voltaje.
8. Al evaluar la estabilidad, debe ejecutar una simulación transitoria con algún tipo de perturbación impulsiva para darle al circuito una "patada". Una opción popular es un paso actual. Si oscila después de la patada, entonces es inestable. Debe volver a ejecutar la simulación en diversas condiciones de carga.
9. Antes de comprometerse con el PCB, debe realizar una simulación con los modelos razonablemente precisos de todos los dispositivos que está usando. En particular, U2, U3 y Q1 se van a comportar de manera muy diferente al modelo [casi] ideal que está usando en este momento. Además, tenga en cuenta el rango de entrada en modo común; Si activara U2 desde la salida del regulador, sin un rango de modo común de entrada riel a riel, entonces no funcionaría en absoluto.

En resumen, si fuera yo, rediseñaría todo. Dicho esto, hacer un PCB es lo suficientemente barato como para que puedas probarlo y verlo por ti mismo. Después de todo, ver cómo funcionan las cosas en la vida real es más educativo que cualquier galimatías que pueda generar.

Dicho todo esto, podría considerar comprar una solución prefabricada. Pruebe el LT3081 para el tamaño. Incluye regulación de corriente incorporada. La aplicación en la página 24 de la hoja de datos muestra un sofisticado regulador programable de CV / CC. Estoy seguro de que el pin ILIM puede ser fácilmente pirateado para que sea controlable desde una MCU.

Muchas cosas analógicas pueden ser PWM así, pero no lo haría aquí. Al menos no directamente. La idea detrás de PWM que controla cosas analógicas es que el sistema que se está controlando no puede reaccionar casi tan rápido como el PWM se está ejecutando, por lo que sigue el promedio.

En su caso, esperaría que el chip regulador rastreara la forma de onda de PWM mejor que lo especificado (gracias, Murphy), por lo que definitivamente agregaría un filtro de paso bajo explícito entre el PWM y el chip regulador para garantizar que No puedo reaccionar tan rápido al PWM. El filtro debería tener un corte tan bajo como sea práctico y ciertamente no más alto que una décima parte de la frecuencia PWM. (Aumente la frecuencia de PWM. Si esto se convierte en un problema) Entonces debería estar bien. Sin embargo, sigue comprobando si hay ruido en la carga.

Otra idea, si tiene alguna E / S de repuesto, es tener un esquema de control completamente de CC donde diferentes combinaciones de múltiples salidas binarias produzcan diferentes voltajes analógicos. Hay muchas formas diferentes de hacerlo, que van desde el drenaje abierto de un solo calor con diferentes resistencias hasta un DAC basado en R / 2R.

Hablando de DAC, algunos uC los tienen incorporados. Esto podría ser incluso más fácil que PWM. (Arduino no, por lo que sé)