Diseño de la fuente de alimentación - Reguladores de voltaje múltiple

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Estoy intentando diseñar una fuente de alimentación de CC de sobremesa para alimentar pequeños proyectos, placas de pruebas, arduino, etc. Esta es una lista de lo que quiero de ella:

  • Rieles de voltaje fijo para 24V, 12V, 9V, 5V y amp; 3.3V
  • Edición: Requisitos actuales: 1A estará bien, 2A Estaré satisfecho y en cualquier lugar cerca de la 3A completa que se ofrece desde el bloque de energía de la computadora portátil que estoy usando (ver más abajo) será genial.
  • Riel de voltaje variable de ~ 0V a ~ 24V
  • Modulación de ancho de pulso en el carril variable
  • Panel del voltímetro en el riel variable
  • LED indicador de encendido
  • puertos USB para cargar dispositivos USB
  • (Otras cosas que no están relacionadas con esta pregunta, como seleccionables métodos para tratar los picos de tensión transitoria del uso de PWM a cargas inductivas de potencia, rangos de frecuencia PWM ajustables, etc.)

Usaré un bloque de energía de una computadora portátil de 240 VCA a 24 VCC capaz de generar 3A.

Para producir los voltajes deseados, pretendo usar un regulador de voltaje lineal para cada riel, cada uno de los cuales toma una entrada de 24 V del bloque de alimentación. Una vista general de mi configuración prevista se muestra a continuación.

El circuito PWM que usaré se alimentará desde el riel de 12V. Los puertos USB saldrán del riel 5V. El LED indicador de encendido (no se muestra) probablemente saldrá del riel de 3.3V.

Aquí están mis preguntas:

  1. Supongo que los reguladores de voltaje deben estar en paralelo, cada uno tomando la entrada completa de 24 V, aunque habrá una gran diferencia entre la entrada y la salida para algunos de ellos (por ejemplo, 24 V a 3.3V). Pensé en ponerlos en serie para que la salida de 12 V del primer regulador alimentara al regulador de 9 V que alimentaría el regulador de 5 V y así sucesivamente, pero los circuitos de cada regulador El bloque en mi diagrama de arriba dividiría algo de corriente, dejándome con muy poco de la entrada máxima de 3A para los rieles de baja tensión. Es ¿esto correcto? También estoy asumiendo que las mayores reducciones en El voltaje necesario para la disposición en paralelo como se muestra producirá Más calor que en serie, pero cada regulador tendrá una grasa agradable. disipador de calor y todo será encerrado en algo con al menos uno o dos ventiladores y muchos agujeros para ventilación.
  2. El riel de voltaje variable se controlará con un potenciómetro en un regulador de voltaje variable (LM350). ¿Debo usar diferente reguladores de voltaje fijo para mis rieles de voltaje fijo, o usar un LM350 para cada uno, y establecer sus salidas con resistencias fijas o recortar ollas?
  3. Como el bloque de energía de la computadora portátil que estoy usando ya salidas 24v, debo cable directamente a un terminal de salida para mi riel de 24 V, o debe También pongo un regulador de voltaje ahí? Idealmente, no habría punto de regulación de 24v a 24v, pero no estoy seguro de cuán confiable es la El voltaje es de una computadora portátil. Ni siquiera estoy seguro de que puedas conseguir fuera de un regulador exactamente lo que pones en - debe haber algo Voltaje caído en el camino. Si es necesario, ¿hay otra manera que yo ¿Podría asegurar una salida constante de 24v?
  4. Hace un tiempo vi un tutorial donde alguien conectó un voltímetro a un psu, pero las instrucciones mencionadas utilizan un 9v batería y un relé para alimentar el voltímetro en lugar de extraer energía directamente desde el interior de la PSU. ¿Debo hacer esto? Había No hay razón dada en el tutorial que leí. Como se mencionó anteriormente, yo era va a sacar energía del riel de 12V.
  5. ¿Falta algo que pueda considerarse esencial para el ¿Diseño de una fuente de alimentación? ¿Algún tipo de características de seguridad? El LM350 Parece estar clasificado para 3A y tiene protección contra sobrecorriente incorporada. También estaré agregando fusibles a cada carril. ¿Será esto adecuado en el evento de un cortocircuito dentro de cualquier carga externa (por ejemplo, mal cableado Breadboard, etc.)
pregunta John

2 respuestas

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Estoy de acuerdo con los demás en que los conmutadores son una mejor opción en términos de eficiencia, pero pueden ser algo complicados de manejar si no tienen experiencia, y puede haber muchos efectos extraños que no son evidentes de inmediato (hundimiento previo a la carga) , frecuencias de batido, etc.) que pueden dificultar la vida. Suponiendo que haya descubierto su disipación de potencia y sepa cuánta corriente puede suministrar cada riel, si los lineares funcionarán para usted, quédese con ellos (al menos para la primera pasada).

Si está tratando de lograr una salida de onda cuadrada de amplitud variable en su riel ajustable, el corte puede introducir ruido en el riel principal de 24 V, que podría aparecer en los otros rieles. Es posible que desee tener un filtro LC entre el riel principal de 24 V y la entrada del regulador para proporcionar aislamiento de alta frecuencia, y probablemente necesitará una capacidad adicional en la salida del regulador ajustable (electrolítico a granel y cerámica de baja impedancia) si espera Los bordes de las ondas cuadradas para ser afilados.

1, 5) Hay algunos peligros con tu esquema.

La disipación de potencia en los reguladores lineales será

\ $ (V_ {out} - V_ {in}) \ cdot I_ {out} \ $

que es importante, especialmente para los rieles de salida inferiores. Los reguladores tipo 78xx tienen una protección térmica incorporada de alrededor de 125 ° C y (sin disipación térmica) una resistencia térmica de la unión al aire de 65 ° C / W. Su gestión térmica será un reto.

Otro problema potencial: si el elemento de paso en serie de cualquiera de sus reguladores de bajo voltaje falla o se desvía (cortocircuitado), presentará la entrada completa de 24 V a la salida. Esto podría ser catastrófico para la lógica de bajo voltaje. Debe proteger sus rieles de bajo voltaje con SCR crowbars que pueden acumular suficiente corriente para poner el DC / DC Ladrillo en el límite actual y colapsa el riel de 24 V (también necesitarán grandes disipadores). Es poco probable que los fusibles sean una buena protección, ya que es probable que el ladrillo de 24 V no sea lo suficientemente rígido para generar el \ $ I ^ 2 \ cdot t \ $ necesario para fundir un fusible.

2) Lo que sea que flote tu barco.

4) Los medidores no son cargas enormes. Solo usa uno de tus rieles.

3) Correcto: todos los reguladores tienen requisitos de margen. Si desea una salida máxima de 24 V, necesitará una conexión directa y tendrá que confiar en las protecciones intrínsecas que el ladrillo le proporcionará.

    
respondido por el Adam Lawrence
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No ha mencionado los requisitos de salida actuales, pero el mayor problema que tendrá es la disipación de energía y le recomiendo que considere el uso de reguladores de conmutación para 12V, 9V, 5V y 3V3 y, si es necesario, los use para generar 13V , 10V, 6V, etc. y tienen reguladores lineales de baja caída (LDO) para llevar la caída al voltaje final que necesita.

Los beneficios son una disipación de calor significativamente menor en el diseño y mayores salidas de corriente, especialmente en 3V3 y 5V.

1) Los reguladores pueden estar en serie o en paralelo, pero será el regulador de 12 V el que genere la mayor parte del calor si se utilizan registros lineales en serie. Si utiliza conmutadores, siempre que puedan operar con una entrada a 24 V +, entonces es probable que el paralelo sea mejor, PERO si encuentra un conmutador de 12 V realmente decente y saque los demás conmutadores de bajo voltaje / LDO de su salida, entonces esto también funcionará.

2) Usaré conmutadores y LDO lineal (opcional)

3) Lo conectaría directamente

4) No entiendo este punto, PERO tampoco veo colgar un medidor en la salida como un problema.

5) Agregue fusibles antes de los reguladores si es necesario, pero es probable que la mayoría de los reguladores tengan una protección contra sobrecargas fácilmente agregada si no es intrínseca al dispositivo. Podría sentir la tentación de ejecutar el USB desde su propio circuito de 5V reg. También podría tener la tentación de proporcionar un riel -9V (o -12V o -5V) también.

EDIT : probablemente pondría un LED en cada salida

    
respondido por el Andy aka

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