การออกแบบพาวเวอร์ซัพพลาย - วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้าหลายตัว

ฉันกำลังพยายามออกแบบแหล่งจ่ายไฟ DC แบบตั้งโต๊ะสำหรับใช้กับโครงการขนาดเล็ก breadboards, arduino เป็นต้นนี่คือรายการสิ่งที่ฉันต้องการ:

• รางแรงดันไฟฟ้าคงที่สำหรับ 24V, 12V, 9V, 5V และ 3.3V
• แก้ไข: ข้อกำหนดปัจจุบัน: 1A จะไม่เป็นไร 2A ฉันจะมีความสุขและทุกที่ใกล้กับ 3A เต็มรูปแบบที่นำเสนอจากอิฐพลังงานแล็ปท็อปที่ฉันใช้ (ดูด้านล่าง) จะดีมาก
• รางแรงดันไฟฟ้าปรับได้ตั้งแต่ ~ 0V ถึง ~ 24V
• การปรับความกว้างพัลส์บนรางตัวแปร
• แผงโวลต์มิเตอร์บนรางตัวแปร
• ไฟ LED แสดงสถานะ
• พอร์ต USB สำหรับชาร์จอุปกรณ์ USB
• (สิ่งอื่น ๆ ที่ไม่เกี่ยวข้องกับคำถามนี้เช่นวิธีการที่เลือกได้สำหรับจัดการกับ spikes แรงดันไฟฟ้าชั่วคราวจากการใช้ PWM เพื่อโหลดกำลังไฟฟ้าอุปนัยช่วงความถี่ PWM ที่ปรับได้ ฯลฯ )

ฉันจะใช้อิฐพลังงานแล็ปท็อป 240V AC เป็น 24V DC ซึ่งมีความสามารถในการแสดงผล 3A

ในการผลิตแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการฉันตั้งใจจะใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้นสำหรับแต่ละรางโดยแต่ละอันจะรับอินพุต 24v จากอิฐกำลัง ภาพรวมของการตั้งค่าที่ฉันต้องการแสดงอยู่ด้านล่าง

วงจร PWM ที่ฉันใช้จะถูกขับเคลื่อนจากราง 12V พอร์ต USB จะหลุดจากราง 5V ไฟ LED แสดงสถานะ (ไม่แสดง) ส่วนใหญ่จะหลุดจากราง 3.3V

นี่คือคำถามของฉัน:

1. ฉันสมมติว่าตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าควรจะขนานกันแต่ละอินพุตเต็ม 24V แม้ว่าจะมีความแตกต่างอย่างมากระหว่างอินพุตและเอาต์พุตสำหรับบางส่วนของพวกเขา (เช่น 24V ถึง 3.3V) ฉันคิดเกี่ยวกับการวางไว้ในอนุกรมเพื่อให้เอาท์พุท 12V ของเครื่องปรับลมชุดแรกจะป้อนเครื่องควบคุม 9V ซึ่งจะป้อนเครื่องปรับแรงดัน 5V และอื่น ๆ แต่วงจรของแต่ละเครื่องควบคุมบล็อกในแผนภาพของฉันด้านบนจะแบ่งกระแสบางส่วนทิ้งฉัน มีอินพุตสูงสุด 3A น้อยมากสำหรับรางแรงดันไฟฟ้าต่ำ ถูกต้องหรือไม่ ฉันยังสมมติว่าการลดลงของแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่จำเป็นสำหรับการจัดเรียงแบบขนานตามที่แสดงจะสร้างความร้อนได้มากกว่าในซีรีย์ แต่ตัวควบคุมแต่ละตัวจะมีฮีทซิงค์ไขมันที่ดีและสิ่งทั้งหมดจะถูกปิดด้วยพัดลมอย่างน้อย สองรูสำหรับการระบายอากาศ
2. รางแรงดันไฟฟ้าตัวแปรจะถูกควบคุมด้วยโพเทนชิออมิเตอร์ในเครื่องปรับแรงดันไฟฟ้าตัวแปร (LM350) ฉันควรใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าคงที่ที่แตกต่างกันสำหรับรางแรงดันไฟฟ้าคงที่ของฉันหรือใช้ LM350 สำหรับแต่ละตัวและตั้งค่าเอาต์พุตด้วยตัวต้านทานคงที่หรือหม้อตัดแต่ง
3. ในฐานะที่เป็นอิฐพลังงานแล็ปท็อปที่ฉันกำลังใช้เอาต์พุต 24v อยู่แล้วฉันจะวางสายที่ตรงไปยังเทอร์มินัลส่งออกสำหรับราง 24V ของฉันหรือฉันควรใส่ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าไว้ด้วยหรือไม่ เป็นการดีที่ไม่มีจุดควบคุม 24v ถึง 24v แต่ฉันไม่แน่ใจว่าความน่าเชื่อถือของแรงดันไฟฟ้ามาจากอิฐพลังงานแล็ปท็อป ฉันไม่แน่ใจด้วยซ้ำว่าคุณจะออกจากเครื่องควบคุมได้เหมือนที่คุณใส่ไว้ - จะต้องมีแรงดันไฟฟ้าตกไปตลอดทาง หากจำเป็นมีวิธีอื่นที่ฉันสามารถมั่นใจได้ว่าเอาต์พุต 24v คงที่หรือไม่?
4. ฉันเห็นการสอนเมื่อครู่ก่อนที่มีคนติดโวลต์มิเตอร์กับ psu แต่คำแนะนำที่กล่าวถึงการใช้แบตเตอรี่ขนาด 9 โวลต์และรีเลย์เพื่อจ่ายไฟให้กับโวลต์มิเตอร์แทนที่จะดึงพลังงานโดยตรงจากภายในของ PSU ฉันควรทำสิ่งนี้หรือไม่ ไม่มีเหตุผลที่ระบุในบทช่วยสอนที่ฉันอ่าน ดังที่ได้กล่าวไปแล้วฉันจะดึงพลังงานจากราง 12V
5. มีอะไรที่ขาดหายไปหรือเปล่าที่จะต้องพิจารณาถึงความจำเป็นในการออกแบบตัวจ่ายไฟ? คุณลักษณะด้านความปลอดภัยใด ๆ LM350 ดูเหมือนจะได้รับการจัดอันดับสำหรับ 3A และมีการป้องกันกระแสเกิน inbuilt ฉันจะเพิ่มฟิวส์ในรางแต่ละอันด้วย สิ่งนี้จะเพียงพอหรือไม่ในกรณีที่เกิดไฟฟ้าลัดวงจรภายในโหลดภายนอกใด ๆ (เช่นเขียงหั่นขนมแบบมีสายต่ำ)

ฉันเห็นด้วยกับคนอื่น ๆ ว่า switchers เป็นตัวเลือกที่ดีกว่าในแง่ของประสิทธิภาพ แต่มันค่อนข้างซับซ้อนที่จะจัดการกับถ้าคุณไม่มีประสบการณ์และอาจมีผลแปลก ๆ มากมายที่ไม่ชัดเจนในทันที (การเติมล่วงหน้าการเอาชนะความถี่ ฯลฯ ) ที่สามารถทำให้ชีวิตลำบาก สมมติว่าคุณได้ทราบการกระจายพลังงานของคุณและรู้ว่าแต่ละรางสามารถส่งกระแสไฟฟ้าได้เท่าใดถ้า linears สามารถทำงานให้คุณได้

หากคุณกำลังพยายามที่จะให้ได้ผลลัพธ์คลื่นสี่เหลี่ยมจตุรัสที่ปรับได้บนรางที่ปรับได้ของคุณการสับอาจทำให้เกิดเสียงรบกวนในราง 24V หลักซึ่งอาจปรากฏขึ้นบนรางอื่น คุณอาจต้องการตัวกรอง LC ระหว่างราง 24V หลักและอินพุตควบคุมเพื่อให้มีการแยกความถี่สูงและอาจจำเป็นต้องมีความจุเพิ่มเติมในเอาต์พุตตัวปรับค่าปรับได้ (อิเล็กโทรไลต์จำนวนมากและเซรามิกความต้านทานต่ำ) ขอบคลื่นสี่เหลี่ยมจะแหลม

1, 5) มีอันตรายกับโครงการของคุณ

การกระจายอำนาจในตัวควบคุมเชิงเส้นจะเป็น

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

ซึ่งมีความสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับรางเอาท์พุตที่ต่ำกว่า หน่วยงานกำกับดูแลประเภท 78xx มีการป้องกันความร้อนในตัวประมาณ 125 ° C และ (โดยไม่ต้องฮีทซิงค์) ความต้านทานความร้อนแบบแยกต่ออากาศ 65 ° C / W การจัดการระบายความร้อนของคุณจะเป็นสิ่งที่ท้าทาย

$I^2 \cdot t$

2) สิ่งที่ลอยเรือของคุณ

4) เมตรไม่ใหญ่มาก เพียงแค่ใช้หนึ่งในรางของคุณ

3) ถูกต้อง - หน่วยงานกำกับดูแลทั้งหมดมีความต้องการ headroom หากคุณต้องการ 24V สูงสุดออกมาคุณจะต้องเชื่อมต่อโดยตรงและจะต้องพึ่งพาการป้องกันที่แท้จริงอิฐที่จะให้คุณ

คุณยังไม่ได้พูดถึงข้อกำหนดปัจจุบันของการส่งออก แต่ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดที่คุณมีคือการกระจายพลังงานและฉันอยากให้คุณพิจารณาใช้สวิตช์ควบคุมสำหรับ 12V, 9V, 5V และ 3V3 และถ้าจำเป็นให้ใช้เพื่อสร้าง 13V, 10V 6V เป็นต้นและมีตัวควบคุมเชิงเส้น Low-Drop-Out (LDO) เพื่อให้แรงดันตกสุดท้ายที่คุณต้องการ

ข้อดีคือการกระจายความร้อนลดลงอย่างมีนัยสำคัญในการออกแบบและผลผลิตในปัจจุบันที่สูงขึ้นโดยเฉพาะใน 3V3 และ 5V

1) เร็คกูเลเตอร์อาจเป็นแบบอนุกรมหรือแบบขนาน แต่จะเป็นตัวควบคุม 12V ที่สร้างความร้อนส่วนใหญ่หากใช้เรคเรกูเรชันเชิงเส้นเป็นอนุกรม หากใช้ตัวสลับแล้วให้พวกเขาสามารถทำงานกับอินพุตที่ 24V + แล้วแบบขนานน่าจะดีกว่า แต่ถ้าคุณพบตัวสลับ 12V ที่ดีจริง ๆ และตัดการทำงานของตัวสลับแรงดันไฟฟ้า / LDO ที่ต่ำกว่าอื่น ๆ จากเอาต์พุต

2) ฉันต้องการใช้ switchers และ LDO เชิงเส้น (ไม่จำเป็น)

3) ฉันจะวางสายโดยตรง

4) ฉันไม่เข้าใจจุดนี้ แต่ฉันไม่เห็นการแขวนเมตรบนเอาต์พุตเป็นปัญหา

5) เพิ่มฟิวส์ก่อนที่หน่วยงานกำกับดูแลถ้าคุณต้อง แต่ก็เป็นไปได้ว่าผู้ควบคุมส่วนใหญ่จะมีการป้องกันมากกว่าปัจจุบันได้อย่างง่ายดายเพิ่มหากไม่ได้อยู่ภายในอุปกรณ์ ฉันอาจถูกล่อลวงให้เรียกใช้ USB จากวงจร 5V reg ของตัวเอง ฉันอาจถูกล่อลวงให้จัดหาราว -9V (หรือ -12V หรือ -5V) ด้วย

แก้ไข - ฉันอาจใส่ LED ในแต่ละเอาต์พุต