Дизайн живлення - регулятори декількох напруг

Я намагаюся створити джерело постійного струму для живлення невеликих проектів, макетів, ардуїно тощо. Це перелік того, що я хочу від нього:

• Рейки постійної напруги для 24В, 12В, 9В, 5В та 3.3В
• Редагувати: Поточні вимоги: 1А буде гаразд, 2А Я буду задоволений, і в будь-якому місці, близькому до повної 3A, що пропонується від цегли, який я використовую, від ноутбука (див. Нижче) буде чудовим.
• Рейка змінної напруги від ~ 0В до ~ 24В
• Модульна ширина імпульсу на змінній рейці
• Панель вольтметра на змінній рейці
• Світлодіодний індикатор живлення
• USB-порти для зарядки USB-пристроїв
• .

Я буду використовувати потужність цегли для ноутбука постійного струму від 240 В до 24 В постійного струму, здатна виводити 3А.

Для отримання бажаних напруг я маю намір використовувати лінійний регулятор напруги для кожної рейки, кожен з яких приймає введення 24В від енергетичної цегли. Огляд моєї призначеної установки наведено нижче.

Схема ШІМ, яку я буду використовувати, буде живитись від 12В-рейкової. USB-порти зійдуть з 5В-рейкової шини. Світлодіодний індикатор живлення (не показано) швидше за все відключиться від рейки 3.3V.

Ось мої запитання:

1. Я припускаю, що регулятори напруги повинні бути паралельними, кожен з яких бере повний вхід 24В, навіть незважаючи на те, що для деяких з них буде велика різниця між входом і виходом (наприклад, 24В до 3,3В). Я думав над тим, щоб їх поставити послідовно, щоб вихід на 12 В першого регулятора живив регулятор 9 В, який би живив 5В регулятор і так далі, але схема кожного блоку регулятора на моїй діаграмі вище розділила б деякий струм, залишивши мене з дуже невеликим входом 3A max для рейок нижчої напруги. Це правильно? Я також припускаю, що більші зменшення напруги, необхідні для паралельного розташування, як показано, вироблятимуть більше тепла, ніж у серії, але кожен регулятор матиме гарний жировий радіатор і вся справа буде укладена у щось із принаймні вентилятором чи два і багато отворів для вентиляції.
2. Рельси змінної напруги будуть керуватися потенціометром в регуляторі змінної напруги (LM350). Чи слід використовувати різні регулятори фіксованого напруги для моїх рейок постійної напруги або використовувати LM350 для кожної та встановлювати їхні виходи за допомогою фіксованих резисторів чи обрізних горщиків?
3. Оскільки цегла живлення ноутбука я вже використовую виходи 24 В, чи повинен я підключити його безпосередньо до вихідного терміналу для моєї 24V рейки, чи я повинен також поставити там регулятор напруги? В ідеалі не було б сенсу регулювати 24В до 24В, але я не впевнений, наскільки надійне напруга від цегли живлення ноутбука. Я навіть не впевнений, що ти можеш вийти з регулятора саме того, що ти вклав - повинно бути якесь напруга, яке падає на шляху. Якщо потрібно, чи є інший спосіб, яким я міг би забезпечити постійний вихід 24 В?
4. Деякий час тому я побачив підручник, де хтось підключив вольтметр до псу, але вказані вказівки використовували батарею 9 В та реле для живлення вольтметра, а не черпали живлення безпосередньо з внутрішнього блоку живлення. Чи варто це робити? У підручнику, який я прочитав, не було жодної причини. Як уже згадувалося вище, я збирався черпати живлення від 12V рейки.
5. Чи є щось, що бракує, що могло б вважатись важливим для проектування джерела живлення? Будь-які засоби безпеки? LM350, схоже, оцінюється як 3A і має вбудований захист від надмірного струму. Я також додаватиму запобіжники в кожну рейку. Чи буде це адекватним у випадку короткого замикання в межах будь-якого зовнішнього навантаження (наприклад, погано провідна дошка тощо)

Я погоджуюся з іншими, що комутатори є кращим вибором з точки зору ефективності, але з ними можна зіткнутися дещо складним, якщо ви недосвідчені, і може виникнути безліч дивних ефектів, які не відразу очевидні (зарядка заряджання, побиття частот тощо), які можуть ускладнити життя. Якщо припустити, що ви розібралися з розподілом потужності і знаєте, скільки струму може забезпечити кожна рейка, якщо лінійки працюватимуть на вас, дотримуйтесь їх (принаймні, за перший прохід).

Якщо ви намагаєтеся досягти виходу квадратної хвилі зі змінною амплітудою на регульованій рейці, то відсікання може ввести шум у головну 24-рейкову рейку, який може з’являтися на інших рейках. Можливо, вам доведеться встановити LC-фільтр між головною 24-рейковою рейкою та входом регулятора, щоб забезпечити високочастотну ізоляцію, і, ймовірно, знадобиться додаткова ємність на регульованому виході регулятора (об'ємний електролітичний, а також керамічний з низьким імпедансом), якщо ви очікуєте краї квадратної хвилі повинні бути гострими.

1, 5) У вашій схемі є деякі небезпеки.

Розсіювання потужності в лінійних регуляторах буде

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

що є суттєвим, особливо для нижчих вихідних рейок. Регулятори типу 78xx мають вбудований термозахист близько 125 ° C і (без радіаційного розмивання) тепловий опір стику-повітря 65 ° C / W. Ваше теплове управління буде складним завданням.

$I^2 \cdot t$

2) Що б не плавав ваш човен.

4) Метри не є великими навантаженнями. Просто скористайтеся однією зі своїх рейок.

3) Правильно - всі регулятори мають вимоги до висоти. Якщо ви хочете максимум 24 В, вам знадобиться пряме підключення, і вам доведеться покладатися на будь-які внутрішні огородження, які вам надасть цегла.

Ви не згадали поточні вимоги до виходу, але найбільшою проблемою у вас буде розсіювання електроенергії, і я б закликав вас розглянути можливість використання регуляторів комутації для 12В, 9В, 5В і 3В3 і, якщо потрібно, використовувати їх для генерації 13В, 10В, 6В і т. Д. І мають лінійні регулятори з низьким випадом (LDO) для прийняття падіння до необхідної кінцевої напруги.

Переваги - це значно менший тепловідвід на конструкції та більш високі виходи струму, особливо на 3V3 та 5V.

1) Регулятори можуть бути послідовними або паралельними, але саме 12В регулятор генерує більшу частину тепла, якщо використовувати послідовні лінійні рег. Якщо ви використовуєте комутатори, то за умови, що вони можуть працювати з входом на 24 В +, тоді паралель, ймовірно, краща, АЛЕ, якщо ви знайдете дійсно пристойний перемикач напруги 12 В та відключення інших вимикачів нижчої напруги / НДО від його виходу, це також буде працювати.

2) Я б використовував комутатори та лінійний LDO (необов'язково)

3) Я б передав його безпосередньо

4) Я не розумію цього моменту, АЛЕ я також не бачу вивішування лічильника на виході як проблема.

5) Якщо потрібно, додайте запобіжники перед регуляторами, але, швидше за все, у більшості регуляторів буде легко додаватися захист від надлишкового струму, якщо він не є властивим пристрою. Я міг би спокуситись запустити USB від власної схеми рег. 5В. Я також міг би спокусити надати рейку -9V (або -12V або -5V).

EDIT - Я б, мабуть, поставив світлодіод на кожному виході