Conception d'alimentation - Régulateurs de tension multiples

J'essaie de concevoir une alimentation CC de paillasse pour alimenter de petits projets, des maquettes, Arduino, etc. Voici une liste de ce que j'en veux:

• Rails de tension fixes pour 24V, 12V, 9V, 5V et 3,3V
• Edit: Exigences actuelles: 1A ira bien, 2A je serai heureux et n'importe où proche du 3A complet proposé par la brique d'alimentation pour ordinateur portable que j'utilise (voir ci-dessous) sera génial.
• Rail à tension variable de ~ 0V à ~ 24V
• Modulation de largeur d'impulsion sur le rail variable
• Panneau voltmètre sur rail variable
• Voyant indicateur de mise sous tension
• Ports USB pour charger des appareils USB
• (Autres éléments qui ne sont pas liés à cette question, tels que les méthodes sélectionnables pour gérer les pointes de tension transitoires provenant de l'utilisation du PWM pour alimenter les charges inductives, les plages de fréquences PWM réglables, etc.)

J'utiliserai une brique d'alimentation pour ordinateur portable de 240 V CA à 24 V CC capable de produire 3A.

Pour produire les tensions souhaitées, j'ai l'intention d'utiliser un régulateur de tension linéaire pour chaque rail, chacun prenant une entrée 24 V de la brique de puissance. Un aperçu de ma configuration prévue est présenté ci-dessous.

Le circuit PWM que j'utiliserai sera alimenté par le rail 12V. Les ports USB se détacheront du rail 5V. Le voyant DEL de mise sous tension (non illustré) se détachera très probablement du rail 3,3 V.

Voici mes questions:

1. Je suppose que les régulateurs de tension doivent être en parallèle, chacun prenant la pleine entrée 24V, même s'il y aura une grande différence entre l'entrée et la sortie pour certains d'entre eux (par exemple 24V à 3,3V). J'ai pensé à les mettre en série pour que la sortie 12V du premier régulateur alimente le régulateur 9V qui alimenterait le régulateur 5V et ainsi de suite, mais les circuits de chaque bloc régulateur dans mon schéma ci-dessus diviseraient un peu de courant, me laissant avec très peu de l'entrée 3A max pour les rails de tension inférieure. Est-ce correct? Je suppose également que les réductions de tension plus importantes nécessaires pour l'arrangement parallèle, comme indiqué, produiront plus de chaleur qu'en série, mais chaque régulateur aura un joli dissipateur thermique et le tout sera enfermé dans quelque chose avec au moins un ventilateur ou deux et beaucoup de trous pour la ventilation.
2. Le rail à tension variable sera contrôlé avec un potentiomètre dans un régulateur de tension variable (LM350). Dois-je utiliser des régulateurs de tension fixes différents pour mes rails à tension fixe, ou utiliser un LM350 pour chacun, et régler leurs sorties avec des résistances fixes ou des potentiomètres de trim?
3. En tant que brique d'alimentation pour ordinateur portable, j'utilise déjà des sorties 24v, dois-je le câbler directement à une borne de sortie pour mon rail 24V, ou dois-je également y mettre un régulateur de tension? Idéalement, il ne servirait à rien de réguler le 24 V au 24 V, mais je ne suis pas sûr de la fiabilité de la tension provenant d'une brique d'alimentation pour ordinateur portable. Je ne suis même pas sûr que vous puissiez sortir d'un régulateur exactement ce que vous avez mis - il doit y avoir une baisse de tension en cours de route. Si nécessaire, existe-t-il un autre moyen de garantir une sortie 24 V constante?
4. J'ai vu un tutoriel quelque part il y a quelque temps où quelqu'un a branché un voltmètre à un bloc d'alimentation, mais les instructions mentionnent l'utilisation d'une batterie 9 V et d'un relais pour alimenter le voltmètre plutôt que de tirer directement de l'alimentation des internes de l'alimentation. Dois-je faire ça? Il n'y avait aucune raison donnée dans le tutoriel que j'ai lu. Comme mentionné ci-dessus, j'allais tirer l'alimentation du rail 12V.
5. Manque-t-il quelque chose qui pourrait être considéré comme essentiel à la conception d'une alimentation électrique? Tout type de caractéristiques de sécurité? Le LM350 semble être évalué pour 3A et a une protection intégrée contre les surintensités. J'ajouterai également des fusibles à chaque rail. Est-ce que cela sera adéquat en cas de court-circuit dans une charge externe (par exemple, une planche à pain mal câblée, etc.)

Je suis d'accord avec les autres pour dire que les commutateurs sont un meilleur choix en termes d'efficacité, mais ils peuvent être quelque peu compliqués à gérer si vous êtes inexpérimenté, et il peut y avoir beaucoup d'effets étranges qui ne sont pas immédiatement évidents (affaissement de précharge, fréquences de battement , etc.) qui peuvent rendre la vie difficile. En supposant que vous avez déterminé votre dissipation de puissance et que vous savez quelle quantité de courant chaque rail peut fournir, si les linéaires fonctionnent pour vous, respectez-les (au moins pour le premier passage).

Si vous essayez d'obtenir une sortie d'onde carrée d'amplitude variable sur votre rail réglable, le hachage peut introduire du bruit dans le rail 24 V principal, qui pourrait apparaître sur les autres rails. Vous voudrez peut-être avoir un filtre LC entre le rail principal 24 V et l'entrée du régulateur pour fournir une isolation à haute fréquence, et vous aurez probablement besoin d'une capacité supplémentaire sur la sortie du régulateur réglable (électrolytique en vrac ainsi que céramique à faible impédance) si vous vous attendez à ce que le les bords des vagues carrées doivent être nets.

1, 5) Votre système comporte certains dangers.

La dissipation de puissance dans les régulateurs linéaires sera

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

ce qui est important, surtout pour les rails de sortie inférieurs. Les régulateurs de type 78xx ont une protection thermique intégrée autour de 125 ° C et (sans dissipateur thermique) une résistance thermique de jonction à l'air de 65 ° C / W. Votre gestion thermique sera difficile.

$I^2 \cdot t$

2) Tout ce qui fait flotter votre bateau.

4) Les compteurs ne sont pas des charges énormes. Utilisez simplement l'un de vos rails.

3) Correct - tous les régulateurs ont des exigences d'espace libre. Si vous voulez une sortie maximale de 24 V, vous aurez besoin d'une connexion directe et vous devrez vous fier aux protections intrinsèques que la brique vous fournira.

Vous n'avez pas mentionné les exigences de sortie actuelles, mais le plus gros problème que vous aurez est la dissipation de puissance et je vous exhorte à envisager d'utiliser des régulateurs de commutation pour 12V, 9V, 5V et 3V3 et, si nécessaire, à les utiliser pour générer 13V, 10V, 6 V, etc. et ont des régulateurs linéaires à faible chute de tension (LDO) pour prendre la chute à la tension finale dont vous avez besoin.

Les avantages sont une dissipation thermique considérablement plus faible sur la conception et des sorties de courant plus élevées, en particulier sur 3V3 et 5V.

1) Les régulateurs peuvent être en série ou en parallèle, mais ce sera le régulateur 12V qui génère la plus grande partie de la chaleur si vous utilisez des paramètres linéaires en série. Si vous utilisez des commutateurs, à condition qu'ils puissent fonctionner avec une entrée à 24 V +, alors le parallèle est probablement mieux, MAIS si vous trouvez un commutateur 12V vraiment décent et que vous coupez les autres commutateurs / LDO à tension inférieure de sa sortie, cela fonctionnera aussi.

2) J'utiliserais des commutateurs et un LDO linéaire (facultatif)

3) Je le câblerais directement

4) Je ne comprends pas ce point MAIS je ne vois pas non plus le problème de suspendre un compteur à la sortie.

5) Ajoutez des fusibles avant les régulateurs si vous le devez, mais il est probable que la plupart des régulateurs auront une protection contre les surintensités facilement ajoutée sinon intrinsèque à l'appareil. Je serais peut-être tenté d'exécuter l'USB à partir de son propre circuit Reg 5V. Je pourrais également être tenté de fournir un rail de -9V (ou -12V ou -5V) également.

EDIT - Je mettrais probablement une LED sur chaque sortie