Thiết kế cung cấp điện - Bộ điều chỉnh nhiều điện áp

Tôi đang cố gắng thiết kế một bộ nguồn DC để bàn để cung cấp năng lượng cho các dự án nhỏ, bảng mạch, arduino, v.v ... Đây là danh sách những gì tôi muốn từ nó:

• Cố định đường ray điện áp cho 24 V, 12 V, 9V, 5V & 3,3V
• Chỉnh sửa: Yêu cầu hiện tại: 1A sẽ ổn, 2A Tôi sẽ hài lòng và bất cứ nơi nào gần với toàn bộ ưu đãi 3A được cung cấp từ cục gạch máy tính xách tay mà tôi đang sử dụng (xem bên dưới) sẽ rất tuyệt.
• Đường sắt điện áp thay đổi từ ~ 0V đến ~ 24V
• Điều chế độ rộng xung trên đường ray biến
• Bảng vôn kế trên đường ray biến
• Đèn LED bật nguồn
• Cổng USB để sạc các thiết bị USB
• .

Tôi sẽ sử dụng một cục gạch máy tính xách tay 240V AC đến 24V DC có khả năng xuất ra 3A.

Để tạo ra điện áp mong muốn, tôi dự định sử dụng một bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính cho mỗi đường ray, mỗi đầu vào lấy 24v từ cục gạch nguồn. Tổng quan về thiết lập dự định của tôi được hiển thị dưới đây.

Mạch PWM tôi sẽ sử dụng sẽ được cấp nguồn từ đường ray 12V. Các cổng USB sẽ ra khỏi đường ray 5V. Đèn LED chỉ báo nguồn (không hiển thị) rất có thể sẽ tắt khỏi đường ray 3.3V.

Đây là câu hỏi của tôi:

1. Tôi giả sử các bộ điều chỉnh điện áp phải song song, mỗi bộ lấy toàn bộ đầu vào 24V, mặc dù sẽ có sự khác biệt lớn giữa đầu vào và đầu ra cho một vài trong số chúng (ví dụ: 24,3 đến 3,3V). Tôi nghĩ về việc đặt chúng thành loạt để đầu ra 12V của bộ điều chỉnh đầu tiên sẽ cung cấp cho bộ điều chỉnh 9V, nó sẽ cung cấp cho bộ điều chỉnh 5V, nhưng mạch điện của mỗi khối điều chỉnh trong sơ đồ của tôi ở trên sẽ phân chia một số dòng điện, để lại cho tôi với rất ít đầu vào tối đa 3A cho đường ray điện áp thấp hơn. Điều này có đúng không? Tôi cũng giả định rằng việc giảm điện áp lớn hơn cần thiết cho sự sắp xếp song song như được hiển thị sẽ tạo ra nhiều nhiệt hơn so với trong loạt, nhưng mỗi bộ điều chỉnh sẽ có một tản nhiệt chất béo tốt và toàn bộ sẽ được đặt trong một cái gì đó có ít nhất là một cái quạt hoặc hai và nhiều lỗ để thông gió.
2. Đường ray điện áp thay đổi sẽ được điều khiển bằng chiết áp vào bộ điều chỉnh điện áp thay đổi (LM350). Tôi có nên sử dụng các bộ điều chỉnh điện áp cố định khác nhau cho các đường ray điện áp cố định của mình, hoặc sử dụng LM350 cho mỗi bộ, và đặt đầu ra của chúng bằng các điện trở cố định hoặc nồi cắt?
3. Vì cục gạch máy tính xách tay tôi đang sử dụng đầu ra 24v, tôi sẽ nối trực tiếp với thiết bị đầu cuối cho đường ray 24V của mình, hay tôi cũng nên đặt một bộ điều chỉnh điện áp trong đó? Lý tưởng nhất là không có điểm nào điều chỉnh 24v đến 24v, nhưng tôi không chắc điện áp của máy tính xách tay đáng tin cậy đến mức nào. Tôi thậm chí không chắc bạn có thể ra khỏi bộ điều chỉnh chính xác những gì bạn đặt vào - phải có một số điện áp rơi trên đường đi. Nếu cần thiết, có cách nào khác để tôi có thể đảm bảo đầu ra 24v không đổi?
4. Tôi đã thấy một hướng dẫn ở đâu đó cách đây một thời gian nơi ai đó nối một vôn kế với psu, nhưng các hướng dẫn được đề cập sử dụng pin 9v và rơle để cấp nguồn cho vôn kế thay vì rút điện trực tiếp từ các bộ phận bên trong của PSU. Tôi có nên làm điều này? Không có lý do được đưa ra trong hướng dẫn tôi đọc. Như đã đề cập ở trên, tôi sẽ rút điện từ đường ray 12V.
5. Có thiếu thứ gì có thể được coi là thiết yếu cho thiết kế của một bộ nguồn không? Bất kỳ loại tính năng an toàn? LM350 dường như được xếp hạng cho 3A và có bảo vệ quá dòng. Tôi cũng sẽ thêm cầu chì vào mỗi đường ray. Điều này sẽ đủ trong trường hợp ngắn mạch trong bất kỳ tải bên ngoài nào (ví dụ: bảng mạch có dây kém, v.v.)

Tôi đồng ý với những người khác rằng bộ chuyển đổi là một lựa chọn tốt hơn về mặt hiệu quả, nhưng chúng có thể hơi phức tạp để xử lý nếu bạn không có kinh nghiệm và có thể có nhiều hiệu ứng kỳ lạ không rõ ràng ngay lập tức (chìm tiền, đánh bại tần số , v.v.) có thể làm cho cuộc sống khó khăn. Giả sử bạn đã tìm ra sự tiêu hao năng lượng của bạn và biết mỗi đường ray có thể cung cấp bao nhiêu, nếu các dây chuyền sẽ hoạt động cho bạn, hãy gắn bó với chúng (ít nhất là cho lần đầu tiên vượt qua).

Nếu bạn đang cố gắng đạt được đầu ra sóng vuông có biên độ thay đổi trên đường ray có thể điều chỉnh của mình, việc cắt có thể gây ra nhiễu vào đường ray chính 24V, có thể xuất hiện trên các đường ray khác. Bạn có thể muốn có bộ lọc LC giữa đường ray chính 24V và đầu vào bộ điều chỉnh để cung cấp cách ly tần số cao và có thể sẽ cần thêm điện dung trên đầu ra bộ điều chỉnh (gốm điện phân số lượng lớn cũng như gốm có trở kháng thấp) nếu bạn mong muốn cạnh sóng vuông để được sắc nét.

1, 5) Có một số nguy hiểm với sơ đồ của bạn.

Tản điện trong bộ điều chỉnh tuyến tính sẽ là

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

đó là đáng kể, đặc biệt là cho các đường ray đầu ra thấp hơn. Các bộ điều chỉnh loại 78xx có tích hợp bảo vệ nhiệt khoảng 125 ° C, và (không có tản nhiệt) có khả năng chịu nhiệt tiếp giáp với không khí là 65 ° C / W. Quản lý nhiệt của bạn sẽ là thách thức.

$I^2 \cdot t$

2) Bất cứ điều gì nổi thuyền của bạn.

4) Mét không tải rất lớn. Chỉ cần sử dụng một trong những đường ray của bạn.

3) Đúng - tất cả các cơ quan quản lý có yêu cầu về khoảng không. Nếu bạn muốn có tối đa 24V, bạn sẽ cần kết nối trực tiếp và sẽ phải dựa vào bất kỳ biện pháp bảo vệ nội tại nào mà viên gạch sẽ cung cấp cho bạn.

Bạn chưa đề cập đến các yêu cầu đầu ra hiện tại, nhưng vấn đề lớn nhất bạn sẽ gặp phải là sự tiêu hao năng lượng và tôi khuyên bạn nên cân nhắc sử dụng bộ điều chỉnh chuyển đổi cho 12V, 9V, 5V và 3V3 và nếu cần, hãy sử dụng chúng để tạo ra 13V, 10V, 6V, v.v. và có bộ điều chỉnh tuyến tính Low-Drop-Out (LDO) để giảm mức điện áp cuối cùng mà bạn cần.

Những lợi ích là tản nhiệt thấp hơn đáng kể trên thiết kế và đầu ra hiện tại cao hơn, đặc biệt là trên 3V3 và 5V.

1) Bộ điều chỉnh có thể nối tiếp hoặc song song nhưng nó sẽ là bộ điều chỉnh 12V tạo ra phần lớn nhiệt nếu sử dụng regs tuyến tính nối tiếp. Nếu sử dụng các bộ chuyển đổi sau đó cung cấp chúng có thể hoạt động với đầu vào ở mức 24 V + thì song song có lẽ tốt hơn NHƯNG nếu bạn tìm thấy một bộ chuyển đổi 12V thực sự tốt và tắt các bộ chuyển đổi / LDO điện áp thấp khác từ đầu ra của nó thì điều này cũng sẽ hoạt động.

2) Tôi sẽ sử dụng bộ chuyển đổi và LDO tuyến tính (tùy chọn)

3) Tôi sẽ kết nối trực tiếp

4) Tôi không hiểu điểm này NHƯNG tôi cũng không thấy việc treo đồng hồ trên đầu ra là một vấn đề.

5) Thêm cầu chì trước bộ điều chỉnh nếu bạn phải nhưng có khả năng hầu hết các bộ điều chỉnh sẽ có bảo vệ quá dòng dễ dàng được thêm vào nếu không phải là nội tại của thiết bị. Tôi có thể muốn chạy USB từ mạch reg 5V của chính nó. Tôi cũng có thể muốn cung cấp một đường ray -9V (hoặc -12V hoặc -5V).

EDIT - Có lẽ tôi sẽ đặt một đèn LED trên mỗi đầu ra