電源設計-複数の電圧レギュレータ

私は小さなプロジェクト、ブレッドボード、arduinoなどに電力を供給するためのベンチトップDC電源を設計しようとしています。これは私が欲しいもののリストです：

• 24V、12V、9V、5V、および3.3Vの固定電圧レール
• 編集：現在の要件：1Aは大丈夫、2Aは私が満足し、私が使用しているラップトップの電源ブリック（以下を参照）から提供されるフル3Aに近いところは素晴らしいでしょう。
• 〜0V〜〜24Vの可変電圧レール
• 可変レールでのパルス幅変調
• 可変レール上の電圧計パネル
• 電源オンインジケータLED
• USBデバイスを充電するためのUSBポート
• （PWMを使用して誘導性負荷に電力を供給する過渡電圧スパイク、調整可能なPWM周波数範囲などを処理するための選択可能な方法など、この質問に関連しないその他のもの）

3Aを出力できる240V AC〜24V DCラップトップ電源ブリックを使用します。

必要な電圧を生成するために、各レールにリニア電圧レギュレータを使用し、それぞれが電源ブリックから24v入力を取得する予定です。意図したセットアップの概要を以下に示します。

使用するPWM回路は、12Vレールから給電されます。USBポートは5Vレールから外れます。電源インジケータLED（図示せず）は、おそらく3.3Vレールから外れます。

私の質問は次のとおりです。

1. 電圧レギュレーターは並列である必要があると仮定しています。それぞれが完全な24V入力を取りますが、いくつかの入力と出力の間には大きな差があります（24Vから3.3Vなど）。最初のレギュレータの12V出力が5Vレギュレータなどに供給する9Vレギュレータに供給するようにそれらを直列に配置することを考えましたが、上の図の各レギュレータブロックの回路は電流を分割し、私を残します低電圧レールの3A最大入力はほとんどありません。これは正しいです？また、示されているように並列配置に必要な電圧を大きく下げると、直列よりも多くの熱が発生すると想定していますが、各レギュレータには素敵なヒートシンクがあり、少なくともファンまたは換気用の穴が2つあります。
2. 可変電圧レールは、可変電圧レギュレーター（LM350）へのポテンショメーターで制御されます。固定電圧レールに異なる固定電圧レギュレータを使用する必要がありますか、それともLM350を使用し、固定抵抗またはトリムポットで出力を設定する必要がありますか？
3. 私はすでに出力24Vを使用しているラップトップの電源ブリックとして、24Vレールの出力端子に直接配線する必要がありますか、またはそこに電圧レギュレータも配置する必要がありますか？理想的には、24vから24vを調整するポイントはないはずですが、ラップトップの電源ブリックからの電圧の信頼性はわかりません。あなたが正確にあなたが入れたレギュレータから抜け出すことができるかどうかさえわかりません-途中でいくらかの電圧が降下しなければなりません。必要に応じて、一定の24V出力を確保できる別の方法はありますか？
4. 誰かが電圧計をpsuに接続するチュートリアルをどこかで見ましたが、PSUの内部から直接電力を引き出すのではなく、9vバッテリーとリレーを使用して電圧計に電力を供給する方法を説明しました。これをすべきですか？私が読んだチュートリアルには理由がありませんでした。上で述べたように、私は12Vレールから電力を引き出すつもりでした。
5. 電源の設計に不可欠と考えられるものが欠けていますか？どんな種類の安全機能がありますか？LM350の定格は3Aであり、過電流保護が組み込まれています。また、各レールにヒューズを追加します。これは、外部負荷内で短絡が発生した場合に適切ですか（例：配線不良のブレッドボードなど）

スイッチャーの方が効率の点で優れた選択肢であることに他の人も同意しますが、経験が浅い場合は対処がやや複雑になる可能性があり、すぐには明らかではない奇妙な効果がたくさんあります（プリチャージシンク、ビート周波数など）、人生を困難にする可能性があります。消費電力を把握し、各レールが供給できる電流量を把握していると仮定して、リニアがうまく機能する場合は、それらに固執します（少なくとも最初のパスでは）。

調整可能なレールで可変振幅の方形波出力を達成しようとしている場合、チョッピングによりメインの24Vレールにノイズが発生し、他のレールに現れる可能性があります。メイン24Vレールとレギュレーター入力の間にLCフィルターを配置して高周波アイソレーションを提供することができます。おそらく、調整可能なレギュレーター出力に追加の容量が必要になります（バルク電解コンデンサと低インピーダンスセラミック）。鋭い方形波エッジ。

1、5）スキームにはいくつかの危険があります。

リニアレギュレータの消費電力は

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

これは、特に低出力レールの場合に重要です。78xxタイプのレギュレータには、約125°Cの熱保護機能が組み込まれており、接合部から空気への熱抵抗が65°C / Wです。熱管理は困難になります。

$I^2 \cdot t$

2）ボートに浮かぶものは何でも。

4）メーターは大きな負荷ではありません。レールの1つを使用するだけです。

3）正しい-すべてのレギュレーターにはヘッドルーム要件があります。最大24Vの出力が必要な場合は、直接接続する必要があり、ブリックが提供する本質的な保護に依存する必要があります。

現在の出力要件については触れていませんが、最大の問題は消費電力であり、12V、9V、5V、3V3のスイッチングレギュレーターを使用することを検討し、必要に応じて13V、10Vを生成することをお勧めします。 6Vなど、低ドロップアウト（LDO）リニアレギュレータを使用して、必要な最終電圧まで降下させます。

利点は、設計上の熱放散が大幅に減少し、特に3V3および5Vでより高い電流出力が得られることです。

1）レギュレーターは直列でも並列でも構いませんが、線形抵抗を直列で使用する場合、ほとんどの熱を生成するのは12Vレギュレーターです。24V +の入力で動作できるスイッチャーを使用する場合は、おそらく適切な12Vスイッチャーを見つけ、その出力から他の低電圧スイッチャー/ LDOをティーオフする場合は、並列接続の方がおそらく良いでしょう。

2）スイッチャーとリニアLDOを使用します（オプション）

3）直接配線します

4）この点を理解していませんが、出力にメーターが掛かっていることも問題ではありません。

5）必要な場合はレギュレーターの前にヒューズを追加しますが、ほとんどのレギュレーターはデバイスに固有ではない場合、過電流保護が簡単に追加される可能性があります。独自の5V reg回路からUSBを実行したくなるかもしれません。また、-9V（または-12Vまたは-5V）レールも提供したいと思うかもしれません。

編集 -私はおそらく各出力にLEDを置くと思います