Construcción de una fuente de alimentación de banco controlada digitalmente usando un AVR

Hay dos formas posibles de ir aquí: regulador lineal vs conmutador , también conocido como SMPS (Fuente de alimentación de modo de conmutación).

Lineal
Esta es la solución de la vieja escuela, y para una fuente de alimentación variable tiene 1 gran inconveniente: la disipación de energía . Si tiene un voltaje de entrada lo suficientemente alto para suministrar 25 V (por ejemplo, 27 V), tendrá que disipar mucha energía si su salida está configurada en 1 V y consume 1 A. Disipación: 26V x 1A = 26W. No hay nada en contra de los reguladores integrados como el LM317 . Esto puede proporcionar 1,5 A desde 1,2 V hasta más de 30 V. El LM317 funciona configurando su voltaje de salida a 1,2 V más alto que su adjentrada. Entonces, todo lo que tiene que hacer es tomar un DAC y colocar su salida en la adjentrada del LM317. La mayoría de los DAC no emiten voltajes altos como 30 V, pero eso se puede lograr colocando un amplificador operacional simple entre DAC y LM317:

Sobre la disipación interna . El LM317 existe en el antiguo paquete TO-3 que, cuando se monta en un disipador térmico decente, permitirá una disipación de unas pocas decenas de vatios. Pero usted puede hacer que sea menos derrochador. Si tiene un transformador con varias tomas para diferentes voltajes, puede cambiar con relés entre los voltajes de entrada según el voltaje de salida requerido. Eso es algo que se puede hacer de forma automática, ya que después de todo estás usando un microcontrolador.

Para controlar la limitación de corriente, puede usar la medición de corriente del lado alto :

Puede usar un ADC para convertir el valor analógico medido en digital y compararlo en el microcontrolador con un valor establecido; si excede este valor, puede apagar la salida. Tendrías que resetear la fuente de alimentación para activarla de nuevo, hacerlo automáticamente no funcionará porque oscilaría entre apagado y sobrecarga.
Alternativamente, puede hacer la limitación de corriente fuera del microcontrolador, usando un comparador para comparar el valor medido con un valor establecido (salida de un segundo DAC). El comparador puede bajar la adjentrada del LM317 cuando hay una sobrecarga.

SMPS
Una solución SMPS en general tiene una eficiencia mucho mayor que un regulador lineal, pero siempre está optimizada para cierto voltaje de entrada y salida y una corriente de salida determinada. Si usa un SMPS con una salida variable, la eficiencia puede ser de hasta el 90 % para el voltaje de salida óptimo, pero caer al 60 % o menos con voltajes de salida muy bajos. El diseño de PCB también es crítico, tanto por la eficiencia como por EMI (interferencia electromagnética).

Especialmente si puede encontrar un transformador con varias salidas, optaría por el enfoque lineal.

edit
Dado que tiene poca práctica con la electrónica analógica, creo que es mejor comenzar con una placa de microcontrolador y construir sobre eso, paso a paso. Arduino es la palabra del día, pero no sé cómo son con entrada y salida analógica.
Usted dice con razón que la interfaz de usuario de tux-dingus deja mucho que desear. Usaría un codificador rotatorio para establecer el voltaje. Puede hacerlo dinámico, es decir, pasos finos cuando gira lentamente, pasos más grandes cuando gira rápido. Puede usar un segundo codificador para configurar el limitador de corriente, o usar el mismo, y cambiar entre modos presionándolo (la mayoría de los codificadores rotatorios se combinan con un botón). De esta forma y con un DAC ya puedes crear un voltaje analógico; esto facilitará el próximo paso de incorporar las partes de potencia real.

Aquí hay una forma más sofisticada de hacerlo, y hay más información de diseño disponible. No necesitará la corrección del factor de potencia con su nivel de potencia más bajo. Puede obtener más información en los foros de Microchip.

Si tiene un regulador con un voltaje de referencia fijo, puede ajustar el voltaje de salida simplemente usando un potenciómetro programable. Por ejemplo, un MAX5387LAUD+ te permitirá variar la resistencia entre 0 y 10k en 256 pasos usando el control I2C. El control I2C es fácil de generar desde la parte AVR, especialmente si se usa Arduino IDE con la biblioteca Wire. Con una resistencia de 250 ohmios entre la salida y la referencia, y el potenciómetro entre la referencia y la tierra, terminará con un rango de 1,25 a 26,5 voltios, suponiendo que el regulador pueda llegar tan lejos y que pueda enfriarlo. Además: es una pieza de montaje en superficie, por lo que tendrá que soldarla al estilo de "bicho muerto" o hacer una PCB.

http://hojas de datos.maxim-ic.com/en/ds/MAX5387.pdf

Para la medición de corriente, desea medir la caída de voltaje en una resistencia muy pequeña y muy precisa. Algo así como 0,1 ohmios, o incluso 0,03 ohmios (aunque las pérdidas en las juntas de soldadura comienzan a convertirse en un problema allí...) La caída, en ohmios, es I-times-R, por lo que 0,1 voltios por 1 amperio en 0,1 ohmios, que se disipará 0,1 vatios Use una resistencia de 5 W y pueda ir a 7 amperios :-) (La potencia es I-squared-R). Debido a que la caída es pequeña, es posible que desee un opamp a través de la resistencia con algunos múltiplos para que sea fácil de medir usando un entrada analógica en el AVR. Si encuentra que el amperaje consumido es más alto de lo que desea, reduce el voltaje hasta que esté dentro del límite. Puede hacer esto con electrónica analógica, para una respuesta ultrarrápida, o usando un bucle de control en el AVR, si lo ejecuta lo suficientemente rápido.

Hace un tiempo, estaba pensando exactamente en lo mismo que usted, hasta que especifiqué todo lo que se necesitaría para construir un suministro sólido, confiable y seguro con los tres rieles y la cantidad de voltaje/corriente que querría en una caja robusta. - y luego dije "al diablo" y compré un suministro barato de tres rieles de China :-)

Hasta ahora funciona bien y puedo continuar con los proyectos en los que realmente quiero trabajar.