Diseño de fuente de alimentación programable: Problemas con la carga variable y la estabilidad del voltaje

TL; DR : ¿Cómo puedo estabilizar/regular un voltaje de salida proveniente de un DAC y usarlo para impulsar una carga?

Buscador web/merodeador desde hace mucho tiempo, póster por primera vez.

He estado diseñando una estación de prueba automatizada para el trabajo, y se ha convertido en un proyecto favorito mío en el que paso mucho tiempo fuera del trabajo. Supongo que eso sucede cuando tus pasatiempos y tu trabajo se mezclan. Estoy aprendiendo toneladas, pero obviamente todavía tengo mucho que aprender.

El objetivo es ejecutar uno de nuestros productos a través de una serie de pruebas de regresión. Uno de los requisitos es la potencia ajustable (programable). Lo único es que diseñé esto para probar simultáneamente n número de unidades (actualmente 8). Por lo tanto, comprar un suministro programable para cada uno está fuera de discusión, sin mencionar las limitaciones de espacio. Con ese fin, diseñé el sistema para que tuviera una placa de control principal, que puede emitir comandos a un número teóricamente ilimitado de "tarjetas", que contienen el hardware (DAC, pestillos, etc.) necesario para recordar el estado que la placa le indicó. en cuanto a nivel de potencia, nivel adc, entradas, etc...

Estoy manejando la sección de potencia programable con un DAC de 8 bits de alto voltaje hecho de transistores. Esto puede estar en cualquier lugar entre 0 y 90 V CC. Típicamente 12-24V. Esta parte funciona sorprendentemente bien y es muy precisa con pasos de ~100mV. Echa un vistazo al enlace de simulación en la parte inferior de esta publicación. Los divisores de resistencia son para evitar que se exceda la clasificación máxima de Vgs de los transistores y al mismo tiempo mantenerlos saturados.

El único problema aquí es usar ese voltaje para impulsar una carga. Debido a que esta es una red de resistencias, es realmente muy sensible a los cambios de impedancia. La mejor solución que he encontrado hasta ahora es usar un par doble sziklai (simulación en la parte inferior de la publicación). Esto funciona razonablemente bien e impulsa la carga, pero tiene algunos problemas.

• Pequeñas corrientes desactivan el par y los picos de voltaje de salida al máximo. El dispositivo bajo prueba puede consumir entre 0.5ma y 500mA. Tuve que agregar una resistencia (R1 en la siguiente imagen) para asegurarme de que los transistores permanecieran encendidos.
• El voltaje de salida es tremendamente inestable. Es excelente cuando solo consume decenas de miliamperios, pero cuando el consumo de corriente aumenta a 300-500 mA, el voltaje de salida puede caer a veces en 2 voltios completos.

Podría lidiar con este problema usando retroalimentación para ajustar el voltaje continuamente (tengo una línea para leer el voltaje establecido), pero realmente me gustaría encontrar una manera de hacer que esto funcione sin ningún truco.

Probé otros métodos para hacer que esto funcione, como el regulador LM317T con potenciómetro digital para control, bucks programables, pero no puedo encontrar ninguna combinación de dispositivos que funcione tanto dentro del consumo de corriente como en los niveles de voltaje.

Entonces, con todas las cosas largas fuera del camino, ¿hay alguna manera de estabilizar el voltaje aquí o estoy totalmente fuera de lugar con este diseño?

Simulaciones Falstad:

• CAD

• pareja sziklai