Zasilacz laboratoryjny 0-25V/1A, cyfrowa regulacja, jak uzyskać regulację od 0 V?

Cześć, proszę o pomoc/wskazówkę do mojego projektu. Muszę wykonać zasilacz laboratoryjny, który będzie zasilany napięciem 30-50 V DC, a na wyjściu musi mieć regulowane napięcie 0-25 V z ograniczeniem prądowym do 1 A. Regulacja musi się odbywać cyfrowo poprzez mikrokontroler i DAC, więc potencjometry niestety nie wchodzą w grę. Pomysłem było zastosowanie przetwornicy impulsowej jako pierwszy stopień, a potem za nią dać LDO. Przetwornica będzie śledzić napięcie na LDO z uwzględnieniem dropoutu, plus lekki margines. Sterowanie, jakie zastosowałem, to podłączenie do dzielnika ustalającego napięcie sygnału z DAC poprzez kolejny rezystor (https://www.fischl.de/dcdccontrol/) - tutaj jest link jak to sterowanie działa. Problemem jest dla mnie uzyskanie 0 V na wyjściu, ponieważ chciałem uniknąć budowy LDO z elementów dyskretnych, ale prawie wszystkie układy scalone nie schodzą poniżej swojego napięcia referencyjnego. Podłączyłem więc LDO LT3086 do ujemnego potencjału -2 V zamiast do masy, aby przesunąć jego referencję i móc uzyskać tę regulację od 0 V na wyjściu. Tutaj właśnie mam pytanie: czy tak w ogóle można zrobić? Czy taki układ będzie działać? Czy to ujemne napięcie nie będzie powodować jakichś problemów już w rzeczywistym układzie? Przesymulowałem wstępnie układ z załącznika i wygląda jakby działał, poza faktem, że na początku napięcia wyjściowe przetwornicy i LDO spadają poniżej 0 V (stąd też te diody na ich wyjściach D2 i D3, aby ograniczyć ten spadek do około tych -200 mV). Tylko właśnie nie wiem, jak na przykład to będzie przy zmianach z 25 V na 2 V, itp., czy nie będą tam płynąć jakieś wsteczne prądy lub czy w ogóle ten układ to wytrzyma. Powinienem dalej iść w ten pomysł? Czy może potrzebuje on jeszcze jakieś poprawki, albo w ogóle nie ma sensu i lepiej zbudować to LDO z elementów dyskretnych? A jeśli tak, to czy ktoś ma może jakieś sprawdzone źródło wiedzy: filmik/książkę/dokument, jak takie LDO zaprojektować? Moje doświadczenie z projektowaniem jest małe, a to jest mój taki pierwszy większy projekt, więc proszę o wyrozumiałość :)

Zamieszczam zdjęcie układu oraz plik schematu z LTspice


AI: Jak dokładnie generujesz to ujemne napięcie -2 V, które podłączasz do pinu GND LT3086? Jaka jest jego wydajność prądowa i czy jest ono dobrze stabilizowane względem masy głównej układu?
Na razie nie mam jeszcze wygenerowanego tego napięcia, w symulacji daję je jako źródło pulse. Planowo byłoby ono z przetwornicy albo stabilizatora. Musiałbym uzyskać to napięcie z tych dostępnych 30-50 V na wejściu.
AI: Czy miałeś już okazję przetestować ten układ w praktyce (na płytce prototypowej), czy na razie opierasz się tylko na symulacjach? Jeśli testowałeś, to czy pojawiły się jakieś konkretne problemy (np. niestabilność, nagrzewanie, uszkodzenia elementów)?
Na razie jest to w fazie symulacji, stąd właśnie moje obawy o układ rzeczywisty, bo w symulacji może to działać, a w rzeczywistości już niekoniecznie. Też właśnie nie wiem, jak to zaprojektować, żeby było dobrze i żeby układ rzeczywisty się nie spalił.

fwmatlas1301 napisał:

Sterowanie jakie zastosowałem to podłączenie do dzielnika ustalającego napięcie sygnału z DAC poprzez kolejny rezystor (https://www.fischl.de/dcdccontrol/) tutaj jest link jak to sterowanie działa.

Jakbyś przeanalizował jak to działa odkrył byś że w tym układzie z trzecim rezystorem można uzyskać 0V na wyjściu mimo tego że napięcie na nóżce feedback czy set jest ustalone i większe od zera. Inaczej mówiąc nie trzeba rozwiązywać problemu wystarczy zauważyć że on nie istnieje

fwmatlas1301 napisał:

Muszę wykonać zasilacz laboratoryjny który będzie zasilany napięciem 30-50 V DC a na wyjściu musi mieć regulowane napięcie 0-25 V z ograniczeniem prądowym do 1 A.

Dla siebie czy to zadana praca ?

>>21796829 To zadana praca ze szkoły

Dodano po 3 [minuty]:

>>21796824 Okej faktycznie nie wiedziałem, że można tak zrobić muszę spróbować, ale tak poza tym to podejście jest w porządku? Iść dalej w tym kierunku czy może powinienem coś kompletnie zmienić w tym projekcie?

Ma to sens. Stosowałem podobną konstrukcję w pracy, nawet można sterować oba stabilizatory z jednego DACa

To jest dosyć zaawansowany projekt jak na prace szkolne. Z jednej strony to się chwali, a z drugiej trzeba mieć doświadczenie, żeby ogarnąć problemy które pojawią się w trakcie.

fwmatlas1301 napisał:

Muszę wykonać zasilacz laboratoryjny który będzie zasilany napięciem 30-50 V DC a na wyjściu musi mieć regulowane napięcie 0-25 V z ograniczeniem prądowym do 1 A. Regulacja musi się odbywać cyfrowo poprzez mikrokontroler i DAC więc potencjometry niestety nie wchodzą w grę.

Kazali to zrobić na przetwornicach impulsowych ?

>>21796967 W zasadzie to nie, ale na taki pomysł wpadłem jako pierwszy. Głównie chodzi o tę cyfrową regulację, dobrą sprawność oraz o szybką odpowiedź na skokową zmianę obciążenia.

Masz wykonać działający prototyp ?
Jeżeli dobrze czujesz przetwornice to rób na przetwornicach.

fwmatlas1301 napisał:

Głównie chodzi o tę cyfrową regulację

Można do typowego zasilacza wstawić cyfrową regulację napięcia i prądu.

>>21796994 Niestety, muszę wykonać działający prototyp, więc zależy mi na tym, żeby wszystko było dobrze przed zamówieniem płytki. Modyfikacja już działającego układu też nie wchodzi w grę, muszę wykonać od zera, jedynie mogę używać układów scalonych, dlatego zależało mi, żeby móc sterować tym scalakiem LDO w pełnym zakresie od 0-25 V, bo wtedy uniknąłbym robienia LDO na elementach dyskretnych i jeszcze miałbym od razu wbudowane ograniczenie prądowe oraz pomiar prądu. Sprawdziłem i faktycznie da się zejść do 0 V przy tym sterowaniu, które zastosowałem, ale poniżej jego napięcia referencyjnego sterowanie już nie jest liniowe. W zasadzie jedyna stabilna wartość wtedy to 0 V, a muszę mieć sterowanie w pełnym zakresie, dlatego coś myślałem o tym napięciu ujemnym albo może diodzie w szereg z wyjściem, żeby przesunąć to zero na wyjściu o ten spadek? Tylko wtedy ten spadek na diodzie musiałby być bardzo stabilny, żeby jego zmiany nie wpływały na ustawienia wyjścia.

fwmatlas1301 napisał:

Niestety, muszę wykonać działający prototyp, więc zależy mi na tym, żeby wszystko było dobrze przed zamówieniem płytki. Modyfikacja już działającego układu też nie wchodzi w grę,

Czyli realnie nie masz czasu na naukę, a nauka polega na poprawianiu błędów. Jeśli nie masz doświadczenia to na pewno projekt płytki przetwornicy będzie wyzwaniem, płytka może być zgodna ze schematem, a mimo to może działać źle. No ale masz przykłady od producenta którymi warto się kierować.

Zauważ że zawodowcy zawsze zakładają że będzie druga wersja płytki, jak bardzo nierozsądne jest założenie że początkujący, który dopiero się uczy, "musi" zrobić dobrze za pierwszym razem?

fwmatlas1301 napisał:

Sprawdziłem i faktycznie da się zejść do 0 V przy tym sterowaniu, które zastosowałem, ale poniżej jego napięcia referencyjnego sterowanie już nie jest liniowe.

Nie ma powodu żeby było nieliniowe. Sprawdź dokładnie.

fwmatlas1301 napisał:

Sprawdziłem i faktycznie da się zejść do 0 V przy tym sterowaniu, które zastosowałem, ale poniżej jego napięcia referencyjnego sterowanie już nie jest liniowe.

To bez znaczenia.
Kręcąc pokretłem ma się regulować.
W takim zasilaczu reguluje się do uzyskania wartośći na cyfrowym mierniku napięcia wyjściowego.
Prądu - na mierniku prądu.

Jest liniowo w całym zakresie, bo tak dyktują prawa teorii obwodów, układ trzech rezystorów nie może być nieliniowy. (W środku scalaka jest źródło prądowe 50uA ale ono pracuje przy stałym napięciu 400mV więc można je potraktować jak rezystor.) Oczywiście trzeba sprawdzić na rzeczywistym układzie LT3086, czy poniżej 0,4V wszystko w nim działa jak powinno.

W symulacji wygląda to tak: