Schaltregler Step Down mit Mikrocontroller Steuern / Regeln

[Simon W. (wysi)]

Hallo zusammen

Für die Entwicklung eines Netzgerätes habe ich konzeptionelle Fragen.

Vorgaben:

Eingangsspannung = 24V DC (fest, wenn notwendig auch höher möglich, von 
galvanisch getrenntem 230V AC Schaltnetzteil)
Maximaler Eingangsstrom = 4A

Ausgangsspannung = 1 bis 22V DC (am besten von 0V bis 22V)
Ausgangsstrom = 0 bis 3A (am besten Kurzschlussfest und 3A bis 0V 
hinunter)

Topologie: Schaltnetzteil (Step-Down, Buck-Converter)

Der Ausgang des Schaltnetzteiles soll von einem Mikrocontroller 
eingestellt werden. Strom und Spannung sollen variabel über den 
Mikrocontroller vorgegeben werden könne. Der Mikrocontroller misst den 
Ausgangsstrom über einem Shunt. Der Ausgang soll Strombegrenzt werden 
können oder nach einer vorgegebenen Kennlinie (Spannung abhängig von 
Strom) geregelt werden.


Folgende Konzepte sind mir in den Sinn gekommen:

- Schaltregler IC mit internem oder externem Schalt-Transistor. Der 
Schaltregler hat einen Feedback-Pin, auf welchen die Ausgangsspannung 
mit einem Spannungsteiler zurück geführt wird. Der Mikrocontroller gibt 
über eine gefilterte PWM (und einen Widerstand) einen Offset auf den 
Feedback-Pin. Damit kann der Mikrocontroller die Ausgangsspannung 
einstellen. Die Strom-Regelung erfolgt in dem der Mikrocontroller, 
abhängig vom gemessenen Strom, die Spannung am Feedback-Pin ändert.
Probleme: Beeinflussung des Feedback-Pins ist für die Regelung des 
Schaltreglers nicht unproblematisch. Um eine einstellbare 
Konstantstrom-Quelle zu realisieren ist die Mikrocontroller-Regelung 
eventuell zu langsam. Bei Kurzschluss könnte die Regelung nicht 
funktionieren oder zu langsam sein. Eine analoge Regelung wäre 
sinnvoller. Aber wie kann bei dieser der Strom und die Spannung variabel 
eingestellt werden, ohne den Regelkreis des Schaltregers zu stören?

- Bessere Variante: Schaltregler mit Steuer-Eingänge für den Soll-Wert 
von Spannung und Strom (Maximal-Wert/ Strombegrenzung). Dies beiden Pins 
sollten über eine analoge (gefilterte PWM) Spannung eingestellt werden 
könne.
Der Mikrocontroller passt die Sollwerte für Spannung und Strom abhängig 
von der gespeicherten Kennlinie an.
Welche Schaltregler IC gibt es für diese Anforderungen (mit Analog-Wert 
steuerbare Strom- und Spannungs- Begrenzung) ?

- Schaltregler mit digital steuerbaren Strom- und Spannungs- Begrenzung 
verweden. (SPI Eingang)
Welche Schaltregler IC gibt es für diese Anforderungen (mit Analog-Wert 
steuerbare Strom- und Spannungs- Begrenzung) ?

- Schaltregler mit Mikrocontroller als Regler bauen. Der Mikrocontroller 
steuert den Leistungsschalter direkt über einen Treiber. Der gesammte 
Regelkreis funktioniert in Software.

Ich denke, ein Schaltregler-IC funktioniert schneller stabil und 
sicherer in Bezug auf Übertemperatur und Überlast, als ein selbst 
gebauter Mikrocontroller-Schaltregler (letzte Variante). Deshalb 
bevorzuge ich die ersten drei Varianten.

Vielen Dank für eure Inputs.

Simon