Можете ли вы разделить мощность между двумя регуляторами напряжения?

8

Для того, чтобы подавать больше энергии в цепь. Вы можете разделить мощность между двумя регуляторами напряжения, параллельно?

Может ли это пересилить один из регуляторов напряжения?

Ashitakalax
источник
2
Я не достаточно компетентен в этой области, чтобы публиковать полный ответ, но я знаю, что, несмотря на общее "нет", эти ответы дают некоторые регуляторы. Регуляторы LT3080 и LT3083 имеют страницы в техническом описании, описывающие, как правильно их распараллелить для увеличения текущих возможностей.
exscape
1
@exscape - LT3080 ничего особенного в этом нет. Многие регуляторы со штырем для установки выходного напряжения могут это сделать. Как и популярный LM317, смотрите мой ответ ниже.
Стивенвх
@stevenvh: LT3080 имеет жесткие допуски на свой выход, поэтому вы можете использовать резисторы с более низким значением, чем с другими, без добавления операционного усилителя. Очевидно, что между платой и стоимостью есть компромиссы (так как это более новая неуниверсальная часть) и т. Д.
Fizz

Ответы:

5

Просто дополнение к тому, что сказали другие.

То, что вы говорите, очень часто делается с помощью переключающих преобразователей. Я бы сказал, что все современные материнские платы включают в себя многофазные переключающие преобразователи (обычно многофазные понижающие преобразователи с 3 или 4 фазами), что подразумевает именно то, о чем вы спрашиваете: параллельное подключение регуляторов напряжения.

Позвольте мне объяснить идею с одной против трех фаз.

Сначала один этап . Представьте себе (однофазный) синхронный понижающий преобразователь, такой как на следующем рисунке.

1-фазный синхронный понижающий преобразователь

Вы хотите сделать Vo постоянным, независимо от Io и Vi (так, стабилизируйте Vo). Вам нужна система обратной связи. Эта система считывает Vo, сравнивает его с целевым напряжением и использует напряжение ошибки для увеличения или уменьшения управляющего сигнала, который обычно является рабочим циклом ШИМ-сигнала. Сигнал ШИМ (t) вместе с его дополнительным (1-ШИМ (t)) используется для управления управляемыми переключателями.

Предположим, что период сигналов ШИМ равен T. Каждый период имеет ОДНУ выборку сигнала коррекции (управляющего сигнала), который является рабочим циклом. Другими словами: в течение каждого периода T мы можем корректировать Vo только один раз . Много вещей может произойти с Vo за этот промежуток времени. Однако мы можем применить к нему только одну поправку за период.

Теперь три этапа . Представьте, что у вас есть трехфазный синхронный понижающий преобразователь, показанный на следующем рисунке.

3-фазный синхронный понижающий преобразователь

Цель та же. Вы хотите сделать Vo постоянным, независимо от Io и Vi. Опять же, вам нужна система обратной связи. Представьте себе, что, как и в однофазном случае, каждый отдельный понижающий преобразователь управляется сигналом ШИМ. Однако три сигнала ШИМ не идентичны. Они имеют независимые рабочие циклы и некоторые фиксированные разности фаз между ними. Для N фаз разность фаз между соседними преобразователями составляет . Итак, для трех фаз разность фаз составляет 120º. Отдельные ШИМ-сигналы «запускаются» в разные моменты времени внутри периода Т, и каждый ШИМ-сигнал имеет свой собственный независимый рабочий цикл. Если мы выберем Vo в 3 раза больше первоначальной скорости и сделаем так, чтобы каждый из этих трех рабочих циклов зависел от соответствующей выборки Vo, у нас будет не одна, а три возможности360ºN, чтобы исправить Vo, внутри каждого временного интервала Т. Другими словами. Трехфазный синхронный понижающий преобразователь может в три раза быстрее реагировать на изменения Vo, Io и Vi. И это можно сделать с помощью отдельных преобразователей, которые являются «медленными», как в однофазном случае! Одинаково медленные транзисторы и одинаково длинные постоянные времени. Одинаковые частоты переключения и, следовательно, одинаковые (общие) потери на переключение. Итак, это одно из ключевых преимуществ. Время реакции в три раза короче.

Другое ключевое преимущество включает пульсации на выходе (напряжение и ток). Всякий раз, когда N рабочих циклов равны (или близки) к 1 / N, пульсации на выходе равны нулю (или близки к ним) !! Если это условие выполняется, сумма трех токов индуктивности является плоской постоянной, и поэтому выход имеет нулевую пульсацию. Если преобразователи спроектированы так, что они будут работать в окрестности этих рабочих точек, большую часть времени выход будет иметь пульсацию, намного меньшую, чем в однофазном случае. Низкая пульсация на выходе означает меньший шум, связанный с аналоговыми величинами, и, вообще говоря, легче удовлетворить жесткие требования пульсации.

По этой же причине пульсация тока через входной конденсатор также значительно снижается. Рядом с этими рабочими точками входной ток, а не импульс шириной T / N, будет чем-то близким к постоянному.

Конечно, еще одним преимуществом является то, что каждый отдельный преобразователь должен нести только 1/3 среднего выходного тока, но это не потому, что он многофазный, а просто потому, что он равен «3 параллельно».

Таким образом, преимущества N-фазных многофазных коммутаторов:

  • Время реакции в N раз короче (быстрее) без необходимости в частоте переключения в N раз выше (с увеличением потерь на переключение, которые это может вызвать).

  • Выходная пульсация может быть близка к нулю.

  • Пульсация тока на входном конденсаторе также значительно снижается.

  • (Плюс преимущества параллельного включения N переключающих преобразователей).

Преимущества параллельного включения N переключающих преобразователей:

  • Детали в каждом отдельном преобразователе должны нести 1 / N тока в корпусе с одним преобразователем.

  • Потери тепла распространяются на большую площадь.

Итак, чтобы ответить на ваш вопрос: да, некоторые виды регуляторов напряжения действительно подключены параллельно (и очень часто), так что у нас есть все эти преимущества.

Смотрите также раздел «Многофазный бак» на этой странице .

Telaclavo
источник
Я проектирую преобразователи напряжения для диапазона в несколько тысяч ватт, и вы забыли упомянуть, что я считаю самым большим преимуществом многофазных сопротивлений в этом диапазоне мощности: уменьшенный пульсационный ток на входной крышке, который часто составляет 5 или 10 раз выше, чем текущая пульсация на выходной кепке на доллар. (Повышение противоположно) Найти кепку с пульсационным током 150А непросто :)
Натан Вибе
Кстати, вы на самом деле используете управление в режиме напряжения в многофазных шинах (т. е. прямое управление с обратной связью по рабочему циклу, как вы, похоже, предлагаете)? Я всегда обнаруживал, что режим тока работает намного лучше, потому что он заботится о фазовых токах, которые хотят разойтись из-за незначительных различий в компонентах в каждой фазе. Кроме того, ограничение тока одного цикла это хорошо ...
Натан Вибе
@NathanWiebe Я согласен, что снижение пульсаций тока на входной крышке является большим преимуществом на этих уровнях тока. Было уже поздно, я забыл об этом и только что отредактировал. Однако это не главное преимущество во всех случаях. Например, мы разработали многофазные преобразователи, чтобы генерировать переменный источник питания, который максимизирует эффективность РЧ-усилителя мощности при использовании сигналов LTE. Мы использовали GaAs MOSFET для переключения на 50 МГц и создания различных источников питания с очень высокой пропускной способностью.
Телаклаво
@NathanWiebe (продолжение) В этих случаях ограничивающим фактором является частота. Вы хотите, чтобы ваш конвертер реагировал как можно быстрее, а вы просто не можете, не используя многофазный режим. Так, в тех приложениях, что выгода ключ один.
Телаклаво
8

Распараллеливание регуляторов напряжения не очень хорошая идея. Не. Регуляторы имеют допуски. В LM7812 выходном напряжении «сек может быть в любом месте между 11.5V и 12.. И регуляторы напряжения имеют низкое выходное сопротивление, чем ниже, тем лучше. Для LM7812 это 18м (что даже не так хорошо). Если один регулятор выдает 11,5 В, а другой 12,5 В, то протекает ток 27 А (!). Очевидно, что устройство не может справиться с этим, и оно активирует свою защиту от перегрузки по току. Ω

Однако некоторые регуляторы лучше подходят для этого. LM317 имеет регулировки вход , который позволяет управлять выходным напряжением более точно.

введите описание изображения здесь

Выходные напряжения в этой цепи будут ближе друг к другу, чем допуск на LM7812. Тем не менее, обратите внимание, что последовательные резисторы используются для ограничения тока из-за разности напряжений.

То, что вы, вероятно, могли бы сделать, это питание различных частей цепи с помощью различных регуляторов напряжения. Пока между источниками питания нет пути с низким сопротивлением, это не должно вызывать проблем.

stevenvh
источник
5

В целом, особенно если это линейные регуляторы, это не очень хорошая идея. К счастью, у каждого регулятора будет немного отличное представление о том, каким должно быть выходное напряжение. Тот, у кого более высокое значение, в итоге получит большую часть тока. Это также может вызвать колебания двух регуляторов.

Чтобы получить лучшее распределение тока, вы можете подключить резистор последовательно с выходом каждого регулятора, но это затем увеличивает полное сопротивление выходного напряжения.

Некоторые переключающие регуляторы могут работать параллельно, если они предназначены для этого, но если то, что у вас есть, не указано для этого, вы должны предположить, что оно не будет работать. Если эти регуляторы содержат ограничение тока, то оно тоже может работать. В худшем случае один берет весь ток, пока не достигнет своего предела, затем другой берет остаток тока. Однако может быть сбой, и оба регулятора могут колебаться, когда один из них переключается между режимом тока и напряжения. Большинство голых «регуляторов» в любом случае не имеют ограничения по току.

Олин Латроп
источник
1

Как правило, нет (это не сработает), без специальной разработки механизма, который обеспечит их совместное использование током. Линейные регуляторы не разделяют хорошо. Если у вас есть настоящий регулятор переключения режима тока, то одно устройство, скорее всего, будет проводить большую часть / весь ток до своего номинального значения, а другое начнет подачу питания после этой точки, но я бы не рекомендовал намеренно оставлять регулятор на своем пределе тока если это не было сделано для этого. Короче говоря, вам действительно нужно спроектировать / купить регулятор большего размера.

Натан Вибе
источник