Pouvez-vous partager l'alimentation entre deux régulateurs de tension?

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Afin de fournir plus de puissance à un circuit. pouvez-vous partager la puissance entre 2 régulateurs de tension, en parallèle?

Cela peut-il surpasser l'un des régulateurs de tension?

Ashitakalax
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Je ne suis pas vraiment assez compétent dans le domaine pour publier une réponse complète, mais je sais que malgré le «non» général que ces réponses donnent, certains régulateurs peuvent le faire. Les régulateurs LT3080 et LT3083 ont tous deux des pages dans la fiche technique décrivant comment les paralléliser correctement pour augmenter la capacité actuelle.
exscape
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@exscape - Le LT3080 n'a rien de spécial à cet égard. Beaucoup de régulateurs avec une broche pour régler la tension de sortie peuvent le faire. Comme le populaire LM317, voir ma réponse ci-dessous.
stevenvh
@stevenvh: le LT3080 a des tolérances serrées sur sa sortie, vous pouvez donc utiliser des résistances de valeur inférieure à celles des autres, sans ajouter d'opamp. Il y a évidemment des compromis entre l'espace de la carte et le coût (car c'est une partie non générique plus récente) etc.
Fizz

Réponses:

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Juste un complément à ce que d'autres ont dit.

Ce que vous dites est très commun, avec des convertisseurs de commutation. Je dirais que toutes les cartes mères modernes incluent des convertisseurs de commutation polyphasés (généralement, des convertisseurs buck polyphasés, avec 3 ou 4 phases), ce qui implique exactement ce que vous demandez: connecter des régulateurs de tension en parallèle.

Permettez-moi d'expliquer l'idée en une ou trois phases.

Tout d'abord, une phase . Imaginez un convertisseur abaisseur synchrone (monophasé), tel que celui de la figure suivante.

Convertisseur abaisseur synchrone monophasé

Vous voulez rendre Vo constant, indépendamment de Io et Vi (donc, stabiliser Vo). Vous avez besoin d'un système de rétroaction. Ce système lit Vo, le compare à une tension cible et utilise la tension d'erreur pour augmenter ou diminuer un signal de commande, qui est généralement le rapport cyclique d'un signal PWM. Le signal PWM (t), ainsi que ses signaux complémentaires (1-PWM (t)), sont utilisés pour piloter les interrupteurs commandés.

Disons que la période des signaux PWM est T. Chaque période a UN échantillon du signal de correction (le signal de commande), qui est le rapport cyclique. Autrement dit: pendant chaque période T, on ne peut corriger Vo qu'une seule fois . Beaucoup de choses peuvent arriver à Vo à l'intérieur de cet intervalle de temps. Cependant, nous ne pouvons lui appliquer qu'une seule correction, par période.

Maintenant, trois phases . Imaginez que vous ayez le convertisseur abaisseur synchrone triphasé illustré dans la figure suivante.

Convertisseur abaisseur synchrone triphasé

Le but est le même. Vous voulez rendre Vo constant, indépendamment de Io et Vi. Encore une fois, vous avez besoin d'un système de rétroaction. Imaginez que, de manière similaire au cas monophasé, chaque convertisseur abaisseur individuel est contrôlé par un signal PWM. Cependant, les trois signaux PWM ne sont pas identiques. Ils ont des cycles d'utilisation indépendants et certaines différences de phase fixes entre eux. Pour N phases, la différence de phase entre les convertisseurs adjacents est . Ainsi, pour trois phases, la différence de phase est de 120º. Les signaux PWM individuels "démarrent" à différents instants, à l'intérieur de la période T, et chaque signal PWM a son propre rapport cyclique indépendant. Si nous échantillonnons Vo à 3x le taux d'origine et faisons dépendre chacun de ces trois cycles d'utilisation d'un échantillon correspondant de Vo, nous n'avons pas une, mais trois opportunités360ºN, pour corriger Vo, à l'intérieur de chaque intervalle de temps T. En d'autres termes. Le convertisseur abaisseur synchrone triphasé peut réagir trois fois plus rapidement aux changements de Vo, Io et Vi. Et il peut le faire en utilisant des convertisseurs individuels aussi "lents" que dans le cas monophasé! Transistors tout aussi lents et constantes de temps tout aussi longues. Mêmes fréquences de commutation et donc mêmes pertes de commutation (totales). C'est donc un avantage clé. Le temps de réaction est trois fois plus court.

Un autre avantage clé concerne l'ondulation de sortie (tension et courant). Chaque fois que les rapports cycliques N sont égaux (ou proches) à 1 / N, l'ondulation de sortie est nulle (ou proche) !! Si cette condition est satisfaite, la somme des trois courants d'inductance est une constante plate, et donc la sortie a une ondulation nulle. Si les convertisseurs sont conçus pour fonctionner au voisinage de ces points de fonctionnement, la plupart du temps, la sortie aura une ondulation beaucoup plus faible que dans le cas monophasé. Avoir une ondulation de sortie faible signifie avoir moins de bruit couplé à des amplitudes analogiques et, d'une manière générale, être plus facile à satisfaire aux exigences d'ondulation serrées.

Pour la même raison, l'ondulation du courant à travers le condensateur d'entrée est également largement réduite. Près de ces points de fonctionnement, le courant d'entrée, au lieu d'être une impulsion de largeur T / N, sera quelque chose de proche d'une constante.

Bien sûr, un autre avantage est que chaque convertisseur individuel ne doit transporter que 1/3 du courant moyen de sortie, mais ce n'est pas parce qu'il est multiphasé, mais simplement parce qu'il est "3 en parallèle".

En résumé, les avantages des convertisseurs de commutation multiphasés à phase N:

  • Le temps de réaction est N fois plus court (plus rapide), sans avoir besoin d'une fréquence de commutation N fois plus élevée (avec l'augmentation des pertes de commutation que cela entraînerait).

  • L'ondulation de sortie peut être proche de zéro.

  • L'ondulation du courant au niveau du condensateur d'entrée est également largement réduite.

  • (Plus les avantages d'avoir N convertisseurs de commutation en parallèle).

Avantages d'avoir N convertisseurs de commutation en parallèle:

  • Les pièces de chaque convertisseur individuel doivent transporter 1 / N du courant dans le boîtier à un convertisseur.

  • Les pertes de chaleur sont réparties sur une plus grande surface.

Donc, pour répondre à votre question: oui, certains types de régulateurs de tension sont en effet connectés en parallèle (et très souvent), de sorte que nous avons tous ces avantages.

Voir aussi la section "Buck multiphasé", dans cette page .

Telaclavo
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Je conçois des convertisseurs de tension pour la gamme de plusieurs milliers de watts, et vous avez oublié de mentionner ce que je crois être le plus grand avantage des mâles polyphasés dans cette gamme de puissance: la diminution du courant d'ondulation sur le capuchon d' entrée , qui est souvent 5 ou 10 fois supérieure à l'ondulation actuelle sur le capuchon de sortie d'un buck. (Boost est en face) Trouver un capuchon avec un courant d'ondulation de 150A n'est pas facile :)
Nathan Wiebe
btw Utilisez-vous réellement le contrôle du mode tension dans les mâchoires multiphasées (c.-à-d. contrôle de rétroaction directe sur le rapport cyclique, comme vous semblez le suggérer)? J'ai toujours trouvé que le mode courant fonctionne beaucoup mieux car il prend en charge les courants de phase qui souhaitent se séparer en raison de différences mineures dans les composants de chaque phase. En outre, la limitation de courant à un cycle est agréable ...
Nathan Wiebe
@NathanWiebe Je suis d'accord que la diminution du courant d'ondulation sur le capuchon d'entrée est un gros avantage à ces niveaux actuels. Il était tard ici, je l'ai oublié et je viens de monter. Cependant, ce n'est pas l'avantage clé dans tous les cas. Par exemple, nous avons conçu des convertisseurs polyphasés pour générer une alimentation variable qui maximise l'efficacité de l'amplificateur de puissance RF, lors de l'utilisation de signaux LTE. Nous avons utilisé des MOSFET GaAs pour pouvoir commuter à 50 MHz et pouvoir générer des alimentations variables avec une bande passante très élevée.
Telaclavo
@NathanWiebe (suite) Dans ces cas, le facteur limitant est la fréquence. Vous voulez que votre convertisseur réagisse le plus rapidement possible, et vous ne pouvez tout simplement pas, sans utiliser le multiphase. Donc, dans ces applications, cet avantage est la clé.
Telaclavo
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La mise en parallèle des régulateurs de tension n'est pas une bonne idée. Non. Les régulateurs ont des tolérances. La tension de sortie du LM7812 peut être comprise entre 11,5 V et 12,5 V. Et les régulateurs de tension ont une faible résistance de sortie, le plus bas sera le mieux. Pour le LM7812, c'est 18m (ce qui n'est même pas si bon). Si un régulateur produit 11,5 V et l'autre 12,5 V, un courant de 27 A (!) S'écoulera. De toute évidence, l'appareil ne peut pas gérer cela, et il activera sa protection contre les surintensités. Ω

Cependant, certains régulateurs sont mieux adaptés à cela. Le LM317 possède une entrée de réglage qui vous permet de contrôler plus précisément la tension de sortie.

entrez la description de l'image ici

Les tensions de sortie dans ce circuit seront plus proches les unes des autres que la tolérance du LM7812. Notez cependant que les résistances série sont utilisées pour limiter le courant en raison des différences de tension.

Ce que vous pourriez probablement faire, c'est alimenter différentes parties du circuit par différents régulateurs de tension. Tant qu'il n'y a pas de chemin de faible résistance entre les alimentations, cela ne devrait pas poser de problème.

Stevenvh
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En général, surtout s'il s'agit de régulateurs linéaires, ce n'est pas une bonne idée. Invitablement, chaque régulateur aura une idée légèrement différente de ce que la tension de sortie est censée être. Celui qui a la valeur la plus élevée finira par se procurer la majeure partie du courant. Cela pourrait également faire osciller les deux régulateurs.

Pour obtenir un meilleur partage du courant, vous pouvez mettre une résistance en série avec la sortie de chaque régulateur, mais cela augmente alors l'impédance de la sortie d'alimentation globale.

Certains régulateurs de commutation peuvent être mis en parallèle s'ils sont conçus pour cela, mais si ce que vous avez n'est pas spécifié pour cela, vous devez supposer que cela ne fonctionnera pas. Si ces régulateurs contiennent une limitation de courant, cela peut aussi fonctionner. Dans le pire des cas, l'un prend tout le courant jusqu'à ce qu'il atteigne sa limite, puis l'autre capte le reste du courant. Cependant, il peut y avoir un problème et les deux régulateurs peuvent osciller lorsque l'un d'eux bascule entre le mode courant et le mode tension. La plupart des «régulateurs» nus n'ont de toute façon pas de limite de courant.

Olin Lathrop
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Généralement non (cela ne fonctionnera pas), sans concevoir spécifiquement un mécanisme qui garantira qu'ils partagent le courant. Les régulateurs linéaires ne se partagent pas bien. Si vous avez un véritable régulateur à découpage en mode courant, alors un appareil conduira probablement la plupart / tout le courant jusqu'à sa valeur nominale, et l'autre commencera à fournir au-delà de ce point, mais je ne recommanderais pas de laisser intentionnellement un régulateur sur sa limite de courant à moins qu'il ne soit fait pour cela. En bref, vous devez vraiment concevoir / acheter un régulateur plus grand.

Nathan Wiebe
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