2つの電圧レギュレータ間で電力を分割できますか?


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回路により多くの電力を供給するため。2つの電圧レギュレータ間で並列に電力を分割できますか?

これは電圧レギュレータの1つを圧倒できますか?


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完全な回答を投稿する能力は十分ではありませんが、これらの回答が与える一般的な「いいえ」の雰囲気にもかかわらず、一部の規制当局はこれを行うことができます。LT3080レギュレータとLT3083レギュレータはどちらも、電流能力を高めるために適切に並列化する方法を説明したデータシートのページを持っています。
脱出

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@exscape-LT3080は特別なことではありません。出力電圧を設定するピンを備えた多くのレギュレータがこれを行うことができます。人気のLM317と同様に、以下の私の回答を参照してください。
stevenvh

@stevenvh:LT3080のvoutには厳しい許容誤差があるため、他のものよりも低い値の抵抗を使用でき、オペアンプを追加する必要はありません。ボードスペースとコストの間には明らかにトレードオフがあります(新しい非汎用パーツであるため)
Fizz

回答:


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他の人が言ったことを補足するだけです。

あなたが言うことはスイッチングコンバーターで非常に一般的に行われます。現代のすべてのマザーボードにはマルチフェーズスイッチングコンバーター(通常、3相または4相のマルチフェーズバックコンバーター)が含まれていると思います。

1つのフェーズと3つのフェーズでアイデアを説明します。

まず、1つのフェーズ。次の図のような(単相)同期バックコンバーターを想像してください。

単相同期バックコンバーター

IoとViに関係なくVoを一定にしたい(つまり、Voを安定させる)。フィードバックシステムが必要です。このシステムはVoを読み取り、それをターゲット電圧と比較し、エラー電圧を使用して、通常はPWM信号のデューティサイクルである制御信号を増減します。信号PWM(t)は、相補的な(1-PWM(t))と共に、制御されたスイッチを駆動するために使用されます。

PWM信号の周期がTであるとしましょう。各周期には、デューティサイクルである補正信号(制御信号)のサンプルが1つあります。つまり、各期間TでVoを修正できるのは1回だけです。その時間内にVoに多くのことが起こります。ただし、修正は期間ごとに1 しか適用できません。

さて、3つのフェーズ。次の図に示す3相同期バックコンバーターがあるとします。

三相同期バックコンバーター

目標は同じです。IoとViに関係なく、Voを一定にしたい。ここでも、フィードバックシステムが必要です。単相の場合と同様に、個々の降圧コンバーターはPWM信号によって制御されると想像してください。ただし、3つのPWM信号は同一ではありません。それらには独立したデューティサイクルがあり、それらの間には一定の位相差があります。N相の場合、隣接するコンバーター間の位相差はです。したがって、3つの位相の場合、位相差は120度になります。個々のPWM信号は、期間T内のさまざまな瞬間に「開始」し、各PWM信号には独自の独立したデューティサイクルがあります。Voを元のレートの3倍でサンプリングし、これら3つのデューティサイクルのそれぞれをVoの対応するサンプルに依存させる場合、1つではなく3つの機会があります。360ºN、各時間間隔T内でVoを修正します。つまり、三相同期バックコンバーターは、Vo、Io、Viの変化に3倍速く反応できます。そして、単相の場合と同じように「遅い」個々のコンバーターを使用してそれを行うことができます!同等に遅いトランジスタ、そして同等に長い時定数。同じスイッチング周波数、つまり同じ(合計)スイッチング損失。したがって、これは重要な利点の1つです。反応時間は3倍短くなります。

もう1つの重要な利点は、出力(電圧および電流)リップルです。Nデューティサイクルが1 / Nに等しい(または近い)場合、出力リップルはゼロ(またはそれに近い)です!! その条件が満たされている場合、3つのインダクタ電流の合計は平坦な定数であるため、出力のリップルはゼロです。ほとんどの場合、コンバーターがそれらの動作点の近くで動作するように設計されている場合、出力のリップルは単相の場合よりもはるかに低くなります。出力リップルが低いということは、アナログの大きさに関連するノイズが少ないことを意味し、一般的に言えば、厳しいリップル要件を満たすことが容易になります。

同じ理由で、入力コンデンサを流れる電流リップルも大幅に減少します。これらの動作点に近い場合、入力電流は、幅T / Nのパルスではなく、定数に近いものになります。

もちろん、別の利点は、個々のコンバーターが出力平均電流の1/3だけを搬送すればよいことですが、それは多相だからではなく、単に「3並列」だからです。

要約すると、N相マルチフェーズスイッチングコンバーターの利点:

  • 反応時間は、N倍のスイッチング周波数を必要とせず(原因となるスイッチング損失の増加により)、N倍(高速)です。

  • 出力リップルはゼロに近い場合があります。

  • 入力コンデンサの電流リップルも大幅に減少します。

  • (さらに、N個のスイッチングコンバーターを並列に配置することの利点)。

N個のスイッチングコンバータを並列に接続する利点:

  • 個々のコンバーター内の部品は、1コンバーターの場合に1 / Nの電流を流す必要があります。

  • 熱損失はより広い領域に分散しています。

だから、あなたの質問に答える:はい、確かにいくつかの種類の電圧レギュレータは並列に(そして非常に一般的に)接続されているので、これらすべての利点があります。

このページの「多相降圧」セクションも参照してください


私は数千ワット範囲の電圧コンバータを設計していますが、その電力範囲での多相降圧の最大の利点であると私が信じていること、つまり、入力キャップのリップル電流が減少していることがよくあります。バックの出力コンデンサの電流リップルよりも高い。(ブーストは反対です)150Aのリップル電流定格のキャップを見つけるのは簡単ではありません:)
Nathan Wiebe

btwあなたは実際に多相降圧装置で電圧モード制御を使用していますか(つまり、あなたが示唆しているように、デューティサイクルの直接フィードバック制御)?電流モードは、各相のコンポーネントのわずかな違いのためにドリフトしたい相電流を処理するので、ずっと良好に機能することが常にわかりました。また、制限シングル・サイクル電流は...いいです
ネイサンウィーブ

@NathanWiebe入力キャップのリップル電流を減らすことは、これらの電流レベルで大きな利点になることに同意します。ここで遅くなり、忘れてしまい、編集したばかりです。ただし、それがすべてのケースで主な利点になるわけではありません。たとえば、LTE信号を使用する場合に、RFパワーアンプの効率を最大化する可変電源を生成するマルチフェーズコンバーターを設計しました。GaAs MOSFETを使用して、50 MHzでスイッチングし、非常に高い帯域幅でさまざまな電源を生成できるようにしました。
テラクラボ

@NathanWiebe(続き)これらの場合、制限要因は頻度です。コンバーターをできるだけ速く反応させたいが、マルチフェーズを使用しないと反応しない。だから、これらのアプリケーションでは、その利点があるキー1。
テラクラボ

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電圧レギュレータの並列化は良い考えではありません。しないでください。規制当局には許容範囲があります。LM7812の出力電圧は11.5Vと12.5Vの間で任意の場所にすることができます。そして、電圧レギュレータは出力抵抗が低いほど、低いほど良いです。LM7812の場合、18mの(これはあまり良くありません)。1つのレギュレータが11.5Vを出力し、もう1つのレギュレータが12.5Vを出力する場合、27A(!)の電流が流れます。明らかに、デバイスはそれを処理できず、過電流保護がアクティブになります。 Ω

ただし、一部の規制当局はこれに適しています。LM317は持って調整し、あなたがより正確に出力電圧を制御することを可能にする入力を。

ここに画像の説明を入力してください

この回路の出力電圧は、LM7812の許容誤差よりも近くなります。それでも、直列抵抗は電圧差による電流を制限するために使用されることに注意してください。

おそらくあなたができることは、異なる電圧レギュレータによって回路の異なる部分に電力を供給することです。電源間に低抵抗経路がない限り、これは問題を引き起こすべきではありません。


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一般的に、特にそれらが線形レギュレータである場合、これは良い考えではありません。必然的に、各レギュレーターは出力電圧がどうあるべきかについてわずかに異なる考えを持っています。値が高い方が電流のほとんどを調達することになります。また、2つのレギュレータが振動する可能性もあります。

より良い電流共有を得るために、各レギュレーターの出力と直列に抵抗を配置することができますが、それにより、全体の電源出力のインピーダンスが増加します。

一部のスイッチングレギュレータは、そのように設計されている場合は並列化できますが、指定されていないものは機能しないと想定する必要があります。これらのレギュレータに電流制限が含まれている場合、それも機能します。最悪の場合、1つは制限に達するまですべての電流を取得し、次にもう1つが残りの電流を取得します。ただし、グリッチが発生する可能性があり、両方のレギュレータの1つが電流モードと電圧モードの間で切り替わると、両方のレギュレータが発振する可能性があります。とにかくほとんどの裸の「レギュレータ」には、現在の制限はありません。


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一般的にはありません(これは機能しません)。ただし、確実に電流を確実に共有するメカニズムを設計する必要があります。リニアレギュレーターは、十分に共有できません。真の電流モードスイッチングレギュレータを使用している場合、1つのデバイスがその定格までほとんどまたはすべての電流を流し、他のデバイスがこのポイントを超えて供給を開始する可能性がありますが、意図的にレギュレータを電流制限のままにすることはお勧めしません。これのために作られたのでなければ。つまり、より大きなレギュレータを設計/購入する必要があります。

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