降圧レギュレータの出力を並列に接続しても大丈夫ですか？

12Vから給電され、5Vと2Aを出力するMCP16322降圧レギュレータを使用しています。これらの2つの出力を並列に接続しても大丈夫ですか？出力を並列に接続すると、レギュレータの出力の最大容量値が乱れますか？ダイオードを介して出力を並列に接続する方が良いですか？ダイオードは.7vの降下を引き起こしますが、私はむしろ避けます。

これがアプリケーション回路です。

次の理由により、複数のレギュレーターの出力をスイッチまたはリニアで直接接続することはお勧めできません。

• 出力電圧にわずかな差があると、レギュレータの出力ピン間に大電流が流れ、レギュレータの1つが損傷する可能性があります。

  MCP16322の定格は2％の精度であるため、公称出力が5ボルトの場合、一方のレギュレーターは4.9ボルト、もう一方のレギュレーターは5.1ボルトになります。0.2ボルトのギャップは、レギュレータのレールインピーダンスによってのみ制限される出力間の電流フローを引き起こします。

• いずれかのレギュレーターのパワーアップまたはパワーダウンに遅延があると、パワードレギュレーターから非パワードレギュレーターへのバックフィードが発生します。

  設計上、質問で述べられているアプローチでは、一方のレギュレーターが動作し、もう一方のレギュレーターは動作しない場合があります。電源の1つが特定の時間にオフの場合です。これは、デバイスが破損する可能性が高い障害モードです

  2つのレギュレータが共通のソースから電力供給されていたとしても、2つの発振器が起動している間、起動タイミングに不一致が生じます。これが、電源のシーケンスが必要な理由であり、このシーケンスには専用の部品があります。

• 2つの（非同期の）リップル電圧の相加効果により、レギュレーターの出力段コンデンサーにより高いピーク電圧/ピーク電流が要求されます。

  選択したデバイスの代わりに、同期とシーケンスをサポートする降圧コントローラーが必要です。質問で提案された設計をそのまま使用すると、即時の故障がなくても、設計されていないストレスに繰り返しさらされるため、コンポーネントの劣化によりデバイスの予想寿命が短くなります。

解決策：

2つの降圧レギュレータの出力のダイオードORの代わりに、ダイオードを使用して12ボルトの入力ソースをマージします。この設計では、複数ではなく単一の降圧レギュレータを使用できます。データシートには、レギュレーターが12ボルトではなく11.3ボルト入力を使用して問題なく調整された5ボルト出力を生成することが示されています。

複数の電圧レールのシーケンスに関するこの記事は、読みやすい場合があります。シーケンスとコンポーネントの劣化の問題について説明します。

一般に、2つの電源の出力を並列にすることはお勧めできません。両方の電源が同じ正確な出力電圧になることはほとんどありません。その結果、一方はすべての負荷を供給しようとする一方、もう一方は低負荷でアイドル状態になる傾向があります。2つの電源のフィードバックネットワークで使用されるフィルタリング特性によっては、発振も発生する可能性があります。

今では、並列化できるように特別に設計された電源が設計されています。これらには多くの場合、電源間の平衡電流共有をサポートするために使用されるすべての電源出力間を接続する特別なセンスラインがあります。このタイプの設計はより高価であり、回路基板にコンポーネントを追加します。電流共有電源は、共通の電流共有方式が失敗した場合、または特定の電源の一部のコンポーネントが故障した場合に安全な動作/シャットダウンを確保するために、障害検出のレベルを追加する必要があります。

CPU、メモリ、I / Oボードがサーバーに追加されると、サーバーに電力供給がモジュール方式で追加されるサーバーコンピューターでこのタイプの並列使用電源が使用されるのは珍しくありません。これらの電源の多くには、故障モードで安全にするための高度な障害検出アルゴリズムを実行する内部マイクロコントローラーが含まれています。

並列接続（前述の回答で述べた）による問題を克服するために、この記事のElectronic Designに記載されているように、またはTexas Instrumentsによるこのアプリケーションノートに記載されているように、いくつかの回路を変更できます。

もちろん、それはすべて状況に依存しますが、この推奨事項は、設計の現在の機能を拡大するのに役立つ場合があります。

いいえ、お勧めしません。既に指摘したように、回路には許容誤差があり、わずかに不均等な出力電圧になります。最高の出力電圧を備えた降圧回路が最初に「勝ち」、すべての負荷電流を供給します。電流制限に達すると、出力電圧が崩壊します。この時点で、出力電圧が低いDC-DCが寄与し始めます。

業界では、電圧ドループと呼ばれる手法を使用して並列DC-DCコンバータを使用することは非常に一般的です。これは基本的に、DC-DCコンバーターの出力と直列の人工抵抗を作成して、電流共有を支援します。この記事で詳細を読むことができます。

はい、これは可能ですが、電流共有の管理などのトランスベースのソリューションの使用に伴う多くの問題を伴います。

コンデンサベースのソリューションもありますが、最近開発されたもので、電流の共有についてそれほど心配する必要はなく、おそらく他の問題もありますが、動作の頻度によって切り離されています。

多くの業界ではPOLを使用してCPUまたは負荷点で変換を管理していますが、代替を探している企業もあります。特定のアプリケーションではマルチフェーズでこれを解決できると思いますが。基板面積と冷却ソリューションの面ではかなり高価ですが。Cukコンバーターは、信頼性と長期的なソリューションにとっても優れた代替手段になる可能性があります。