Ich versuche, ein 12V 1A-Gerät mit 1-Zellen-Lipobatterie mit Strom zu versorgen. Bei 12 W müsste der Lipo 3,24 A liefern (unter der Annahme, dass kein Leistungsverlust vorliegt), um die Spannung auf 12 V zu erhöhen und 1 A bereitzustellen.
Der DC-DC-Boost-Coverter (XL6009) ist jedoch für einen kontinuierlichen Eingang von 2A ausgelegt. Deshalb habe ich beschlossen, 3 DC-DC-Aufwärtswandler parallel anzuschließen, damit jeder die Last teilt und alles abgekühlt hält. Haben ein bisschen gegoogelt und ich bin mir nicht sicher, ob dies eine gute Idee ist. Einige sagen, dass der kleine Unterschied in der Leistung den Konverter mit der Zeit mit geringerer Leistung braten würde.
Meine Frage ist, sollte ich das überhaupt tun? Wenn ja, brauche ich eine Diode, um mit der unterschiedlichen Ausgangsspannung fertig zu werden? Und wenn ja, welche Diode soll ich in meinem Fall verwenden?
Antworten:
In Ihrem Beitrag haben Sie gesagt, dass Sie 1A bei 12 V haben möchten und dass Sie berechnet haben, dass Sie 3,24 A ohne Verluste benötigen. Sie haben nicht angegeben, welche Eingangsspannung Sie verwendet haben, aber sie kann berechnet werden. 12 V * 1 A / 3,24 A = 3,7 V. 3,7 V sind viel niedriger als die im Datenblatt angegebene minimale Eingangsspannung von 5,0 V. Ihr Vorrat wird also wahrscheinlich nicht richtig funktionieren.
In Bezug auf das zweite Problem der Parallelschaltung von Boost-Reglern. Ja, das kann man machen.
Der Ausgang des XL6009-Aufwärtswandlers enthält wie die meisten Aufwärtswandler eine Diode in der Ausgangsstufe. Wenn mehrere XL6009 parallel geschaltet werden, verhindert diese Diode, dass der Ausgangsstrom einer Versorgung in die anderen zurückfließt. Um sicherzustellen, dass die Verbrauchsmaterialien die Last teilen, müssen Sie eine Art Feedback hinzufügen. Am einfachsten ist es, am Ausgang jeder Versorgung einen kleinen Vorwiderstand hinzuzufügen und dann die andere Seite jedes Widerstands miteinander zu verbinden, um Ihre Last zu speisen.
Der XL6009 hat eine Referenzspannungstoleranz von knapp 3%. Unter der Annahme, dass ein Teiler aus zwei 1% -Widerständen verwendet wird, um den Ausgang auf 12 V einzustellen, beträgt die Gesamttoleranz im Ausgang ± 5%. Der Ausgang jeder Versorgung beträgt also 12 V ± 0,6 V DC plus Welligkeit.
Nehmen wir an, Sie hatten tatsächlich einen 5-V-Eingang und die Versorgung war zu 92% effizient, wie im Datenblatt angegeben. Wenn Sie also 1A bei 12 V Ausgang = 12 W möchten, müssen Sie 12 V * 1A / 92% / 5 V = 2,6 A einsetzen. In diesem Fall müssen Sie wahrscheinlich nur zwei Netzteile parallel schalten.
Sie möchten, dass die Lastverteilung so ausgeglichen wird, dass keine Versorgung mehr als 2 A Eingang bei der ungünstigsten Ausgangsspannung benötigt, dh 12,6 V bei der Versorgung mit dem hohen Ausgangsstrom und 11,4 V bei der anderen Versorgung. Am 2A-Eingang kann die Versorgung 2A * 5V * 92% / 12,6V = 730mA Ausgang ausgeben. In diesem Fall müsste die andere Versorgung 1A - 730mA = 270mA liefern.
Um sicherzustellen, dass die Lastverteilung so ist, dass jede Versorgung nicht schlechter als 270 mA bis 730 mA an jedem Ausgang ist, muss dem Ausgang ein kleiner Vorwiderstand hinzugefügt werden. Durch den Vorwiderstand fällt die Lastspannung etwas ab. Nennen wir die Lastspannung Vout und den Ausgang jeder Versorgung V1 und V2. Nennen wir den Ausgangsstrom jeder Versorgung I1 und I2.
Um den Widerstandswert zu ermitteln, haben wir jetzt zwei Gleichungen und zwei Unbekannte.
Vout = V1 - I1 * R
Vout = V2 - I2 * R
Daher ergibt
V1 - I1 * R = V2 - I2 * R
Das Auflösen nach R ...
R = (V1 - V2) / (I1 - I2)
Das wissen wir bereits im schlimmsten Fall wollen wir V1 = 12,6 V, I1 = 730 mA, V2 = 11,4 V, I2 = 270 mA.
Daher ist R = (12,6 V - 11,4 V) / (730 mA - 270 mA) = 2,6 Ohm.
Die Leistung im Widerstand beträgt 2,6 Ohm * (730 mA) ^ 2 = 1,38 W im schlimmsten Fall. Daher würden Sie wahrscheinlich einen 2W Widerstand benötigen.
In diesem Worst-Case-Sharing-Szenario würde die Ausgangsspannung einschließlich des Abfalls über dem Widerstand 12,6 V - 2,6 Ohm * 730 mA = 11,14 V betragen.
Wenn beide gemeinsam 11,4 V bei 500 mA ausgeben, kann Ihr Ausgang nur 11,4 V - 500 mA * 2,6 Ohm = 10,1 V betragen.
Wenn sich beide Netzteile ohne Last 12,6 V teilen, kann Ihre Leistung bis zu 12,6 V betragen.
Wenn Sie sich von diesem 2A-Worst-Case-Eingang etwas zurückziehen möchten, können Sie den Widerstandswert über 2,6 Ohm hinaus erhöhen, um eine gleichmäßigere Aufteilung auf Kosten der Effizienz zu erzielen.
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Szenario 1
Das Gerät, das die höchste Ausgangsspannung erzeugt (Bruchteile von einigen Millivolt gegenüber den anderen), ist das Gerät, das den Wettlauf um die Stromversorgung gewinnt und schließlich brennt oder abschaltet. Dann gewinnt das Gerät, das etwas mehr Ausgangsspannung erzeugt als das dritte Gerät (aber weniger als das erste Gerät), und es liefert weiterhin Strom, bis es brennt oder herunterfährt und das dritte Gerät verlässt und schließlich brennt oder herunterfährt.
Szenario 2
Wenn sich das erste Gerät erwärmt, kann sich die Ausgabe verringern und die Lastaufgaben ordnungsgemäß mit dem zweiten Gerät teilen. Dies kann sich auch auf das dritte Gerät erstrecken. Dies ist jedoch normalerweise ein Märchen und wird nicht passieren / kann nicht sein beruhte auf.
Szenario 3
Aktive Synchronnetzteile bekämpfen sich gegenseitig und leiten so viel Strom in die Ausgänge des anderen, um die Spannung zu erhöhen und das Rennen zu gewinnen (gemäß Szenario 1).
Es gibt wahrscheinlich andere Szenarien, aber diejenigen mit Ausgangsdioden fallen in Szenario 1, da die Diode die in Szenario 3 erwähnte Stromabgabe verhindert. Dioden lassen auch alles bis zu 1 V fallen, wodurch Energie verschwendet wird und Strom verloren geht.
Meine Empfehlung - kaufen Sie ein einzelnes Modul für den Job.
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Sie können einen Stromspiegel verwenden, um die Leistungslast aktiv und genau auf Ihre drei DC-DC-Booster aufzuteilen. Sie benötigen lediglich einen NPN-Transistor für jeden Booster. Ich habe drei billige TIP31 verwendet, aber jeder Typ mit mittlerer Leistung würde es tun, solange sie alle genau das gleiche Modell sind. Dies liegt daran, dass ein Stromspiegel von allen Transistoren abhängt, die hinsichtlich Beta, thermischem Verhalten usw. sehr ähnliche Eigenschaften aufweisen. Der Aufbau des Stromspiegels ist sehr einfach: Verbinden Sie den Kollektor od Q1 mit dem Ausgang des Boosters 1, den Kollektor od Q2 mit dem Ausgang des Boosters 2 und Kollektor von Q3 zum Ausgang von Booster 3. Die Emitter von Q1, Q2, Q3 sind miteinander zu verbinden. Dies ist Ihre neue kombinierte Ausgangsleistung, die an den Eingang Ihrer Last geht. Verbinden Sie als nächstes alle Basen miteinander und verbinden Sie dann - dies ist wichtig - die Basis von Q1 auch mit dem Kollektor von Q1. Führen Sie diesen letzten Schritt nur mit Q1 aus. Q2 und Q3 (die das gleiche Modell haben und eine gemeinsame Basis mit Q1 haben, verhalten sich daher nahezu identisch und kopieren den Kollektor-Emitter-Strom von Q1, unabhängig davon, wie viel höher die Spannungen von Booster 1 und Booster 2 sind. Schließlich benötigen Sie Zum Einstellen der Booster-Ausgangsspannung, um einen Diodenabfall zu kompensieren (da Ihre Transistoren jetzt Emitterfolger sind). Stellen Sie für den 12-V-Ausgang Booster 1 auf 12,6 V und Booster 2 und 3 auf 13 V ein (sie müssen gleich oder höher als Booster 1 sein) Um den Strom von Q1 kopieren zu können, hat dies jedoch keinerlei Auswirkungen auf Ihren Ausgang, da dieser jetzt aktiv gesteuert wird.) Was haben wir also aus diesem Ansatz gewonnen? Gleicher Strom durch alle parallelen Booster bei gleicher Ausgangsspannung (Emitter sind gebunden zusammen) entspricht genau der gleichen Leistung, die von jedem Booster geliefert wird, unabhängig von der Last, und egal wie hoch die (höhere) Spannung von Booster 2 und 3. Ohmsches Gesetz ist. Und anders als bei der Verwendung von Widerständen bleibt die Ausgangsspannung gemäß Booster 1 konstant, unabhängig von der Stromaufnahme Ihrer Last. Ich hoffe das ist hilfreich. Mike3301
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Ich lese, dass ein aktueller Spiegel aus diskreten Mosfets nicht verwendet werden kann, weil Sie nicht mehr als 2 in einer Schachtel mit 500 Mosfets finden, die in Spannung und Gewinn ähnlich genug sind - also die Kosten für den Kauf von 500 Artikeln und dann Die Zeit, um das passende Paar zu finden, ist groß. Dann können die passenden Mosfets nur für geringen Strom verwendet werden. In der Praxis können Mosfets bei Niedrigstromanwendungen in einem IC-Design verwendet werden, da die Nähe zum IC sicherstellt, dass sie gut genug zusammenpassen. Temperaturschwankungen verhindern jedoch ihre Verwendung bei Hochstrom.
Verwenden Sie für die Stromversorgung (alles, was kein kleines Signal ist) einen erweiterten / verbesserten Wilson-BJT-Stromspiegel (4 Transistoren).
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Ja, die beste Option ist der Kauf eines leistungsstärkeren Moduls, das jedoch fast immer mindestens doppelt so teuer ist wie der Preis mehrerer Module bei gleichem Gesamtstrom oder mehr. Im Moment verwende ich 6 Module parallel, um mir einen Boost von 28V 30amp von 13V 80amp zu geben. Jedes Modul hat eine Ausgangsdiode. Was Andy über ein Modul sagt, das auf ein paar Millivolt mehr eingestellt ist, gibt mehr Strom, ist wahr, aber nur in wenigen Milliampere also wirklich kein Problem. Darüber hinaus verfügt jedes Modul über einen Überstromschutz. Wenn also mehr Strom abgegeben wird, senkt der Schutz automatisch die Spannung, sodass das System einwandfrei funktioniert.
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