Ist es in Ordnung, den Ausgang des Abwärtsreglers parallel zu schalten?

Ich verwende den Buck-Regler MCP16322, der von 12 V mit Strom versorgt wird und 5 V und 2A ausgibt. Ist es in Ordnung, zwei dieser Ausgänge parallel zu schalten? Verfälscht die Parallelschaltung der Ausgänge die maximalen Kapazitätswerte am Ausgang der Regler? Ist es besser, die Ausgänge über Dioden parallel zu schalten? Die Dioden verursachen einen Spannungsabfall von 0,7 V, den ich eher meide.

Hier ist die Anwendungsschaltung.

Das direkte Anschließen der Ausgänge mehrerer Regler (geschaltet oder linear) ist aus folgenden Gründen nicht empfehlenswert :

• Ein geringfügiger Unterschied in der Ausgangsspannung würde dazu führen, dass hohe Ströme zwischen den Reglerausgangspins fließen und möglicherweise einen der Regler beschädigen.

  Der MCP16322 ist für eine Genauigkeit von 2% ausgelegt. Bei einer Nennleistung von 5 Volt kann ein Regler 4,9 Volt und der andere 5,1 Volt betragen. Die 0,2-Volt-Lücke würde einen Stromfluss zwischen den Ausgängen verursachen, der nur durch die Schienenimpedanz der Regler begrenzt ist.

• Jede Verzögerung beim Einschalten oder Ausschalten eines Reglers würde eine Rückkopplung vom angetriebenen zum nicht angetriebenen Regler verursachen.

  Bei dem in der Frage angegebenen Ansatz ist möglicherweise einer der Regler aktiv, während der andere möglicherweise nicht aktiv ist - wenn eine der Stromquellen zu einem bestimmten Zeitpunkt ausgeschaltet ist. Dies ist ein Fehlermodus mit einer hohen Wahrscheinlichkeit von Geräteschäden

  Selbst wenn die beiden Regler von einer gemeinsamen Quelle gespeist werden, kommt es beim Hochfahren der beiden Oszillatoren zu Fehlanpassungen beim Einschaltzeitpunkt. Aus diesem Grund ist die Sequenzierung von Stromversorgungen erforderlich, und es gibt spezielle Teile für diese Sequenzierung.

• Aufgrund der additiven Effekte der (nicht synchronisierten) Welligkeitsspannungen der beiden werden höhere Anforderungen an die Spitzenspannung / den Spitzenstrom an die Endstufenkondensatoren der Regler gestellt.

  Anstelle des ausgewählten Geräts ist ein Buck-Controller erforderlich, der Synchronisation und Sequenzierung unterstützt. Wenn das in der Frage vorgeschlagene Design unverändert verwendet wird, wird die erwartete Lebensdauer des Geräts durch eine Verschlechterung der Komponenten aufgrund wiederholter Beanspruchung, für die es nicht ausgelegt ist, verringert, auch wenn kein sofortiger Ausfall vorliegt.

Die lösung :

Verwenden Sie anstelle einer Dioden-ODER-Verknüpfung der Ausgänge der beiden Abwärtsregler Dioden, um die 12-Volt-Eingangsquellen zusammenzuführen . Das Design kann dann einen einzelnen Abwärtsregler anstelle von mehreren verwenden. Das Datenblatt gibt an, dass der Regler keine Probleme haben wird, einen 11,3-Volt-Eingang anstelle von 12 Volt zu verwenden, um einen geregelten 5-Volt-Ausgang wie gewünscht zu erzeugen.

Dieser Artikel über die Sequenzierung mehrerer Spannungsschienen ist möglicherweise eine nützliche Lektüre. Er beschreibt die Probleme bei der Sequenzierung und der Degeneration von Komponenten.

Es ist im Allgemeinen keine gute Idee, den Ausgang von zwei Netzteilen parallel zu schalten. Es ist unwahrscheinlich, dass beide Netzteile dieselbe exakte Ausgangsspannung haben. Infolgedessen tendiert man dazu, die gesamte Last zu versorgen, während die andere dazu neigt, bei niedriger Last mitzulaufen. Abhängig von den in den Rückkopplungsnetzen der beiden Netzteile verwendeten Filtereigenschaften kann es auch zu Schwingungen kommen.

Inzwischen gibt es nur noch Netzteile, die speziell für die Parallelschaltung ausgelegt sind. Diese verfügen häufig über eine spezielle Messleitung, die alle Stromversorgungsausgänge miteinander verbindet und eine ausgeglichene Stromverteilung zwischen den Versorgungen unterstützt. Konstruktionen dieser Art sind teurer und fügen der Leiterplatte zusätzliche Komponenten hinzu. Stromversorgungen mit gemeinsamer Nutzung müssen außerdem zusätzliche Fehlererkennungsstufen hinzufügen, um einen sicheren Betrieb / Herunterfahren zu gewährleisten, falls das gemeinsame Stromversorgungsschema ausfällt oder eine Komponente in einer bestimmten Stromversorgung ausfällt.

Es ist nicht ungewöhnlich, dass diese Art der parallelen Stromversorgung in Servercomputern verwendet wird, bei denen die Stromversorgung dem Server modular hinzugefügt wird, wenn dem Server zusätzliche CPUs, Speicher und E / A-Karten hinzugefügt werden. Viele dieser Netzteile enthalten interne Mikrocontroller, auf denen ausgefeilte Fehlererkennungsalgorithmen ausgeführt werden, um sie im Fehlermodus sicher zu machen.

Um die Probleme aufgrund der Parallelschaltung (die in früheren Antworten erwähnt wurden) zu beheben, können Sie einige Schaltungsänderungen vornehmen, die in diesem Artikel unter Electronic Design oder in dieser Anwendungsnotiz von Texas Instruments aufgeführt sind .

Natürlich hängt alles von den Umständen ab, aber diese Empfehlung kann Ihnen helfen, die derzeitige Leistungsfähigkeit Ihres Designs zu verbessern.

Nein, es wird nicht empfohlen. Wie bereits erwähnt, treten in den Schaltkreisen Toleranzen auf, die zu geringfügig ungleichen Ausgangsspannungen führen. Der Buck mit der höchsten Ausgangsspannung "gewinnt" und liefert zunächst den gesamten Laststrom. Wenn es seine Stromgrenze erreicht, bricht seine Ausgangsspannung zusammen. An diesem Punkt beginnt der DC-DC mit der niedrigeren Ausgangsspannung beizutragen.

In der Industrie ist es durchaus üblich, Gleichspannungswandler mit einer Technik parallel zu schalten, die als Spannungsabfall bezeichnet wird. Dies schafft im Grunde einen künstlichen Widerstand in Reihe mit dem Ausgang des DC-DC-Wandlers, um die Stromteilung zu unterstützen. Sie können mehr in diesem Artikel lesen .

Ja, dies ist möglich, aber mit vielen Komplikationen verbunden, wenn transformatorbasierte Lösungen wie die Verwaltung der Stromverteilung verwendet werden.

Es gibt auch kondensatorbasierte Lösungen, die erst kürzlich erfunden wurden und sich nicht so sehr um die gemeinsame Nutzung des Stroms kümmern müssen. Sie hängen von der Betriebsfrequenz ab, obwohl es wahrscheinlich noch andere Probleme gibt.

Ein Großteil der Branche verwendet POL, um die Konvertierung direkt an der CPU oder am Lastpunkt zu verwalten, aber es gibt einige Unternehmen, die nach Alternativen suchen. Ich stelle mir zwar vor, dass Mehrphasenlösungen dies für bestimmte Anwendungen tun. Obwohl es in Bezug auf die Leiterplattenfläche und die Kühllösungen ziemlich teuer ist. Der Cuk-Konverter kann auch eine gute Alternative für Zuverlässigkeit und langlebige Lösungen sein.