可以在两个稳压器之间分配电源吗?


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为了给电路提供更多的功率。能否在两个稳压器之间并行分配功率?

可以使其中一个稳压器过载吗?


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我在该领域的能力还不足以发布完整的答案,但是我知道,尽管这些答案给出了普遍的“不”同意,但一些监管机构还是可以做到的。LT3080和LT3083稳压器在数据表中都有页面,描述了如何正确地将它们并联以增加电流能力。
2012年

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@exscape-LT3080在这方面没什么特别的。许多带有引脚来设置输出电压的调节器都可以做到这一点。像流行的LM317一样,请在下面查看我的答案。
stevenvh 2012年

@stevenvh:LT3080的输出具有严格的容限,因此可以在不加运算放大器的情况下使用比其他电阻低的电阻。有明显的电路板空间和成本之间权衡(因为它是一个新的非通用部分)等
菲斯

Answers:


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只是对其他人所说的补充。

您所说的是通过开关转换器完成的。我要说的是,所有现代主板都包括多相开关转换器(通常是具有3相或4相的多相降压转换器),这恰恰暗示了您要问的问题:并联连接稳压器。

让我分三个阶段来解释这个想法。

首先,一个阶段。想象一个(单相)同步降压转换器,如下图所示。

1相同步降压转换器

您想使Vo恒定,而与Io和Vi无关(因此,稳定Vo)。您需要一个反馈系统。该系统读取Vo,将其与目标电压进行比较,然后使用误差电压来增大或减小控制信号,该信号通常是PWM信号的占空比。信号PWM(t)及其互补信号(1-PWM(t))用于驱动受控开关。

假设PWM信号的周期为T。每个周期都有一个校正信号样本(控制信号),即占空比。换句话说:在每个周期T,就可以正确VO 只有一次。在该时间间隔内,Vo可能发生很多事情。但是,每个周期我们只能对其进行一次更正。

现在,分为三个阶段。假设您有下图所示的三相同步降压转换器。

三相同步降压转换器

目标是相同的。无论Io和Vi如何,您都想使Vo恒定。同样,您需要一个反馈系统。想象一下,与单相情况类似,每个降压转换器都由PWM信号控制。但是,这三个PWM信号并不相同。它们具有独立的占空比,并且它们之间有一些固定的相位差。对于N相,相邻转换器之间的相位差为。因此,对于三相,相位差为120º。各个PWM信号在周期T内的不同时刻“开始”,每个PWM信号都有其自己的独立占空比。如果我们以原始速率的3倍对Vo采样,并且使这三个占空比中的每一个都依赖于对应的Vo采样,则我们没有一个,而是三个机会360ºN,以在每个时间间隔T内更正Vo。三相同步降压转换器可对Vo,Io和Vi的变化做出更快的三倍反应。它可以使用与单相情况一样“慢”的单个转换器来做到这一点!同样慢的晶体管,同样长的时间常数。相同的开关频率,因此相同(总计)的开关损耗。因此,这是一个关键优势。反应时间缩短了三倍。

另一个关键优势涉及输出(电压和电流)纹波。每当N个占空比等于(或接近)1 / N时,输出纹波为零(或接近它)!!如果满足该条件,则三个电感器电流之和为平坦常数,因此输出具有零纹波。如果将转换器设计为使其能够在那些工作点附近工作,则大多数情况下,输出的纹波将大大低于单相情况。输出纹波低意味着与模拟量耦合的噪声较小,并且通常来说,更容易满足严格的纹波要求。

出于同样的原因,通过输入电容器的电流纹波也大大降低。接近那些工作点,输入电流将不是恒定的T / N脉冲,而是接近恒定值。

当然,另一个优点是每个转换器仅需承载输出平均电流的1/3,但这并不是因为它是多相的,而仅仅是因为它是“并联3个”。

总之,N相多相开关转换器的优点:

  • 反应时间缩短了N倍(更快),而开关频率却不需要高出N倍(这会导致开关损耗增加)。

  • 输出纹波可能接近于零。

  • 输入电容器上的电流纹波也大大降低。

  • (加上并联N个开关转换器的好处)。

并联N个开关转换器的好处:

  • 在一个转换器的情况下,每个单独的转换器中的部件都需要承载1 / N的电流。

  • 热损失分布在更大的区域。

因此,回答您的问题:是的,确实有一些稳压器并联连接(并且很常见),这样我们才能获得所有这些好处。

另请参阅此页面中的 “多相降压”部分。


我为数千瓦的功率范围设计了电压转换器,但您忘了提及我认为在该功率范围内多相降压转换器的最大优点:输入电容上的纹波电流降低了,通常是5或10倍高于降压输出电容上的电流纹波。(升压相反)寻找具有150A纹波电流额定值的电容并不容易:)
内森·威伯

btw实际上,您是否在多相降压中使用电压模式控制(如您所建议的那样,即对占空比进行直接反馈控制)?我总是发现电流模式的效果要好得多,因为它可以照顾由于各相中的微小差异而导致希望相移的相电流。同样,单周期电流限制也很好...
Nathan Wiebe'5

@NathanWiebe我同意在这些电流水平下,输入电容上的纹波电流减小是一个很大的优势。在这里已经很晚了,我忘记了,我才编辑。但是,这并不是在所有情况下的主要好处。例如,我们设计了多相转换器来生成可变电源,从而在使用LTE信号时最大化RF功率放大器的效率。我们使用GaAs MOSFET能够以50 MHz的频率开关,并能够产生带宽非常高的变化电源。
特拉克拉沃

@NathanWiebe(续)在这些情况下,限制因素是频率。您希望您的转换器尽可能快地做出反应,而如果不使用多相,您将无法做出反应。所以,在这些应用中,好处是关键之一。
特拉克拉沃

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并联稳压器不是一个好主意。别。调节器有公差。的LM7812的输出电压可以是11.5V和12.5V之间的任何地方。而且稳压器的输出电阻低,越低越好。对于LM7812,它是18m(甚至不那么好)。如果一个稳压器输出11.5V,另一个稳压器输出12.5V,则流过的电流为27A(!)。显然,该设备无法处理该问题,它将激活其过流保护。 Ω

但是,某些调节器更适合于此。在LM317具有调节输入,它允许你更精确地控制输出电压。

在此处输入图片说明

该电路中的输出电压将比LM7812的容差更近。不过,请注意,由于电压差,串联电阻器仍用于限制电流。

您可能可以做的是通过不同的稳压器为电路的不同部分供电。只要电源之间没有低电阻路径,就不会引起问题。


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通常,尤其是线性稳压器时,这不是一个好主意。不可避免地,每个调节器对输出电压的概念会有一点不同。价值更高的产品将最终采购大部分电流。这也可能导致两个调节器振荡。

为了获得更好的电流共享,可以在每个稳压器的输出端串联一个电阻,但这会增加整个电源输出的阻抗。

如果某些开关稳压器是为此目的而设计的,则可以将它们并联,但是如果没有为您指定的开关稳压器,则必须假定它不起作用。如果这些调节器包含电流限制,那么它也可以工作。最坏的情况是,一个电流消耗了所有电流,直到达到极限,然后另一个电流消耗了剩余电流。但是,可能会出现故障,并且当其中一个稳压器在电流和电压模式之间切换时,两个稳压器都可能会振荡。无论如何,大多数裸露的“调节器”都没有电流限制。


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通常不这样做(这将行不通),除非专门设计一种机制来确保它们共享电流。线性稳压器共享不佳。如果您有一个真正的电流模式开关稳压器,那么一台设备可能会传导大部分/全部电流,直至达到其额定值,而另一台设备将开始供应超过此点的电流,但我不建议您故意让稳压器保持其电流极限除非是为此做的。简而言之,您确实需要设计/购买更大的稳压器。

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