É possível conectar a saída do regulador buck em paralelo?

Estou usando o regulador buck MCP16322 alimentado a partir de 12V e as saídas 5V e 2A. É possível conectar a saída de dois deles em paralelo? A conexão paralela das saídas atrapalha os valores máximos de capacitância na saída dos reguladores? É melhor conectar as saídas em paralelo via diodos? Os diodos causam uma queda de 0,7V, o que eu prefiro evitar.

Aqui está o circuito de aplicação.

A conexão direta das saídas de vários reguladores, comutados ou lineares, é desaconselhável pelos seguintes motivos:

• Uma diferença marginal na tensão de saída faria com que correntes altas fluíssem entre os pinos de saída do regulador, potencialmente danificando um dos reguladores.

  O MCP16322 é classificado com precisão de 2%, portanto, para uma saída nominal de 5 Volts, um regulador pode estar em 4,9 Volts e o outro em 5,1 Volts. O intervalo de 0,2 volts causaria o fluxo de corrente entre as saídas limitado apenas pela impedância do trilho dos reguladores.

• Qualquer atraso na inicialização ou desativação de qualquer regulador causaria uma realimentação do regulador energizado para o não energizado.

  Por padrão, a abordagem descrita na pergunta fará com que um dos reguladores funcione enquanto o outro pode não estar - se uma das fontes de energia estiver desligada em um determinado momento. Este é um modo de falha com forte probabilidade de danos ao dispositivo

  Mesmo que os dois reguladores sejam alimentados por uma fonte comum, haverá diferenças no tempo de inicialização enquanto os dois osciladores estiverem sendo inicializados. É por isso que é necessário o seqüenciamento de fontes de alimentação e existem peças com finalidade especial para esse sequenciamento.

• Haverá demandas de tensão de pico / corrente de pico mais altas nos capacitores do estágio de saída dos reguladores, devido aos efeitos aditivos das tensões de ondulação (não sincronizadas) dos dois.

  Um controlador buck que suporta sincronização e seqüenciamento seria necessário, em vez do dispositivo selecionado. Se o design proposto na pergunta for usado como está, mesmo se não houver falha imediata, a deterioração do componente reduziria a longevidade esperada do dispositivo devido à exposição repetida a tensões não projetadas.

A solução :

Em vez de um diodo-OR das saídas dos dois reguladores buck, use diodos para mesclar as fontes de entrada de 12 Volts . O design pode então usar um único regulador de buck em vez de múltiplos. A folha de dados indica que o regulador não terá nenhum problema ao usar uma entrada de 11,3 Volts em vez de 12 Volts, para produzir uma saída regulada de 5 Volts, conforme desejado.

Este artigo sobre seqüenciamento de vários trilhos de tensão pode ser uma leitura útil, discute os problemas de seqüenciamento e degeneração de componentes.

Geralmente, não é uma boa ideia fazer paralelo à saída de duas fontes de alimentação. É improvável que ambas as fontes de alimentação estejam com a mesma tensão de saída exata. Como resultado, um tenderá a tentar fornecer toda a carga, enquanto o outro tenderá a ficar ocioso com baixa carga. Dependendo das características de filtragem usadas nas redes de feedback nas duas fontes de alimentação, é possível que também ocorra oscilação.

Agora, tudo o que foi dito, há fontes de alimentação projetadas especificamente para serem paralelas. Geralmente, eles possuem uma linha de detecção especial que se conecta entre todas as saídas da fonte de alimentação usadas para suportar um compartilhamento de corrente equilibrado entre as fontes. Projetos deste tipo são mais caros e adicionam componentes adicionais à placa de circuito. Os suprimentos de compartilhamento atual também precisam adicionar níveis adicionais de detecção de falhas para garantir uma operação / desligamento seguros, caso o esquema de compartilhamento de corrente comum falhe ou algum componente de uma fonte de alimentação específica falhe.

Não é incomum ver esse tipo de fonte de alimentação de uso paralelo usada em computadores servidores onde a entrega de energia é adicionada de maneira modular ao servidor, à medida que CPUs adicionais, memória e placas de E / S são adicionadas ao servidor. Muitas dessas fontes de alimentação contêm microcontroladores internos que executam algoritmos sofisticados de detecção de falhas para torná-los seguros nos modos de falha.

Para superar os problemas devido à conexão paralela (mencionados nas respostas anteriores), você pode fazer algumas modificações no circuito, conforme listado neste artigo no Electronic Design ou nesta nota de aplicação da Texas Instruments .

É claro que tudo depende das circunstâncias, mas esta recomendação pode ajudá-lo a aumentar a capacidade atual do seu design.

Não, não é recomendado. Como já apontado, haverá tolerâncias nos circuitos, levando a tensões de saída ligeiramente desiguais. O investimento com a tensão de saída mais alta 'ganhará' e fornecerá toda a corrente de carga primeiro. Quando atingir seu limite de corrente, sua tensão de saída entrará em colapso. Neste ponto, o DC-DC com a tensão de saída mais baixa começará a contribuir.

É bastante comum na indústria paralelizar conversores DC-DC usando uma técnica chamada queda de tensão. Isso basicamente cria um resistor artificial em série com a saída do conversor DC-DC para ajudar no compartilhamento de corrente. Você pode ler mais neste artigo .

Sim, isso é possível, mas com muitas complicações envolvidas, usando soluções baseadas em transformadores, como gerenciar o compartilhamento atual.

Também existem soluções baseadas em capacitores, que recentemente foram inventadas que não precisam se preocupar tanto com o compartilhamento atual e são separadas pela frequência de operação, embora provavelmente existam outros problemas.

Muita indústria usa POL para gerenciar a conversão diretamente na CPU ou no ponto de carga, mas existem algumas empresas que procuram alternativas. Embora eu imagine que a multifase resolva isso para determinadas aplicações. Embora seja um pouco caro em termos de área da placa e soluções de refrigeração. O conversor Cuk pode ser uma boa alternativa, além de confiabilidade e soluções duradouras.