¿Es posible eliminar la fluctuación de salida de los SMPS mediante el uso de dos SMPS paralelos para producir salidas fuera de fase entre sí?

La ondulación del voltaje en la salida es la integral de la corriente en los capacitores de salida. Si asumimos que la carga consume una corriente constante, entonces para que el voltaje de ondulación sea cero, la corriente entregada desde el (los) convertidor (es) de modo de conmutación también debe ser constante.

Si la corriente de ondulación de los conmutadores fuera un sinusiodo limpio y agradable en la frecuencia de conmutación, entonces lo que propone sería posible. En cambio, como sugiere el nombre, es una forma de onda resultante de la conmutación, a veces la corriente puede ser cero (los dólares que se ejecutan en "modo continuo" entregan corriente todo el tiempo, los impulsos, los retrocesos y los convertidores que se ejecutan en modo discontinuo no lo hacen) y cuando la corriente es siendo entregado no es a una tasa constante (cuán cerca de constante depende del valor del inductor). La forma exacta de la forma de onda dependerá de muchos factores, incluidos el voltaje de suministro y la corriente de carga.

Habiendo dicho eso, si bien su método no eliminará completamente la ondulación, la reducirá significativamente. A esto lo llamamos un convertidor "polifásico" y se puede hacer con cualquier número de fases de 2 en adelante.

Por ahora, supongamos que las formas de onda de todos los convertidores son copias desplazadas en el tiempo entre sí y son periódicas en la frecuencia de conmutación (estas son aproximaciones de la realidad pero son suficientes por ahora). Podemos ver cualquier forma de onda periódica como una serie de sinusoides en los armónicos de la frecuencia de conmutación.

Si tenemos n fases perfectamente emparejadas, eliminamos cualquier armónico que no sea un múltiplo de n. En general, los armónicos más bajos tienden a ser más grandes que los más altos para la mayoría de las formas de onda y, además, el capacitor de salida actúa como un integrador, lo que significa que las corrientes de ondulación de alta frecuencia tienen un impacto mucho menor en el voltaje de ondulación que las de baja frecuencia.

Esto se hace en la práctica, por ejemplo, http://www.linear.com/docs/4166 describe un convertidor IC que está diseñado para controlar dos fases directamente y brinda funcionalidad para sincronizar múltiples chips para construir convertidores con hasta 12 fases.

¿Es posible eliminar la fluctuación de salida de los SMPS mediante el uso de dos SMPS paralelos para producir salidas fuera de fase entre sí?

No.

Sin embargo, algunas fuentes de alimentación conmutadas son multifásicas, lo que significa que tienen varios trenes de potencia en paralelo en su interior. Por lo general, esto se hace para aumentar la capacidad de corriente de salida, pero las fases también suelen funcionar escalonadas uniformemente durante un ciclo para reducir la ondulación.

Eliminar la ondulación usando dos suministros requeriría que cada uno tuviera exactamente la ondulación opuesta del otro, y luego estos dos promediaran exactamente . Debería ser obvio que eso nunca va a suceder.

Aparte de especificar absolutamente 0 ondulación, la falla principal en su proceso de pensamiento es que es poco probable que la ondulación de las fuentes de alimentación conmutadas sea algo simétrico por media forma de onda. Su diagrama muestra el seno, para el cual esto funcionaría, pero la onda de las fuentes de alimentación conmutadas es más puntiaguda que eso. O bien, puede ser una salida trapezoidal con un aumento bastante pronunciado, luego un decaimiento más lento o, a veces, un aumento lento con un decaimiento rápido. Los cambios en la carga también afectarán la amplitud y la forma de la ondulación. Este tipo de formas de onda desfasadas 180° no promedian una línea plana.

Si bien no puede eliminar toda la ondulación, puede eliminar todos los componentes en la frecuencia de conmutación fundamental mediante el uso de un conmutador de fase dual. Un conmutador de n fases puede eliminar todos los armónicos hasta el (n-1)ésimo. Obviamente, en la práctica, los desajustes y las compensaciones de los componentes hacen que parte de esto sea imperfecto, pero en la práctica es posible una reducción muy significativa (10-20 dB), y la ondulación pico a pico en la salida se puede reducir, o de manera equivalente, se puede reducir la capacitancia de salida. para la misma cantidad de ondulación.

Algunos circuitos integrados SMPS tienen entradas/salidas de sincronización. Con este tipo, es posible ejecutar múltiples circuitos integrados en polifase. Esto aumenta la frecuencia de ondulación y disminuye la amplitud de ondulación, lo que facilita el filtrado.

Podría ser más fácil simplemente usar un solo controlador polifásico para manejar múltiples interruptores.

La ejecución libre de circuitos integrados SMPS sin E/S de sincronización no sería fácil, y puede ser imposible, sincronizar en una buena polifase.