Fuentes de alimentación en paralelo con diodos ideales

Estoy trabajando en un proyecto que funciona a 5v y puede consumir HASTA 10 amperios. En condiciones normales, no hará eso, probablemente más cerca de 3 amperios y (si está configurado para baja potencia) solo 450 mA más o menos.

Está diseñado para ser alimentado desde USB cuando está en modo de bajo consumo, pero también quiero tener un conector de 2 barriles para agregar fuentes de alimentación externas (5V, 8A de aliexpress). Obviamente, no quiero que la fuente de alimentación retroalimente el USB, o que el USB retroalimente la fuente de alimentación. Quiero la opción de enchufar dos de estas fuentes de alimentación porque la mayoría de las veces no necesitaré activar el modo 10A, por lo que solo una fuente de alimentación sería suficiente.

Teniendo en cuenta que estas fuentes de alimentación no están diseñadas para conectarse en paralelo (sin configuración maestro/esclavo, etc.), ¿qué tan efectivo sería un diodo ideal para permitir que estas diversas fuentes funcionen todas en paralelo (para aumentar la corriente máxima)?

Tenga en cuenta que no necesito que el reparto de carga sea perfecto, pero me gustaría evitar problemas graves. Originalmente pensé que podría usar un MOSFET de canal P, pero después de algunas investigaciones, aprendí que cuando están "encendidos", permiten que la corriente fluya en ambos sentidos, lo que los convierte en no diodos no ideales (menos útil).

El "diodo ideal" suele ser un mosfet de algún tipo, por lo que, a menos que no pueda cambiar con una velocidad infinita, tendrá el mismo problema con la retroalimentación
"A menos que no puedas cambiar con una velocidad infinita" - ¿No estoy seguro de estar siguiendo? Realmente solo necesito, cuando conecto una de las fuentes de alimentación externas, agregar su corriente disponible a la mezcla. Si desenchufo algo (y al hacerlo debería "apagar" el diodo), ya no me importa la retroalimentación.
para obtener el mayor equilibrio posible entre los suministros, iría con un diodo con cátodo común, para tener un equilibrio de temperatura y dejar que la corriente sobre Vf se equilibre.
físicamente, la barrera mosfet tarda un tiempo en cerrarse, por lo que quiero decir que siempre habrá algo de retroalimentación a menos que esté perfectamente equilibrada.
Entonces, si entiendo correctamente, ¿realmente necesita fusionar tres entradas simultáneamente?
Correcto, @pipe, lo que parece un poco tonto, lo sé. El USB no será la principal fuente de energía a menos que no tenga otra opción. Normalmente me gustaría que se suministre con una fuente de alimentación de 1 5v, 8A (para dibujar ~ 3A, mucho margen por seguridad). Cuando quiera usarlo en modo 10A, conectaré el segundo suministro de 5v 8A e idealmente sacaré 5A de cada uno. Ciertamente sería más simple tener una sola fuente de alimentación de 12A, ¿eh?
No necesariamente tonto, ya que hay circuitos diseñados para estas situaciones, aunque el diseño no es muy bueno. He leído un par de notas de aplicación de Linear Tech que describen circuitos ideales para compartir corriente, etc. Cualquier cosa con un voltaje tan bajo no debería consumir tanta corriente porque las caídas de voltaje serán grandes en relación con el voltaje nominal.
Estoy de acuerdo, no hay mucho margen para trabajar. Estoy debatiendo simplemente poner algún tipo de fuente de alimentación conmutada a bordo y regular a la baja desde 12V o algo así. Por supuesto, todavía termino con la dificultad de trabajar entre USB y fuente de alimentación externa...

Respuestas (4)

Necesita dos MOSFET de canal P consecutivos para cada entrada de alimentación. Aquí hay un ejemplo de una placa de evaluación de Atmel , aunque querrá aumentar considerablemente los MOSFET y tal vez reducir los valores de resistencia a algo así como 10K:

ingrese la descripción de la imagen aquí

La entrada VCC_USB es dominante si ambos están presentes (en otras palabras, si solo hay un suministro presente, se usará ese, si ambos están presentes, entonces se usa VCC_USB).

Los MOSFET consecutivos están "ENCENDIDOS" cuando la conexión de la puerta común está conectada a tierra (suponiendo que la fuente de la izquierda sea alta) y están apagados cuando la conexión de la puerta tiene el mismo voltaje que la fuente.

Debido a los diodos intrínsecos del cuerpo, necesita dos MOSFET para poder bloquear en cualquier dirección. Esta es la configuración común que verá en los controladores de intercambio en caliente y dispositivos similares.

La conexión a R613 enciende Q109A/B si VCC_USB_EDBG es bajo. Si ambos suministros están presentes, Q110A/B están apagados (porque sus puertas están altas) y Q109A/B están encendidos.

¡Wow gracias! No estoy seguro de lo que quiere decir con "dominante" en este contexto, como en, ¿será la fuente principal de corriente (hasta su máximo)? Además, no estoy del todo seguro de entender los principios sobre los que funciona esto. ¿Tienes un minuto para explicar?
Dominante significa que si ambos suministros están presentes, la alimentación a la salida es suministrada por VCC_USB, y el otro está desconectado.
ah Mmm. El principal problema con esa idea es que tengo OTRA fuente de alimentación externa, y me gustaría poder conectar ambas a la vez (sin deshabilitar una u otra). ¿Supongo que este circuito no me permitiría hacer eso (si agregara otra etapa)?
Si desea compartir la forma actual de los dos suministros externos, puede combinarlos con diodos Schottky, pero a menos que estén diseñados específicamente para compartir la corriente con gracia, es posible que los resultados no sean ideales (o utilizables). Por ejemplo, uno puede acaparar la corriente y pasar al apagado automático. Esa es realmente una pregunta aparte, creo.
¡Gracias por agregar la explicación! Voté a favor, pero esperando escuchar algunas respuestas más antes de seleccionar una.
Con respecto a conectarlos con diodos Schottky, la caída de voltaje (incluso 0.3v) no es aceptable para esto, de ahí mi pregunta sobre los diodos ideales.
¿Cómo planea obtener los suministros para compartir la corriente correctamente? Siempre puede ajustar un poco el voltaje de los suministros externos para compensar.
¡En realidad no estoy seguro! Esa es una pregunta fantástica, y todavía estoy tratando de investigar mucho. ¿Tienes alguna sugerencia?
@Helpful Instale un refuerzo de reducción de corriente limitador en uno de ellos para disminuir su voltaje una vez que alcance el límite de corriente.
@Helpful Este arreglo es como una puerta de transmisión XOR, pero desea una puerta de transmisión OR inclusiva que puede causar que el suministro más débil sea inestable si se conecta a su punto de retroalimentación. IFSO, se necesita una precarga.

Me gustaría tomar un enfoque diferente aquí...

¿Por qué no diseñar un sistema de suministro de energía activo? Por activo quiero decir, puede usar una configuración de microcontrolador + PMOS.

Tenga en cuenta que no necesito que el reparto de carga sea perfecto, pero me gustaría evitar problemas graves. Originalmente pensé que podría usar un MOSFET de canal P, pero después de algunas investigaciones, aprendí que cuando están "encendidos", permiten que la corriente fluya en ambos sentidos, lo que los convierte en no diodos no ideales (menos útil).

Es cierto que NMOS también permitirá la transmisión de corriente en ambos sentidos si está activado. Así que los apagamos si no los necesitamos.

Esto es lo que podemos hacer:

Supply 1 >> PMOS >> load
Supply 2 >> PMOS >> load
Supply 3 >> PMOS >> load
.
.
.
Supply N >> PMOS >> load

Podemos utilizar tantas fuentes de alimentación como queramos. Los amarramos a la carga mediante un PMOS. Ahora, también obtenemos un microcontrolador y leemos el voltaje de carga . Cada vez que el voltaje de la carga cae un cierto nivel, cambiamos a la fuente de mayor potencia, utilizando el microcontrolador mencionado anteriormente. (Será mejor que tenga algunos condensadores en el lado de la carga si no quiere que el voltaje caiga demasiado)

¡También hay otro método! Podemos vincular sensores de corriente de efecto Hall en cada uno de estos caminos. Luego leemos las corrientes con nuestro microcontrolador. Siempre que se alcance el límite de corriente, el microcontrolador leerá esto y cambiará a una fuente de alimentación de mayor potencia.

También hay una tercera opción; ¡Tu carga le da información a nuestro microcontrolador! Cada vez que presiona un interruptor / control deslizante en su carga, el microcontrolador actúa de antemano y cambia la fuente de alimentación que sabe y ha probado que funciona. Entonces, en esta configuración, no tiene detección de voltaje o corriente.

También tengo una cuarta opción (Bonus): Digamos que quieres compartir la carga. Como tiene un microcontrolador, básicamente puede PWM esos PMOS (con cierta banda muerta, por supuesto) y crear carga compartida. Puede combinar esto con un sensor de temperatura en las fuentes de alimentación para incluso equilibrar/apagar algunas de ellas si es necesario.

Si va a probar esto, no olvide usar interrupciones, porque quiere ser lo más rápido posible.

Es posible que desee reconsiderar sus requisitos con suposiciones en las especificaciones.

La corriente que comparte varias fuentes de alimentación puede ser inestable con una carga ligera en la fuente que apenas suministra corriente cuando hay una perturbación de carga en 2 fuentes compartidas que regulan la misma carga.

La ganancia de bucle efectiva cae cuando un regulador es impulsado por otra fuente de voltaje ligeramente más alto debido a voltajes no coincidentes. Esta pérdida de ganancia de retroalimentación puede resultar en un exceso de una perturbación detectada. A menudo se necesita una precarga del 10 % para limitar la variación en la ganancia del bucle y la pérdida resultante del margen de fase.

LTC4370CDE sería mi primera opción para unir dos fuentes de alimentación, pero ni siquiera me molestaría con la alimentación del puerto USB de la computadora porque será de mala calidad. Incluso en una placa base de $ 2000, siguen siendo chatarra.

Wow, eso no es un chip barato. Todavía $ 7 @ 500!
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