Alimentazione: alcuni suggerimenti (parte 27) – Collegamento in parallelo di alimentatori con il metodo della riduzione di tensione

Dalla rivista:
Elettronica Oggi

 

Questo articolo illustra un semplice metodo di collegamento di alimentatori in parallelo. Alcuni dei punti essenziali da tenere presente sono: 1) il circuito di riduzione della tensione non deve aggiungere condizioni di failure ; 2) come corollario del punto precedente, non si deve avere nessuna configurazione master-slave; 3) le interconnessioni si devono minimizzare; 4) non si deve avere nessun effetto negativo sull’efficienza; 5) occorre una buona regolazione della tensione; 6) deve essere preservata la dinamica del carico. Il metodo di riduzione della tensione offre una soluzione semplice per molti di questi requisiti e consiste nel far sì che la tensione di uscita di alimentazione diminuisca in funzione della corrente di carico.

Come mostrato nella figura 1, gli alimentatori collegati in parallelo tendono a equalizzare le correnti di uscita secondo la linea di carico. Nel grafico è rappresentata la tensione di uscita in funzione delle caratteristiche di carico di tre alimentatori, che hanno andamento V-I leggermente diverso l’uno dall’altro a causa delle tolleranze dei componenti. Per una data condizione di carico, una linea orizzontale rappresenta la tensione di uscita quando tutti e tre gli alimentatori sono collegati in parallelo; le intersezioni della linea orizzontale con le linee di carico corrispondono alle correnti di uscita di ciascun alimentatore. Ovviamente questo metodo comporta un peggioramento della regolazione della tensione del sistema.

Fig. 1 – La riduzione della tensione di uscita degli alimentatori permette alla corrente di distribuirsi

I valori importanti da stabilire sono la precisione del riferimento in relazione alla temperatura e alla tolleranza del partitore (vedi Alimentazione: alcuni suggerimenti (parte 18)). A questo punto si può selezionare la pendenza o la deviazione accettabile e calcolare l’altro parametro. Se si assume che la pendenza sia relativamente costante, la relazione tra le variabili è semplicemente:

dove:
SPA = precisione del punto prefissato in percentuale
D = riduzione percentuale della tensione dalla condizione di carico nulla a quella di carico massimo
LE = limite del carico ossia il possibile scarto percentuale dei carichi

Eseguendo i calcoli si rileverà l`aspetto negativo di questo metodo: occorre una precisione estrema nella regolazione della tensione di uscita e una notevole riduzione della tensione per ottenere una distribuzione ragionevole della corrente. Ad esempio, come illustrato nella figura 1, con tolleranze pari a 3,5 percento e riduzione della tensione del 20 percento, si può avere una differenza tra le correnti del 35 percento. Una tale riduzione può essere accettabile in sistemi ad alta tensione ma non lo sarà in alimentatori a bassa tensione.

Fig. 2 – La riduzione di tensione è attuabile facilmente con la regolazione in modalità di corrente

Si potrebbe pensare subito di attuare la riduzione della tensione inserendo una resistenza elevata in serie alla tensione di uscita, finché non si considerano i problemi di tolleranza e le perdite che ne conseguono. Con riferimento al nostro esempio precedente, in questo resistore si dissiperebbe oltre il 20 percento della potenza di uscita. L’idea successiva sarebbe misurare la corrente di uscita dell’alimentatore, amplificarla e utilizzarla per compensare il circuito di regolazione della tensione di uscita. Questa soluzione è adeguata per la regolazione in modalità di tensione, mentre con la regolazione in modalità di corrente è disponibile un metodo molto più semplice. Limitando il guadagno in corrente continua dell’anello di regolazione si crea un resistore sintetico.

L’Appendice 1 riporta le semplici equazioni necessarie per calcolare l’impedenza di uscita in base alla figura 2. Il risultato è che l’impedenza di uscita di questo sistema è uguale al reciproco, cambiato di segno, del prodotto del guadagno del compensatore e del guadagno dello stadio di potenza. Nella maggior parte degli alimentatori, nel circuito di compensazione c’è un integratore e ne risulta un guadagno molto alto del compensatore DC. Regolando il guadagno DC a un valore specifico, si può ottenere la riduzione desiderata. Solitamente è abbastanza facile attuare questa soluzione: basta aggiungere un resistore ai capi dell’amplificatore di errore.

Il prossimo argomento della rubrica saranno i controllori hot-swap.

Per ulteriori informazioni su questa e altre soluzioni per gli alimentatori, visitare: www.ti.com/power-ca

Per contattare Robert Kollman: [email protected]

Appendice 1 – Calcolo della riduzione della tensione di uscita con la regolazione in modalità di corrente

Vedi figura 2

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