两个稳压器串联与并联

电器工程 电压调节器
2022-01-16 18:41:16

什么是更好的主意 - 将两个稳压器串联或并联?我不需要太多电流(最大 300-400mA)。我需要两个电压。变压器输出约为9V。U2 提供 1A 最大值和 U3 800mA 最大值。

系列 平行线

4个回答

这里的重要区别是功率耗散的位置。对于这两个电路,可以很容易地计算出:

平行线:

  • \$P_{U2}= ( V_{IN} - V_{OUT} ) × I_{OUT} = ( 9 - 5 ) × 1 = 4 \text{W}\$
  • \$P_{U3}= (V_{IN} - V_{OUT} ) × I_{OUT} = ( 9 - 3.3 ) × 0.8A = 4.6 \text{W}\$
  • 总功率 = 8.6W

系列配置

  • \$P_{U2} = ( V_{IN} - V_{OUT} ) × I_{OUT} = ( 9 - 5 ) × ( 1 + 0.8 ) = 7.2\text{W}\$
  • \$P_{U3} = (V_{IN} - V_{OUT}) × I_{OUT} = (5 - 3.3) × 0.8A = 1.4W\$
  • 总功率 = 8.6W

问题是你可以在哪里最舒适地消散这些功率,哪个调节器。耗散功率越高,所需的散热器越大。对于这两种解决方案,总耗散功率是相同的。

请注意,对于串联配置,您的 5V 稳压器必须能够提供几乎 2A 的电流,而在并联配置中,两个稳压器必须“仅”处理约 1A 的电流。

如果

  • 3.3V 稳压器可以使用 5V 稳压器的最小输出作为输入,
  • 并且 5V 稳压器可以提供两个电流的总和,两个选项都是开放的。

请注意,在这两种备选方案中,耗散在两个稳压器上的分配方式不同。

在 1A 和 0.8A 时,您需要在两个稳压器上进行一些冷却,您必须计算最大输入电压(最高可能的线路电压、最低可能的降压因数、降低二极管上可能的压降)和最低可能的输出电压。(jippie 的计算可以作为起点,但最坏情况的数字会更差一些。)

假设第二个稳压器可以在您从第一个稳压器中获得的最低电压下运行,那么您可以串联进行。再次假设这些是线性稳压器,我认为第一个稳压器的缺点是必须调整大小以提供支持第二个稳压器所需的电流和功耗。因此,您也许可以为第二个人使用一小部分,但最终只需要在第一个监管机构上支付费用。如果可以选择,我会亲自并行进行。

现在,如果您在第一个稳压器上使用开关稳压器,在第二个稳压器上使用线性稳压器,那么通过将它们串联起来可以提高效率。第一个稳压器将第二个稳压器降低电压。您仍然需要从第一个稳压器提供足够的电流,但现在您的第二个稳压器必须以线性方式消耗的功率要低得多。

对于线性电压调节器,分布式或集中式配置确实不会影响效率。但是,请注意,这不适用于开关模式稳压器。效率将保持相同的集中式,但在分布式配置中会更低。

让我们假设一个效率为 95% 的开关模式稳压器。我还将假设每个稳压器在分布式配置中都有单独的可用电源(您的图像暗示只有 3.3V 稳压器具有可用输出):

在此处输入图像描述

$$ Psource = \frac{Pu_2}{0.95} +\frac{Pu_3}{0.95*0.95} = 8.188 \\ $$

我们需要对分布式情况下所需的总电源功率进行逆向工程。对于 Pu2 所需的功率,我们必须补偿 1(5V)开关模式稳压器的效率。对于 Pu3 所需的功率,我们必须补偿两个开关模式稳压器的效率,因为这部分 Psource 需要通过两种开关模式才能到达 Pu3。

效率是

$$ \eta = \frac{Pu_2+Pu_3}{Psource} = \frac{5 + 2.64}{8.188} = 93.3\% $$

当然,在这种情况下,它不会降级那么多,但是在更长的电源链中,如果有更多的开关模式,效率会低得多,而更高的功率会使这一点变得更加重要。