Fácil distribución equilibrada de la carga para tres o cuatro fuentes de alimentación, incluso con tensiones de alimentación desiguales

El uso de varias fuentes de alimentación pequeñas suele ser más económico y fiable que el uso de una sola fuente de alimentación grande. Por ejemplo, se pueden utilizar baterías separadas para una mayor fiabilidad. En un sistema de varias fuentes de alimentación, es importante que la carga esté distribuida uniformemente; de lo contrario, una sola fuente de alimentación puede intentar soportar toda la carga. Este artículo muestra cómo equilibrar fácilmente la carga de tres o cuatro fuentes de alimentación conectando en cascada los circuitos LTC4370.

El controlador LTC4370 permite compartir la corriente entre dos fuentes de alimentación con una modesta diferencia de tensiones de salida, como se muestra en la Figura 1. Para equilibrar perfectamente la corriente en ambos lados, el controlador regula la tensión puerta-fuente de un MOSFET de canal N en el lado que tiene la tensión más alta. Esto crea una caída de tensión en el conector R del MOSFET_DS(ON) más la resistencia de detección de corriente.

El LTC4370 puede compensar una diferencia de tensión entre dos carriles de hasta 0,5V. Si la diferencia de tensión entre las dos alimentaciones es ligeramente inferior a 0,5V, el LTC4370 puede regular su salida para que coincida con el carril de menor valor, ajustado añadiendo una resistencia adecuada en la patilla RANGE.

La figura 2 muestra un sistema de 3 entradas de 12 V que proporciona 10 A. Observa que un LTC4370 (U1) realiza un reparto equitativo de la corriente entre las fuentes V1 y V2, mientras que el segundo LTC4370 (U2) implementa una relación 2:1 entre la corriente de salida de U1 y la corriente de una tercera fuente, V3. Así, cada suministro contribuye por igual a un tercio de la corriente de carga total. La tensión de salida en la carga es inferior al mínimo de las tensiones de alimentación V1, V2 y V3. Como hay dos etapas en cascada, es posible tener hasta 1V de diferencia entre V3 y V1 o V2, si la diferencia entre V1 y V2 ya está en el límite de 0,5V.

La conexión en cascada de tres controladores LTC4370 (Figura 2) permite que cuatro fuentes de alimentación compartan la carga. En la primera etapa, U1 y U2 obligan a compartir por igual un par de fuentes de alimentación, donde la corriente de salida de U1 es I₁₂ = I₁ + I₂y la corriente de salida de U2 es I₃₄ = I₃ + I₄. Un tercer LTC4370, la segunda etapa, mantiene la I₁₂ = I₃₄. Así, cada alimentación contribuye a una cuarta parte de la corriente de carga total. Las dos etapas, como las anteriores, permiten una diferencia de 1V entre las cuatro tensiones de alimentación.

Las principales fuentes de error que afectan al reparto perfecto de la corriente son

• Desplazamiento de entrada del amplificador de error LTC4370, ±2mV (máximo)
• La tolerancia de las resistencias de detección, en el peor de los casos para resistencias del 1%, es del 2% en total.

El error de compartición atribuido a la desviación de entrada del amplificador de error disminuye al aumentar la tensión de detección, pero la disipación de energía aumenta. En el caso del circuito LTC4370 con dos fuentes de alimentación, este error se expresa como un desequilibrio en el reparto de la corriente entre las fuentes de alimentación:

Utilizando los errores del peor caso anterior, el error es :

Para el circuito de la figura 2, donde la distribución ideal de la carga significa que la carga se distribuye en ⅓I_CARGA y ⅔I_DESCARGARes más fácil estimar el peor desequilibrio expresando la corriente máxima y mínima de cada alimentación:

Conclusión

Al conectar en cascada la salida compartida de un LTC4370 con otro LTC4370, se pueden controlar eficazmente tres o más fuentes de alimentación para proporcionar la misma corriente a la carga. Con errores dentro de la tolerancia de la resistencia de detección, la caída de tensión es mínima.