¿Debo usar reguladores en cascada, o conectarlos todos a la misma entrada?

Question

Para un diseño particular, necesito tomar un voltaje no regulado de una batería y regular 5 voltajes DC diferentes a partir de él. Lo que es peor es que necesito convertidores de paso hacia arriba y hacia abajo. Lo que es incluso peor es que algunos voltajes necesitan más corriente que otros.

Nota: Para aclarar la pregunta, he dado los voltajes específicos que necesito. Sin embargo, ten en cuenta que me pregunto qué hacer en general, no solo en este caso específico.

El voltaje de la batería es de 11.1 V, y disminuye a medida que se descarga. Necesito crear:

• 15 V
• 12 V
• 5.5 V
• 5.0 V
• 3.3 V

El nivel de 12 V necesita funcionar al menos a 1 A, y los tres más bajos necesitan funcionar aproximadamente a 200 mA cada uno. El nivel de 15 V no necesita más de 50 mA.

Entonces, esta es mi pregunta: ¿sería mejor ir de la batería a 15 V a 12 V a 5.5 V a 5.0 V a 3.3 V, o sería mejor simplemente conectar los 5 reguladores directamente a la batería?

Answer 1

Me he preguntado esto a menudo, y cada vez llego a un compromiso. El compromiso más obvio es el siguiente:

Pro: Al cascadas, generalmente hace que los reguladores de voltaje más bajos se mantengan más frescos (no estás perdiendo tanto voltaje con ellos, por lo que estás desperdiciando menos energía en forma de calor).

Con: Tu primer regulador debería ser capaz de suministrar suficiente corriente para todo el circuito que se alimenta de cada uno de los otros reguladores (y este es el caso hasta el final de la cadena). Esto significa que tu regulador de nivel superior tendría que ser grande y robusto en comparación con los reguladores que se alimentan de él.

A veces gana el pro (por ejemplo, todo el circuito en cada uno de los rieles de alimentación solo consume miliamperios de corriente, por lo que no necesitas un regulador potente en la parte superior), y a veces gana el con (no puedes encontrar un regulador de nivel superior que pueda suministrar suficiente corriente, por lo que optas por grandes disipadores de calor y sistemas de enfriamiento extensos).

Tú, como diseñador, tendrás que analizar todos los casos potenciales y asegurarte de que el circuito pueda manejar cualquier eventualidad que pueda surgir durante su funcionamiento normal.

Answer 2

También debes cuidar de hacer que tu sistema sea a prueba de fallos. Voy a entrar en detalles explicando lo que he hecho en un proyecto reciente.

Tenía un paquete de baterías y un convertidor DC/DC a 5V/6A y necesitaba una fuente de alimentación de 24V/2A. Había dos opciones, usar un convertidor DC/DC a 24V/2A y luego en cascada con el suministro de 5V DC/DC o tomar la opción Vpack->5V y Vpack->24V. Solo para ser claro, ningún regulador LDO lineal podía hacer eso.

La solución final utilizó otro convertidor DC/DC del paquete de baterías para hacer 24V/2A.

Pros:

En caso de peligro a 24V, solo esa parte del circuito se daña.

Solo un tipo de CI está disponible.

Contras:

Aumento de la huella de PCB de la solución.

Ahora volviendo a tu pregunta, todo es un compromiso - sin saber nada sobre cuánto estás dispuesto a pagar por la eficiencia de la fuente de alimentación, no es posible dar una respuesta detallada.