Recommandations pour la connexion en parallèle de convertisseurs CC/CC

Introduction

Lors de la conception d'un système d'alimentation, diverses sous-fonctions sont typiquement spécifiées en termes de puissance de sortie, de caractéristiques de bruit et de stabilité requise par la charge pendant le démarrage et en régime permanent. Il est essentiel de garantir la stabilité de la puissance, avec des dispositions et des exigences claires en place pour gérer les transitoires de puissance, la variabilité de la puissance d'entrée et la capacité du système à s'adapter ou à réagir de manière adéquate. D'autres facteurs comme la taille, le poids, le coût et la fiabilité sont également des points clés à prendre en compte.

Lors du développement d'une conception répondant à ces spécifications, les ingénieurs s'intéressent souvent à des produits existants au sein de l'entreprise ou de l'industrie pour les réutiliser, avec pour but d'implémenter les fonctions nécessaires de manière efficace. L'incitation à réutiliser des produits repose largement sur les objectifs de la direction quant à la réduction des coûts, au raccourcissement des calendriers de développement et à la réduction des risques. Lors de ce processus, les concepteurs peuvent faire face à des situations où les convertisseurs CC/CC ne sont pas adaptés à la puissance de sortie requise, ce qui amène la question suivante : est-il possible de connecter en parallèle plusieurs convertisseurs CC/CC pour atteindre les niveaux de puissance souhaités ?

Cet article de blog s'intéresse aux points à prendre en compte et aux limitations qu'implique la connexion en parallèle de plusieurs convertisseurs CC/CC.

Points à prendre en compte

Il peut être tentant de connecter en parallèle deux convertisseurs CC/CC ou plus pour atteindre deux ou trois fois la puissance nominale réduite. Toutefois, comme nous allons le voir, cette approche n'est pas simple et implique plusieurs défis. Il existe des problèmes potentiels comme l'instabilité du système, une ondulation supérieure et une utilisation inefficace de l'espace sur la carte nue, ce qui peut peser plus lourd que les avantages d'une connexion en parallèle de plusieurs convertisseurs.

La solution la plus simple consiste à évaluer si la charge peut ou non être divisée. Si la charge se compose de plusieurs dispositifs, il n'est peut-être pas nécessaire de connecter en parallèle des sorties de convertisseurs. À la place, vous pouvez affecter chaque convertisseur à l'alimentation d'un sous-ensemble spécifique de la charge, comme illustré à la Figure 1.

Figure 1 : Alimentation de plusieurs charges à partir de plusieurs convertisseurs. (Source de l'image : Ganmar Technologies

Assurez-vous que les retours de votre charge suivent une configuration courante en étoile de type « kelvin » à un seul point. Cela réduit les risques de boucles de masse, mais il est essentiel de consulter l'équipe de conception chargée de la mise à la terre de votre système pour connaître les recommandations spécifiques.

Si vos charges ne peuvent pas être divisées, il convient d'utiliser des stratégies de connexion en parallèle plus complexes. Dans la plupart des convertisseurs, le signal de rétroaction est directement échantillonné à partir de la sortie reliée à la charge. Ce nœud de rétroaction peut avoir un impact considérable sur les performances de la boucle et peut entraîner une instabilité. Pour éviter cela, il est essentiel de comprendre le fonctionnement de la boucle de rétroaction interne et la manière de l'intégrer correctement. Des circuits supplémentaires seront nécessaires pour contrôler la puissance et veiller à ce qu'elle soit répartie de manière égale entre les convertisseurs en parallèle. Si la conception d'un tel système peut être délicate, de nombreux fabricants fournissent des documents et des conseils pour implémenter des schémas de ce type. Toutefois, la conception et les tests peuvent rester difficiles, ce qui nécessite de faire appel à un concepteur très expérimenté. Étant donné que ces conceptions dépendent des convertisseurs spécifiques utilisés, cet article n'ira pas plus loin dans les détails.

Connexion en parallèle de convertisseurs de sources de courant

La Figure 2 montre un modèle simplifié pour la connexion en parallèle de deux convertisseurs. Lorsque les convertisseurs fonctionnent comme sources de courant, leur connexion en parallèle entraîne l'addition de leurs courants individuels.

Figure 2 : Modèle illustratif de la connexion en parallèle de convertisseurs de sources de courant. (Source de l'image : Ganmar Technologies)

Connexion en parallèle avec des convertisseurs GMR10Dx

La série GMR10Dx de convertisseurs de puissance de Ganmar Technologies présente une topologie qui permet à leurs sorties de se comporter comme des sources de courant. À la Figure 3, la boucle de rétroaction est connectée au côté primaire du transformateur, ce qui permet de l'isoler des circuits de charge de sortie.

Figure 3 : Topologie GMR10Dx. (Source de l'image : Ganmar Technologies)

Comme illustré à la Figure 4, la connexion en parallèle de ces convertisseurs nécessite un minimum de circuits supplémentaires, principalement pour inclure des résistances d'affaissement. Les résistances d'affaissement contribuent à gérer la variabilité de la tension de sortie de chaque convertisseur. Il est également bon de fournir une charge minimale aux autres sorties afin de garantir des performances bien régulées lors de l'utilisation de la gamme GMR10Dx. Par ailleurs, il convient de placer des condensateurs MLCC 22 uF/25 V (X7R ou X5R) et des condensateurs au tantale 470 uF/35 V au point de charge afin de prendre en charge les courants d'impulsion locaux. Il s'agit là d'une pratique standard lors de l'alimentation de circuits intégrés. Faites attention à la gestion thermique, car les charges élevées peuvent dépasser les valeurs nominales des composants. Si vous avez besoin d'assistance, le support technique de Ganmar Technologies se tient à votre disposition pour vous aider à relever les défis liés à la conception.

Figure 4 : Connexion en parallèle de convertisseurs pour alimenter des charges plus élevées. (Source de l'image : Ganmar Technologies)

Autres recommandations

La gestion de la mise à la terre est un aspect essentiel de l'ingénierie système, qui est pourtant parfois négligé. Lors de l'alimentation de convertisseurs à partir d'une source CA redressée (monophasée ou triphasée), il est recommandé de bien séparer le retour côté primaire.

Conclusion

Il est possible de fournir davantage de puissance de démarrage ou de polarisation à vos charges en utilisant plusieurs convertisseurs CC/CC. Si votre charge est composée de plusieurs dispositifs, chacun d'entre eux peut être alimenté par des convertisseurs individuels, tous connectés à un seul retour commun. Pour les charges qui ne peuvent pas être divisées, les convertisseurs doivent être connectés en parallèle en faisant particulièrement attention à la stabilité de la boucle de rétroaction. La gamme GMR10Dx peut être connectée en parallèle avec un minimum de composants supplémentaires, et Ganmar Technologies fournit un support technique pour vous aider avec les détails de l'application.