Equilibrage de courant

[Crashaan]

Hello world,

Je suis en train d'étudier et de réaliser une alimentation 5V, 1,2A qui prendra en entrée une tension d'environ 9V ou d'environ 12V.
J'ai besoin que cette alimentation soit très réactive en fonction des charges qui seront commutés sur sa sortie, je me suis donc penché sur le bon vieux LM317 !
Cependant, j'ai un problème niveau thermique. un LM317 si il débite 1,2A, qu'il doit fournir 5V et s'il est alimenter en 12V, et ben il doit dissiper 8,4W. c'est un peu chaud et je souhaiterai avoir un encombrement en matière de taille de radiateur le plus petit possible.

Je suis donc partie sur une idée certainement farfelue de mettre 3 LM317 en parallèle et de limiter le courant qui passera dans chacun d'entre eux à 400mA ce qui donnera un puissance à dissiper de 2.8W ce qui est plus convenable.
J'ai fait des simulations et réaliser le montages, et sa marche ??

J'ai cependant un soucis. Le courant dans chaque LM317 n'est pas identique quand la charge est plus faible (avec 500mA, je peut avoir 300mA qui traverse le 1er LM, 175mA qui traverse le 2nd et 25mA dans le 3eme).
Une idée pour équilibrer le courant et améliorer cela ?
Je serai aussi intéressé de savoir comment vous, vous auriez fait pour réaliser ce montage mais en conservant la base de LM317 =).

Je met en PJ, une image de mon montage.

Dans l'attente de vous lire =)
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[f6bes]

Bjr à toi, Le modéle Lm 317 KCT tiens...1.5 A.
Tes 3 LM317 pre nnent ils MOINS de place qu'un....radiateur..??
Nota: tu auras TOUJOURS la meme quantité de chaleur à évacuer.
Si tu as le choix de la tension d'entrée pourquoi choisir 12v ALORS que tu peux avoir du..9 V ??
Bonne journée

[antek]

Si l'encombrement excessif est rédhibitoire alors la solution "régulateur linéaire" est à proscrire.
S'il s'agit de répartir la puissance sur plusieurs composants, un début est de lire la totalité des schémas d'application fournis dans les datasheet (et pas que LM317).
On y trouverait par exemple :
- avec 3 régulateurs insérer une résistance de limitation de courant avec chaque régulateur pour améliorer la répartition du courant
- un prérégulateur qui maintient une tension constante et minimale en entrée régulateur
- ajout de 1 ou plusieurs ballast commandés par le régulateur

[Crashaan]

Pour répondre à @f6bes:

Voici mon étude thermique qui m'a orienté sur le choix d'utiliséer3 LM317 plutôt qu'un seul, et cela avec les vrai données d'entrée:

étude du cas "1 LM317" :
Pmax = (Vin - Vout) * Ioutmax = (12 - 5.1) * 1.2 = 8.23W que j'arrondi à 8.3W.
Calcule de la température de jonction Tj avec un ambiante de 55°C et un RthJA de 23.5°C/W pour un boitier TO-220:
Tj = Ta + Pmax * RthJA = 55 + 8.3 * 23.5 = 250.05°C <= Radiateur obligatoire.


étude du cas "3 LM317" :
Pmax = (12 - 5.1) * 0.4A = 2.76W que j'arrondi à 2.8W;
Tj = 55 + 2.8 * 23.5 = 120.8°C <= Un radiateur rassurerais sur l'idée de ne pas dépassé les 125°C max.


Calcule du radiateur RthRa dans le cas 1:
TJ = 125°C, TA = 55°C et RthJb est donnée pour un boitier TO-220 à 7.9°C/W
RthRa = (TJ - TA) / P - RthJb = (125 - 55) / 8.3 - 7.9 = 0.533°C/W et pour etre sur, on peut arrondir à 0.5°C/W.


Calcule du radiateur RthRa dans le cas 2:
RthRa = (125 - 55) / 2.8 - 7.9 = 17.1°C/W et pour être sur, on peut arrondir à 15°C/W.

Et je n'ai pas pris en compte la résistance thermique de l'interface LM317/radiateur qui peut être de 1°C/W.

Pour moi, la solution de mettre qu'un seul LM317, n'est pas envisageable. Sauf si je me trompe bien évidemment.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Crashaan]

Pour répondre à @antek:

L'idée du pré régulateur : ne me plait pas car j'ai lue par-ci par-là que le LM317 pouvait avoir un drop de 3V entre son entrée et sa sortie, Si je rajout un régulateur en série, j'aurais un drop de 6V. Si mon application est alimenté en 9V, j'aurais trop de drop =/.
L'idée de la résistance de limitation : je vais essayé =), j'ai juste à placer sur la sortie du mon régulateur une résistance de 0.2Ohm, d'ailleurs, faut-il mieux la mettre directement après la sortie du LM317 ou la mettre directement avant l'anode de la diode ?
L'idée des ballast : J'aime bien aussi cette idée mais je vois pas trop le schéma traduisant cela, J'ai mis en PJ le schéma auquel je pense et qui fonctionne en simulation (monde des bisounours) Et si sa fonctionne, en vrai je préfère cette solution =).

[Antoane]

Bonjour,

Un régulateur linéaire est-il nécessaire ?
> J'ai besoin que cette alimentation soit très réactive en fonction des charges qui seront commutés sur sa sortie, je me suis donc penché sur le bon vieux LM317 !
Peux-tu quantifier "très réactive" ? cette charactéristique n'est pas l'apanage des régulateurs linéaires, et surement pas du 317 -- comparé à une solution à découpage récente.

Si un régulateur linéaire est nécessaire, quelle topologie ?
comme déjà signalé, la puissance à dissipersera toujours la même, et comme la majorité de la résistance thermique sera du l'interface radiateur/air, multiplier les composants ne va pas significativement améliorer la compacité.
Néanmoins, si il faut distribuer les sources de puissance et que la tension d'entrée est relativement fixe, le mieux est d'utiliser un unique régulateur linéaire (LM317 ou, mieux, un LDO type TL108x) précédé d'un prérégulateur, dont les performances importent peu. Le prérégulateur peut être constitué d'un atre LDO, d'un régulateur à zener + NPN de bypass, de diodes en série, voire d'une simple résistance. Cette solution est de loin préférable au schémas du post 1 (l'incertitude des tensions de seuils des diodes apporte une tolérance sur la tension de sortie) ou 5 (la stabilité et précision de la tension de sortie sont effectés par l Vbe des NPN, ainsi que par les réssiatnces d'équilibrage).

[jiherve]

bonjour,
la solution c'est un buck, efficace et dissipant peu par nature!
JR

[Crashaan]

J'avais tenter l'approche du régulateur Buck, en effet il l'avantage de dissipé très peu de puissance. lorsque j'ai essayé celui que j'avais dimensionné, il débitait bien 5V et je pouvais monter l'ampérage de la charge à 2A mais lorsque je faisait des commutations rapide de ma charge, j'observait des pics de tension supérieur à 5V lorsque je diminuait la charge et des chutes de tension vers 2.2V lorsque je l'augmentait =/.
J'ai donc abandonné cette idée ...

Lorsque j'ai essayé le régulateur linéaire, je n'ai pas observé ces variations sur la tension de sortie lorsque je modifiait les charges, je me suis donc pleinement orienté vers cette solution. Mais un retour en arrière est possible ^^'

[Crashaan]

Bon ...

Je vient de reprendre mon montage BUCK, j'ai gonflé la capacité en sortie : 100µF ==> 1mF.
puis je me suis rendu compte que je regardais le courant en entrée et non en sortie. En fait mon Buck fonctionnais depuis le début, je suis un sacrée abricot !

[antek]

Tant que tu as la pêche . . .

[f6bes]

"Manger des ...pommes" ......qu'il disait !
Bonne soirée