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2020.07.14 DC/DC

まとめ

LDOリニアレギュレータの並列接続

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「LDOリニアレギュレータの並列接続」は今回で最後になります。一連の記事では、LDOを並列に接続することで、電源回路としての出力電流を増やしたり、個々のLDOの許容損失超過を回避したりする方法について説明してきました。

「LDOリニアレギュレータの並列接続とは」で説明したように、LDOの並列接続は手法としてはかなり昔からあるもので、原理的かつ理想的には、例えば1AのLDOを2個並列にすると倍の2Aを得られ、損失を分担する観点からは2個並列で個々の損失は半分になるというものです。

しかしながら、単純にLDOの出力同士を直接接続すると、LDO間の出力電圧の差があるために負荷(出力)電流を分担しません。一般的にLDOの出力電圧の許容差は公称電圧の±数%で規定されており、現実的に並列接続するLDOの出力電圧が同じであることはまずないので、LDOの並列接続には出力電流を分担するための回路の工夫が必要になります。

出力電流を分担させる並列接続方法として、ダイオードを使う方法とバラスト抵抗を使う方法を示しました。いずれも、並列接続するLDO間の出力電圧の差を緩和することで出力電流を分担させるものですが、一長一短があります。また、完全に原理通りに「倍・半分」を実現するのは難しく、出力電圧精度やロードレギュレーションなど電源特性として妥協せざる得ない点もあることを理解した上で応用する必要があります。

以下に、それぞれの並列接続方法の回路、原理を示す式、ポイントをまとめました。

ダイオードによる並列接続 バラスト抵抗による並列接続
ダイオードを使ったLDOリニアレギュレータの並列接続回路例 バラスト抵抗を使ったLDOリニアレギュレータの並列接続回路例
出力電圧が釣り合う関係

VOUT1-V(F1(IOUT1))=VOUT2-V(F(IOUT2))

VOUT1:LDO1の出力電圧
VOUT2:LDO2の出力電圧
VF1(IOUT1):IOUT1の時のD1のVF VF2(IOUT2):IOUT2の時のD2のVF

VOUT1-IOUT1×RBALLAST=VOUT2-IOUT2×RBALLAST

VOUT1:LDO1の出力電圧
VOUT2:LDO2の出力電圧
IOUT1:LDO1の出力電流
IOUT2:LDO2の出力電圧
RBALLAST:バラスト抵抗

ポイント
  • ・ダイオードによる並列接続では、出力経路にダイオードがあるため出力電圧はダイオードのVF分だけ降下するので、LDOの設定出力電圧にVF分を追加するなどの対策が必要。
  • ・ダイオードのVFは個体ごとにばらつきがあり、さらに負荷電流や温度によって変化するので、出力電圧精度(ロードレギュレータ)は期待できない。
  • ・ダイオードの入れることで緩和はするが、いずれにしても2つのLDOの出力電圧の差によって、各LDOの出力電流分担が大きくばらつく。
  • ・バラスト抵抗による並列接続は、計算式で求めた値での出力電流の配分が可能。
  • ・バラスト抵抗にはLDOの出力電流が流れるので負荷点で電圧降下が生じ、抵抗では電力損失が生じる。
  • ・各LDOの出力電圧差、出力電流の振り分け、出力電圧降下はトレードオフの関係にあり、すべての特性のバランスを考えてバラスト抵抗の値を決める必要がある。

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