Giảm điện áp với điện trở

Tôi đã tìm kiếm một cách dễ dàng để chuyển đổi 12V sang 5V . Tôi đã thấy một số người nói rằng một điện trở đơn giản là tất cả những gì cần thiết.

Vì vậy, áp dụng một điện trở sẽ làm giảm điện áp của mạch. Điều đó có nghĩa là một điện trở có kích thước phù hợp đơn giản có thể được đặt trong đường dẫn của mạch điện 12 V, chuyển đổi nó thành 5v.

• Nếu đây là trường hợp làm thế nào một giảm ampe?
• Sê-ri vs song song sẽ tạo ra sự khác biệt trong lĩnh vực này?

Tôi đã thấy các thiết kế bao gồm một IC điều chỉnh và một số tụ điện, nhưng nếu một thiết lập điện trở / cầu chì / diode đơn giản sẽ thực hiện được mẹo, tôi thực sự thích điều đó.

Có một số cách để có được 5V từ nguồn cung cấp 12V. Mỗi cái đều có ưu điểm và nhược điểm, vì vậy tôi đã rút ra 5 mạch cơ bản để chỉ ra ưu và nhược điểm của chúng.

• Mạch 1 là một điện trở nối tiếp đơn giản - giống như "một số người" đã nói với bạn.

Nó hoạt động, NHƯNG nó chỉ hoạt động ở một giá trị của dòng tải và nó lãng phí phần lớn năng lượng được cung cấp. Nếu giá trị tải thay đổi, điện áp sẽ thay đổi, vì không có quy định. Tuy nhiên, nó sẽ tồn tại trong thời gian ngắn mạch ở đầu ra và bảo vệ nguồn 12V không bị chập.

• Mạch 2 là một diode Zener loạt (hoặc bạn có thể sử dụng một số điốt thông thường trong chuỗi để tạo ra sự sụt giảm điện áp - giả sử là 12 x điốt silicon)

Nó hoạt động, NHƯNG phần lớn năng lượng bị tiêu tán bởi diode Zener. Không hiệu quả lắm! Mặt khác, nó đưa ra một mức độ quy định nếu tải thay đổi. Tuy nhiên, nếu bạn làm chập mạch đầu ra, khói màu xanh ma thuật sẽ thoát ra khỏi Zener ... Việc đoản mạch như vậy cũng có thể làm hỏng nguồn 12V sau khi Zener bị phá hủy.

• Mạch 3 là một bóng bán dẫn sê-ri (hoặc người theo dõi phát) - một bóng bán dẫn tiếp giáp được hiển thị, nhưng một phiên bản tương tự có thể được xây dựng bằng cách sử dụng MOSFET làm người theo dõi nguồn.

Nó hoạt động, NHƯNG hầu hết năng lượng phải bị tiêu tan bởi bóng bán dẫn và nó không phải là bằng chứng ngắn mạch. Giống như mạch 2, cuối cùng bạn có thể làm hỏng nguồn 12V. Mặt khác, quy định sẽ được cải thiện (do hiệu ứng khuếch đại hiện tại của bóng bán dẫn). Diode Zener không còn phải lấy dòng tải đầy đủ, vì vậy có thể sử dụng Zener rẻ hơn / nhỏ hơn / công suất thấp hơn hoặc thiết bị tham chiếu điện áp khác. Mạch này thực sự kém hiệu quả hơn mạch 1 và 2, vì cần thêm dòng điện cho Zener và điện trở đi kèm.

• Mạch 4 là bộ điều chỉnh ba đầu cuối (IN-COM-OUT). Điều này có thể đại diện cho một IC chuyên dụng (chẳng hạn như 7805) hoặc một mạch riêng được chế tạo từ op amps / bóng bán dẫn, v.v.

Nó hoạt động, NHƯNG thiết bị (hoặc mạch) phải tiêu hao nhiều năng lượng hơn mức cung cấp cho tải. Nó thậm chí còn không hiệu quả hơn các mạch 1 và 2, bởi vì các thiết bị điện tử bổ sung cần thêm dòng điện. Mặt khác, nó sẽ tồn tại trong thời gian ngắn mạch và sự cải thiện ở mạch 2 và 3. Nó cũng hạn chế dòng điện tối đa sẽ được thực hiện trong các điều kiện ngắn mạch, bảo vệ nguồn 12 v.

• Mạch 5 là bộ điều chỉnh loại buck (bộ điều chỉnh chuyển mạch DC / DC).

Nó hoạt động, NHƯNG đầu ra có thể tăng đột biến một chút do tính chất chuyển đổi tần số cao của thiết bị. Tuy nhiên, nó rất hiệu quả vì nó sử dụng năng lượng được lưu trữ (trong một cuộn cảm và tụ điện) để chuyển đổi điện áp. Nó có quy định điện áp hợp lý và giới hạn hiện tại đầu ra. Nó sẽ tồn tại trong một mạch ngắn và bảo vệ pin.

Cả 5 mạch này đều hoạt động (tức là tất cả chúng đều tạo ra 5V trên một tải) và tất cả chúng đều có ưu và nhược điểm. Một số làm việc tốt hơn so với những người khác về bảo vệ, quy định và hiệu quả. Giống như hầu hết các vấn đề kỹ thuật, đó là sự đánh đổi giữa sự đơn giản, chi phí, hiệu quả, độ tin cậy, v.v.

Về 'dòng không đổi' - bạn không thể có điện áp cố định (không đổi) và dòng không đổi có tải thay đổi . Bạn phải chọn - điện áp không đổi HOẶC dòng không đổi. Nếu bạn chọn điện áp không đổi, bạn có thể thêm một số dạng mạch để giới hạn dòng tối đa đến giá trị tối đa an toàn - chẳng hạn như trong mạch 4 và 5.

Một điện trở chỉ có thể cung cấp giảm điện áp cố định nếu bạn gửi chính xác cùng một dòng điện qua nó mọi lúc. Bạn chỉ cần chọn điện trở dựa trên lượng dòng điện để nó giảm 7 V.

Nhưng hầu hết các tải không rút ra chính xác cùng một dòng điện mọi lúc, vì vậy phương pháp này hiếm khi hữu ích trong thực tế. Đối với tải dòng điện rất thấp (giả sử lên đến 50 mA), bộ điều chỉnh tuyến tính sẽ tạo ra điện áp đầu ra cố định với rất ít thay đổi để đáp ứng với thay đổi dòng tải. Đối với dòng điện cao hơn, bộ điều chỉnh chuyển đổi kiểu buck sẽ làm tương tự, nhưng với hiệu suất năng lượng tốt hơn nhiều.

Điều này phụ thuộc rất nhiều vào lý do TẠI SAO bạn đang cố gắng giảm điện áp và liệu LOAD có thay đổi hay không. Để ăn cắp hình ảnh từ @Matthijs,

Mạch của bạn mà bạn đang cố gắng giảm điện áp cho toàn bộ đi giữa các điểm được phản ánh bởi U2. Nếu mạch đó rút ra dòng điện, bạn cần tính đến nó trong các phương trình. Tệ hơn, nếu dòng điện mà mạch vẽ thay đổi, thì điện áp U2 cũng vậy !!

Đôi khi, bạn có thể thoát khỏi việc giảm điện áp bằng một bộ chia điện áp, nhưng những lần khác bạn cần sử dụng một số loại ổn áp.

Như những người khác đã đề cập, bạn có thể sử dụng một bộ chia điện áp của hai điện trở, nhưng đầu ra của bộ chia điện áp sẽ thay đổi nếu dòng tải thay đổi.

Bạn vẫn có thể sử dụng bộ chia điện áp và khắc phục sự cố này bằng cách thêm bộ đệm vào đầu ra của bộ chia điện áp. Cách dễ nhất (cho bạn) để làm điều này là sử dụng op amp được cấu hình làm bộ đệm:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Op amp có trở kháng đầu vào rất cao nên nó sẽ không tải xuống bộ chia điện áp của bạn.

Bạn cũng có thể thực hiện việc này với trình theo dõi nguồn (MOSFET) hoặc trình theo dõi trình phát (BJT) đóng vai trò là bộ đệm của bạn nếu bạn không muốn sử dụng op amp. Tuy nhiên, bạn phải cẩn thận hơn với xu hướng nếu bạn sử dụng nguồn theo dõi hoặc nguồn phát.

Giảm điện áp có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một bộ chia điện áp. Nó sử dụng hai điện trở để "phân chia" điện áp như trong hình bên dưới.

Bộ chia điện áp sẽ làm công việc. Nếu bạn đang đặt một điện trở trong đường cung cấp thì nó sẽ chỉ đặt dòng điện không phải là điện áp.

Dựa trên yêu cầu hiện tại của bạn, bạn có thể chọn điện trở và có thể cấu hình nó cho bộ chia điện áp.