Effiziente Weise Spannung zu regeln - Elektrotechnik Stapelaustausch
Ja, ein Widerstand wird Energie verbrauchen, aber das ist nicht der Hauptgrund, nicht zu verwenden. Der Spannungsabfall über den Widerstand wird mit dem aktuellen variieren, so dass, wenn Ihre Ladung nicht konstant ist (es nie ist), wird die Spannung variiert. Das ist nicht das, was man von einem Regler will. Verwenden Sie niemals einen Serienwiderstand als Spannungsregler!
Es gibt zwei große Kategorien von Spannungsreglern: linear und Switcher.
Ein linearer Regulator kommt in der Regel als Drei legger: ein Eingangsstift, Boden und ein Ausgangsstift. Typisches Beispiel: LM7805. Sie haben eine gute Regulierung und sind einfach zu bedienen. Hauptnachteil: sie sind nicht effizient. Der Laststrom fließt durch den Regler, und verursacht einen Spannungsabfall gibt, wie der Vorwiderstand würde. Wenn Ihre 5V Schaltung 1A zieht Du, dass 1A von der 9V ziehen würdest, so die 5W der Last wird 9W von Ihrer Stromversorgung benötigt, das ist ein Wirkungsgrad von 55%. Dies wird noch schlimmer, wenn Sie Ihre Eingangsspannung höher ist, wie 24V. Mit einer Eingangsspannung dieser hohe braucht der Regler erhebliche Kühlung. Sie wollen nicht, einen linearen Regler für diese Art der Anwendung.
Ein Umschalter (oder SMPS für getaktete Stromversorgung) ist die Lösung. Diese verwendet eine Spule, um ein Magnetfeld aufzubauen, das wiederum in die Ausgangsspannung umgesetzt zurück. Switcher sind etwas komplizierter in Betrieb als Linearregler, aber sie sind viel effizienter zu gestalten; Wirkungsgrade von 95% sind oft möglich. Da sie bei höheren Frequenzen (100s von kHz bis mehrere MHz) arbeiten Plattenlayout ist Premium-Strahlung zu reduzieren. Die richtige Auswahl der Komponenten und eine sorgfältige PCB-Layout sind auch wichtig, eine hohe Effizienz zu erhalten.
Die gute Nachricht ist, dass Switcher heutzutage weit verbreitet ist, und Entwürfe sind viel einfacher als vor 20 Jahren; viele Switcher benötigen nur vier externe Bauteile. TI hat eine einfache Switcher-Serie (née National Semiconductor) mit Hilfe eines Online-Design-Tool.
Je nachdem, was Sie benötigen, gibt es mehrere Möglichkeiten; Grundsätzlich haben Sie einen Kompromiss zwischen Linearität und Energieeffizienz.
Während die Spannungsteiler mit den Widerständen die meist (im Prinzip) lineare Lösung ist, ist es für eine Stromversorgung nicht gut: erstens, weil der Stromausgang des Teilers Unwuchten, und zweitens, weil es nicht leistungseffizient.
So haben Sie DC-DC-Wandler, die genau tun, was Sie brauchen (eine Spannung in eine andere umwandeln) und haben unterschiedliche Eigenschaften in Präzision, Lärm und Effizienz.
Die effizienteste Lösung ist, die S-Klasse (switching) Abwärtswandler, der eine Uhr und MOS-Schalter verwendet eine niedrigere Spannung zu erzeugen, die laut sein wird und gefiltert werden müssen.
Der Strombegrenzungswiderstand sollte hoch genug bewertet werden, um den Strom durch die Zener im schlimmsten Fall zu begrenzen, das heißt. in dem Fall ist, die Last geöffnet (also die einzige Schaltung ist source-> Widerstands-> Zener). Natürlich wird dies eine gewisse Effizienz aufgrund des Widerstandes verlieren, aber es ist besser als ein niedriger Widerstand verwenden und eine Zener-Blow-up durch Überstrom zu müssen. - Shamtam 12. Juni '13 um 22:37 Uhr