Уменьшение напряжения с помощью резисторов

Я искал легкий способ преобразовать 12V в 5V . Я видел, как некоторые люди говорили, что простой резистор - это все, что нужно.

A m p s = V o l t

Таким образом, применение резистора уменьшит напряжение цепи. Это должно означать, что резистор подходящего размера может быть просто размещен на пути цепи 12 В, преобразуя его в 5 В.

• Если это так, как можно уменьшить ампер?
• Будет ли ряд против параллели иметь значение в этой области?

Я видел конструкции, которые включают в себя интегральную схему регулятора и некоторые конденсаторы, но если простая установка резистора / предохранителя / диода справится с задачей, я бы действительно предпочел это.

Есть несколько способов получить 5 В от источника питания 12 В. У каждого есть свои преимущества и недостатки, поэтому я составил 5 основных схем, чтобы показать их плюсы и минусы.

• Цепь 1 - это простой последовательный резистор, такой же, как тот, о котором вам говорили «некоторые люди».

Он работает, НО работает только при одном значении тока нагрузки и тратит большую часть подаваемой энергии. Если значение нагрузки изменится, напряжение изменится, поскольку регулирование отсутствует. Однако он выдержит короткое замыкание на выходе и защитит источник 12 В от короткого замыкания.

• Цепь 2 представляет собой последовательный стабилитрон (или вы можете использовать ряд последовательных обычных диодов для компенсации падения напряжения - скажем, 12 х кремниевых диодов)

Это работает, НО большая часть мощности рассеивается диодом Зенера. Не очень эффективно! С другой стороны, это дает определенную степень регулирования при изменении нагрузки. Однако, если вы закоротите выход, волшебный синий дым вырвется из стабилитрона ... Такое короткое замыкание может также повредить источник 12 В после разрушения стабилитрона.

• Схема 3 представляет собой последовательный транзистор (или эмиттерный повторитель) - показан переходной транзистор, но аналогичная версия может быть построена с использованием MOSFET в качестве исходного повторителя.

Это работает, НО большая часть энергии должна рассеиваться транзистором, и это не доказательство короткого замыкания. Как и в схеме 2, вы можете повредить источник 12В. С другой стороны, регулирование будет улучшено (благодаря усиливающему эффекту транзистора). Не диод Зенера больше не должен принимать полный ток нагрузки, поэтому намного дешевле / меньше / меньше энергии Зенера или другое опорное напряжение устройства может быть использована. Эта схема на самом деле менее эффективна, чем схемы 1 и 2, поскольку для стабилитрона и связанного с ним резистора требуется дополнительный ток.

• Цепь 4 представляет собой трехполюсный регулятор (IN-COM-OUT). Это может быть специальная микросхема (например, 7805) или дискретная схема, построенная из операционных усилителей / транзисторов и т. Д.

Это работает, НО устройство (или схема) должно рассеивать больше энергии, чем подается на нагрузку. Это даже более неэффективно, чем схемы 1 и 2, потому что дополнительная электроника потребляет дополнительный ток. С другой стороны, он выдержит короткое замыкание и, следовательно, улучшит схемы 2 и 3. Он также ограничивает максимальный ток, который может быть взят в условиях короткого замыкания, защищая источник 12 В.

• Цепь 5 является стабилизирующим регулятором (импульсный регулятор постоянного / постоянного тока).

Это работает, НО выходной сигнал может быть немного быстрым из-за высокочастотной коммутационной природы устройства. Тем не менее, это очень эффективно, потому что он использует накопленную энергию (в индуктивности и конденсаторе) для преобразования напряжения. Имеет разумное регулирование напряжения и ограничение выходного тока. Он выдержит короткое замыкание и защитит аккумулятор.

Все эти 5 цепей работают (т.е. все они вырабатывают 5 В на нагрузке), и у них всех есть свои плюсы и минусы. Некоторые работают лучше других с точки зрения защиты, регулирования и эффективности. Как и большинство инженерных проблем, это компромисс между простотой, стоимостью, эффективностью, надежностью и т. Д.

Что касается «постоянного тока» - вы не можете иметь фиксированное (постоянное) напряжение и постоянный ток с переменной нагрузкой . Вы должны выбрать - постоянное напряжение или постоянный ток. Если вы выберете постоянное напряжение, вы можете добавить некоторую форму цепи, чтобы ограничить максимальный ток безопасным максимальным значением, например, в цепях 4 и 5.

Резистор может обеспечить фиксированное падение напряжения только в том случае, если через него постоянно подается один и тот же ток. Вы бы просто выбрали резистор в зависимости от величины тока, чтобы он падал на 7 В.

Но большинство нагрузок не всегда потребляют один и тот же ток, поэтому такой подход редко бывает полезен на практике. Для очень слабой токовой нагрузки (скажем, до 50 мА) линейный регулятор будет производить фиксированное выходное напряжение с очень небольшим изменением в ответ на изменения тока нагрузки. Для более высоких токов импульсный импульсный регулятор будет делать то же самое, но с гораздо большей энергоэффективностью.

Это очень сильно зависит от того, ПОЧЕМУ вы пытаетесь сбросить напряжение, и изменяется ли НАГРУЗКА. Чтобы украсть картину у @Matthijs,

Ваша схема, для которой вы пытаетесь сбросить напряжение в целом, проходит между точками, отраженными U2. Если эта схема потребляет ток, вы должны учесть это в уравнениях. Хуже того, если изменяется ток, потребляемый схемой, то и напряжение U2 !!

Иногда вы можете избежать падения напряжения с помощью делителя напряжения, но в других случаях вам нужно использовать какой-то регулятор напряжения.

Как уже упоминали другие, вы можете использовать делитель напряжения двух резисторов, но выход делителя напряжения изменится, если изменится ток нагрузки.

Вы все еще можете использовать делитель напряжения и исправить эту проблему, добавив буфер на выход делителя напряжения. Самый простой способ (для вас) сделать это - использовать операционный усилитель, настроенный в качестве буфера:

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Операционный усилитель имеет очень высокий входной импеданс, поэтому он не будет загружать ваш делитель напряжения.

Вы также можете сделать это с помощью источника-повторителя (MOSFET) или эмиттера-повторителя (BJT), выступающего в качестве буфера, если вы не хотите использовать операционный усилитель. Тем не менее, вы должны быть более осторожны с смещением, если используете источник или последователь эмиттера.

Понижение напряжения может быть сделано с помощью делителя напряжения. Он использует два резистора для «деления» напряжения, как показано на рисунке ниже.

Делитель напряжения сделает работу. Если вы поместите резистор на пути питания, он будет устанавливать только ток, а не напряжение.

В зависимости от ваших текущих требований вы можете выбрать резистор и настроить его для делителя напряжения.