ลดแรงดันไฟฟ้าด้วยตัวต้านทาน

23

ฉันได้รับการมองไปรอบ ๆ หาวิธีที่ง่ายในการแปลง12Vเพื่อ5V ฉันเคยเห็นบางคนบอกว่าตัวต้านทานง่าย ๆ คือทั้งหมดที่จำเป็น

V โอ ล. เสื้อ s = O ชั่วโมง ม. s \cdot A ม. พี s

$Volts = Ohms \cdot Amps$

A ม. พี s = \frac{V โอ ล. เสื้อ s}{O ชั่วโมง ม. s}

$Amps = \frac{Volts}{Ohms}$

O ชั่วโมง ม. s = \frac{V โอ ล. เสื้อ s}{A ม. พี s}

$Ohms = \frac{Volts}{Amps}$

ดังนั้นการใช้ตัวต้านทานจะทำให้แรงดันไฟฟ้าของวงจรลดลง นั่นควรหมายความว่าตัวต้านทานขนาดที่เหมาะสมสามารถวางไว้ในเส้นทางของวงจร 12V แล้วแปลงเป็น 5v

หากเป็นกรณีนี้จะลดแอมป์ได้อย่างไร
ซีรีย์ vs ขนานสร้างความแตกต่างในพื้นที่นี้หรือไม่?

ฉันได้เห็นการออกแบบที่รวมถึงตัวควบคุม IC และตัวเก็บประจุบางตัว แต่ถ้าการตั้งค่าตัวต้านทาน / ฟิวส์ / ไดโอดง่าย ๆ จะทำตามเคล็ดลับฉันจะชอบมันมาก

voltage resistors dc-dc-converter

— Konner Rasmussen
แหล่งที่มา

1

คุณกำลังพยายามให้พลังงานแก่โหลดหรือไม่? โหลดแบบไหน หรือคุณพยายามที่จะเปลี่ยนระดับของการรับส่งสัญญาณข้อมูล?

— โฟตอน

3

มันแทบจะไม่เพียงแค่ลดแรงดัน แต่ยังไม่เสียพลังงาน (ประสิทธิภาพ) ความปลอดภัย (ตัวต้านทานสามารถรับความร้อนสูงมาก) และการควบคุม (รักษาแรงดันเอาท์พุทด้วยการเปลี่ยนโหลด / ความต้องการกระแสไฟฟ้า)

— JIm Dearden

electronics.stackexchange.com/questions/83656/…

— jippie

อืมไม่มีวิธีไหนที่ดีกว่าในการตัดแรงดันไฟฟ้า ใช้ตัวปรับแรงดันไฟฟ้า 5V หรือหากคุณกำลังมองหาสิ่งที่ง่ายเพียงแค่ใส่ซีเนอร์ไดโอดในไบแอสแบบย้อนกลับ

— shortstheory

69

มีสองสามวิธีในการรับ 5V จากแหล่งจ่ายไฟ 12V แต่ละคนมีข้อดีและข้อเสียดังนั้นฉันจึงวาดวงจรพื้นฐาน 5 วงจรเพื่อแสดงข้อดีและข้อเสีย

5 ไดอะแกรมของตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน

เซอร์กิต 1เป็นตัวต้านทานแบบเรียบง่าย - เหมือนกับ "บางคน" ที่บอกคุณเกี่ยวกับ

ใช้งานได้แต่จะทำงานที่ค่ากระแสไฟฟ้าเพียงค่าเดียวเท่านั้นและสิ้นเปลืองพลังงานส่วนใหญ่ที่ได้รับ หากค่าโหลดเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าจะเปลี่ยนเนื่องจากไม่มีกฎข้อบังคับ อย่างไรก็ตามมันจะอยู่รอดลัดวงจรที่เอาท์พุทและป้องกันแหล่ง 12V จากการลัดวงจร

วงจร 2เป็นไดโอดซีเนอร์ซีรีย์ (หรือคุณสามารถใช้ไดโอดธรรมดาจำนวนมากในซีรีส์เพื่อชดเชยแรงดันไฟฟ้า - พูดไดโอดซิลิกอน 12 x)

ใช้งานได้แต่พลังส่วนใหญ่จะลดลงโดยไดโอดซีเนอร์ ไม่มีประสิทธิภาพมาก! ในทางกลับกันมันจะให้ระดับของการควบคุมหากการเปลี่ยนแปลงโหลด อย่างไรก็ตามหากคุณลัดวงจรเอาต์พุตควันสีน้ำเงินวิเศษจะหลุดพ้นจาก Zener ... การลัดวงจรเช่นนี้อาจทำลายแหล่ง 12V เมื่อซีเนอร์ถูกทำลาย

วงจร 3เป็นทรานซิสเตอร์แบบอนุกรม (หรือผู้ติดตามตัวปล่อย) - ทรานซิสเตอร์แบบแยกจะปรากฏขึ้น แต่รุ่นที่คล้ายกันสามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้ MOSFET เป็นผู้ติดตามแหล่งที่มา

ใช้งานได้แต่กำลังส่วนใหญ่จะต้องหายไปจากทรานซิสเตอร์และไม่ได้เป็นการป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร เช่นเดียวกับวงจร 2 คุณอาจทำให้แหล่งจ่ายไฟ 12V เสียหาย ในทางกลับกันกฎระเบียบจะได้รับการปรับปรุง (เนื่องจากผลขยายปัจจุบันของทรานซิสเตอร์) ไดโอดซีเนอร์ไม่จำเป็นต้องรับกระแสโหลดเต็มอีกต่อไปดังนั้นสามารถใช้ซีเนอร์พลังงานที่ถูกกว่า / เล็กกว่า / ต่ำกว่าได้ วงจรนี้มีประสิทธิภาพน้อยกว่าวงจร 1 และ 2 เนื่องจากกระแสไฟฟ้าเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับซีเนอร์และตัวต้านทานที่เกี่ยวข้อง

วงจร 4เป็นตัวควบคุมเทอร์มินัลสามตัว (IN-COM-OUT) สิ่งนี้สามารถเป็นตัวแทนของ IC เฉพาะ (เช่น 7805) หรือวงจรแยกที่สร้างขึ้นจากแอมป์ / ทรานซิสเตอร์ ฯลฯ

ใช้งานได้แต่อุปกรณ์ (หรือวงจร) ต้องกระจายกำลังมากกว่าที่จ่ายให้กับโหลด มันไม่มีประสิทธิภาพมากกว่าวงจร 1 และ 2 เนื่องจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพิ่มเติมใช้กระแสไฟฟ้าเพิ่มเติม ในอีกทางหนึ่งมันจะอยู่รอดลัดวงจรและเพื่อปรับปรุงวงจร 2 และ 3 นอกจากนี้ยัง จำกัด กระแสสูงสุดที่จะต้องดำเนินการภายใต้เงื่อนไขการลัดวงจรปกป้องแหล่ง 12v

วงจร 5เป็นตัวควบคุมชนิดบั๊ก (ตัวควบคุมการสลับ DC / DC)

ใช้งานได้แต่การส่งออกอาจเป็นบิตได้เนื่องจากลักษณะการสลับความถี่สูงของอุปกรณ์ อย่างไรก็ตามมันมีประสิทธิภาพมากเพราะใช้พลังงานที่เก็บไว้ (ในตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ) เพื่อแปลงแรงดันไฟฟ้า มีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมและการ จำกัด กระแสไฟขาออก มันจะอยู่รอดจากไฟฟ้าลัดวงจรและปกป้องแบตเตอรี่

วงจรทั้งห้านี้ทำงานทั้งหมด (เช่นพวกเขาทั้งหมดผลิต 5V ทั่วโหลด) และพวกเขาทั้งหมดมีข้อดีและข้อเสียของพวกเขา บางคนทำงานได้ดีกว่าคนอื่น ๆ ในแง่ของการป้องกันระเบียบและประสิทธิภาพ เช่นเดียวกับปัญหาทางวิศวกรรมส่วนใหญ่เป็นการแลกเปลี่ยนระหว่างความเรียบง่ายราคาประสิทธิภาพความน่าเชื่อถือเป็นต้น

เกี่ยวกับ 'กระแสคงที่' - คุณไม่สามารถมีแรงดันไฟฟ้าคงที่และค่าคงที่ที่โหลดตัวแปรได้ คุณต้องเลือก - แรงดันคงที่หรือกระแสคงที่ หากคุณเลือกแรงดันไฟฟ้าคงที่คุณสามารถเพิ่มรูปแบบของวงจรเพื่อจำกัดกระแสสูงสุดให้เป็นค่าสูงสุดที่ปลอดภัย - เช่นในวงจร 4 และ 5

— JIm Dearden
แหล่งที่มา

ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า "คลาสสิก" ที่กล่าวถึงในคำตอบของ @Scott Seidman คืออะไร? ทำไมมันถึงไม่พูดถึงที่นี่? ตั้งแต่แรกเห็นมันดูเหมือนจะแตกต่างจากวงจร 1 ที่นี่เนื่องจากมันมีตัวต้านทานคงที่เป็นพิเศษควบคู่ไปกับโหลด [อาจมีการเปลี่ยนแปลง] มันจะเป็นการดีที่ได้ทราบว่าผลของการเลือกค่า R1 และ R2 ต่างกันคืออะไร อะไรคือผลกระทบต่อความเสถียรของแรงดันไฟฟ้าเมื่อความต้านทานโหลดเปลี่ยนแปลง?

— AnT

12

ตัวต้านทานสามารถให้แรงดันไฟฟ้าคงที่ที่คงที่ได้เฉพาะเมื่อคุณส่งกระแสเดียวกันผ่านค่านั้นตลอดเวลา คุณเพียงแค่เลือกตัวต้านทานตามปริมาณกระแสเพื่อให้ลดลง 7 V

แต่โหลดส่วนใหญ่ไม่ได้วาดกระแสเดียวกันทุกครั้งดังนั้นวิธีนี้จึงไม่ค่อยมีประโยชน์ในทางปฏิบัติ สำหรับโหลดที่มีกระแสไฟฟ้าต่ำมาก (เช่นสูงสุด 50 mA) ตัวควบคุมเชิงเส้นจะสร้างแรงดันเอาต์พุตคงที่โดยมีการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของโหลดปัจจุบัน สำหรับกระแสที่สูงขึ้นตัวควบคุมสวิตช์แบบเจ้าชู้จะทำเช่นเดียวกัน แต่มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ดีขึ้นมาก

— โฟตอน
แหล่งที่มา

ตัวเหนี่ยวนำจะแก้ไขปัญหาของกระแสคงที่ที่ถูกต้องหรือไม่ สามารถใช้ตัวเก็บประจุเพื่อวาดกระแสที่ต้องการได้หรือไม่ และส่งส่วนที่เหลือกลับไปที่ psu?

— Konner Rasmussen

1

ไม่ได้ตัวเหนี่ยวนำจะชะลอการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบัน แต่จะไม่ป้องกันพวกเขา

— โฟตอน

7

ขึ้นอยู่กับว่าคุณกำลังพยายามลดแรงดันไฟฟ้าหรือไม่และโหลดมีการเปลี่ยนแปลงหรือไม่ หากต้องการขโมยภาพจาก @Matthij ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

วงจรของคุณที่คุณพยายามจะลดแรงดันไฟฟ้าโดยรวมจะอยู่ระหว่างจุดต่าง ๆ ที่สะท้อนโดย U2 ถ้าวงจรนั้นดึงกระแสคุณจะต้องคำนึงถึงสิ่งนั้นในสมการ แย่กว่านั้นถ้ากระแสที่วงจรดึงเปลี่ยนแรงดัน U2 จะเป็นเช่นนั้น !!

บางครั้งคุณสามารถลดแรงดันไฟฟ้าด้วยตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าได้ แต่บางครั้งคุณจำเป็นต้องใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า

— Scott Seidman
แหล่งที่มา

ใช่ แต่สมการนี้ไม่ได้ให้คำตอบR1และR2ค่าที่เป็นเอกลักษณ์แก่เรา มีจำนวนอนันต์R1/R2ที่ตรงกับสมการนี้ เราเลือกการผสมผสานที่เหมาะสมจากอนันต์ของการแก้ปัญหาอย่างไร ฉันคิดว่าตัวเลือกที่เหมาะสมควรขึ้นอยู่กับความต้านทานของโหลด แต่ด้วยเหตุผลบางอย่างคำตอบมากมายมักจะอายที่จะถามคำถามที่พบบ่อยนี้

— An

4

ดังที่คนอื่น ๆ พูดถึงคุณสามารถใช้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าของตัวต้านทานสองตัว แต่เอาท์พุทตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าจะเปลี่ยนหากกระแสโหลดมีการเปลี่ยนแปลง

คุณยังสามารถใช้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าและแก้ไขปัญหานี้ได้โดยการเพิ่มบัฟเฟอร์ไปยังเอาต์พุตของตัวแบ่งแรงดัน วิธีที่ง่ายที่สุด (สำหรับคุณ) ในการทำเช่นนี้คือใช้ op amp ที่กำหนดค่าเป็นบัฟเฟอร์:

แผนผัง

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

แอมป์สหกรณ์มีความต้านทานอินพุตสูงมากดังนั้นมันจะไม่โหลดตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าลง

คุณสามารถทำสิ่งนี้ได้ด้วย source follower (MOSFET) หรือ emitter follower (BJT) ซึ่งทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์ของคุณหากคุณไม่ต้องการใช้ op amp อย่างไรก็ตามคุณต้องระมัดระวังการให้น้ำหนักมากขึ้นถ้าคุณใช้ผู้ติดตามต้นทางหรือผู้ติดตาม

— โมฆะ
แหล่งที่มา

2

ในขณะที่ดีกว่าตัวแบ่งแอมป์สหกรณ์มักจะยังไม่เหมาะสมกับสิ่งนี้ขึ้นอยู่กับปริมาณกระแสที่ต้องการ

— Scott Seidman

2

การลดแรงดันสามารถทำได้โดยใช้ตัวแบ่งแรงดัน มันใช้ตัวต้านทานสองตัวเพื่อ "หาร" แรงดันไฟฟ้าตามที่แสดงในภาพด้านล่าง

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

— Matthijs
แหล่งที่มา

ฉันสมมติว่า u1 และ u2 เป็น v in และ v out ใช่หรือไม่

— Konner Rasmussen

ถูกแล้ว. U1 คือแรงดันไฟฟ้าที่คุณต้องการ "หาร" และ U2 คือแรงดันไฟฟ้าที่คุณต้องการใช้ การรู้จักแรงดันไฟฟ้าเหล่านี้คุณสามารถคำนวณตัวต้านทาน เพียงเลือกตัวต้านทานสำหรับ R1 และคำนวณ R2 ดังที่ระบุไว้ในคำตอบอื่น ๆ คุณจะต้องกำหนดขนาดตัวต้านทานค่าในลักษณะที่พวกเขาสามารถจัดการกับกระแสที่วาดโดยวงจรของคุณ วิธีการนี้ส่วนใหญ่จะใช้ในการใช้งานในปัจจุบันที่ต่ำมากและที่เสียงไฟฟ้าไม่ได้เป็นปัญหาสำคัญของวงจร (ตัวอย่าง: ฉันได้เหยียบกีตาร์บางอย่างที่แรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นในระดับที่แตกต่างแรงดันซึ่งผมให้ใช้แบ่งแรงดัน)

— Matthijs

0

ตัวแบ่งแรงดันจะทำงาน หากคุณกำลังวางตัวต้านทานในเส้นทางของอุปทานแล้วมันจะตั้งค่ากระแสไฟฟ้าเท่านั้นไม่ใช่แรงดันไฟฟ้า

ตามความต้องการในปัจจุบันของคุณคุณสามารถเลือกตัวต้านทานและสามารถกำหนดค่าสำหรับตัวแบ่งแรงดัน

— Sanjeev Kumar
แหล่งที่มา

1

ตัวแบ่งแรงดันจะทำงานสำหรับการโหลดแบบตายตัวเท่านั้น

— whatsisname