Зниження напруги
Зниження напруги
Багато з вас задаються питанням, яке значення прийняти для резистора, розміщеного послідовно в електронній схемі, єдиною метою якого є зниження значення заданої напруги. Існує кілька методів, і опір падінню не обов'язково є найбільш доцільним, ми побачимо, чому. Зниження напруги змінного струму через "звичайні канали" в цій статті не розглядається, але якщо вас цікавить тема, можливо, вам слід почати з розгляду силових трансформаторів.
Зменшіть постійну напругу
Перша ідея, яка спадає на думку, коли ви хочете зменшити значення напруги, - це вставити резистор в ланцюг живлення. Зрештою, це те, чого нас навчали в школі: резистор розвиває на своїх клемах напругу (U), значення якої дорівнює добутку його омічного значення (R) на струм (I), який перетинає його, відповідно до відома формула, яка випливає і яку слід знати напам'ять:
U = R x I
І це значення напруги U, яке знаходиться на затискачах опору, добре віднімається від значення, отриманого в кінці. Що цілком правильно, і приклад Світлодіод з обмежувачем струму резистором чудово ілюструє контекст:
Один із прикладів серед інших.
Тільки ось воно: падіння напруги в резисторі є функцією двох даних: величини самого опору і величини струму, що протікає через нього. Достатньо, щоб одне з цих двох значень змінилося, щоб також змінилося падіння напруги. І така поведінка дуже рідко бажана, коли мова йде про живлення схеми, яка вимагає дуже точної та фіксованої напруги живлення. Що стосується світлодіода, не турбуйтеся, тому що, якщо пускова напруга фіксована, напруга і вхідний струм також будуть фіксовані, оскільки світлодіод не змінює свою поведінку в так званій "нормальній" ситуації (ми добровільно забуваємо про невеликі варіації якому він може піддаватися з температурою навколишнього середовища). Таким чином, вибір опору падіння є дуже підходящим, принаймні до тих пір, поки розсіювання потужності в останньому залишається помірним, тобто якщо напруга, що падає (знімати) і наскрізний струм, не є надто важливими.
Зміна від +9 В до +3,3 В
А тепер уявіть, що у вас напруга постійного струму 9 В, і ви хочете подати живлення на невелику інтегральну схему, яка вимагає напруги 3,3 В, будь-яка напруга вище, яка погана для цієї схеми. Отже, ви вирішили знизити напругу з 9 В до значення 3,3 В. Нічого не може бути простішим, скажете, ми знаємо напругу, яку потрібно зняти, а саме:
9 В - 3,3 В = 5,7 В
Отже, ви обчислюєте значення R, повертаючи магічну формулу:
R = U/I
U - напруга, що падає, а I - споживання ланцюга, що працює під напругою 3,3 В.
Але насправді, яке це значення Я? У вас взагалі є ідея? 1 мкА, 10 мА, 100 мА, 1 А, 1000 А? Неважливо, просто зверніться до інструкцій виробника (паспорт) для даної схеми. І ви читаєте: максимальне споживання 150 мА. Прекрасно, ми маємо всі дані проблеми, тому опір повинен бути:
R = 5,7 (В)/0,15 (А) = 38 (Ом)
Підійде стандартний резистор 39 Ом.
Значення I, вказане в таблиці даних, було значенням максимум. Уявіть, що станеться з нашим опором 39 Ом, якщо споживання нормальний ланцюга становить лише 40 мА. У цьому випадку падіння напруги становить:
U = R x I
= 39 (Ом); 0,04 (А)
= 1,56 В.
Схема, що вимагає 3,3 В, отже, тепер отримує напругу 9 В - 1,56 В або 7,34 В.
І воно миттєво згорає. Що дратує.
Рішення ?
A регулятор напруги інтегрований, який забезпечує дуже стабільну напругу незалежно від необхідного струму. Досить вибрати регулятор, який добре працює, відповідно до величини вхідної напруги та споживаної сили струму. У нашому випадку цілком підходить регулятор типу LM317, відповідним чином «запрограмований» таким чином, щоб він видавав 3,3 В (див. Сторінку Просте джерело живлення 3, що вказує, як діяти далі).
Зміна від +5 В до +3,3 В
Навіть якщо ми вважаємо, що споживаний струм має той самий порядок, що і в попередньому прикладі, проблема залишається незмінною, резистор не можна використовувати, якщо споживаний струм невідомий до кінця або якщо він не фіксований. Отже, знову потрібен регулятор напруги.
Так, але. Звичайні регулятори напруги вимагають вхідної напруги, значення якої щонайменше на 3 В перевищує регульовану вихідну напругу, якщо регулювання слід проводити бездоганно. Однак різниця в напрузі між входом +5 В і виходом +3,3 В не досягає цього мінімального диференціального значення 3 В. Тому ми повинні реалізувати регулятор напруги спеціальний вбудований падіння низької напруги, званий LDO (Lвл DropОut, низька напруга відходів), наприклад типу LM2941T або LM2940CT.
Існують знижувальні регулятори, спеціально розроблені для зниження +5 В до +3,3 В, оскільки на сьогоднішній день існує безліч логічних компонентів (інтерфейси, мікропроцесори), які повинні співіснувати з двома напругами, і виробники регуляторів напруги це зрозуміли добре. Для того, щоб мінімізувати втрати (особливо з точки зору тепловіддачі), ці регулятори часто мають тип різання.
Приклад з лампочкою 2,4 В, що живиться від 16 В змінного струму
Класичні корпуси з регуляторами напруги
Падіння опору дуже часто можна обміняти на регулятор, і це часто є набагато більш елегантним і безпечним рішенням, оскільки регульована напруга набагато менше не залежить від споживаного струму. Переключення з напруги +15 В на напругу +9 В не створює особливих проблем, принаймні до тих пір, поки не будуть перевищені межі струму та потужності регулятора. Подивитися Регулятори напруги.
Електричне живлення з трансформатором
Електричне живлення без трансформатора