Bir voltaj regülatörü vs voltaj bölücü ne zaman kullanırım?

29

Bir direnç voltaj bölücüsüne karşı ne zaman bir voltaj regülatörü kullanırsınız? Bir direnç bölücünün özellikle kötü olduğu herhangi bir kullanım var mı?

voltage-regulator voltage-divider

— Pete
kaynak

Bölücü çıktı "katı" değil, geçerli değişiklikler olarak değişen Reffective x Iout tarafından çıktıya göre değişir. Ayrıca çoğu durumda önemli miktarda enerji harcar. Bir alternatif daha dirençli ve aynı dağıtım sorunları olan bir tür regülatör olan bir direnç artı zenerdir.

— Russell McMahon

45

Bu iki devre tipinin çok farklı uygulamaları vardır.

Bir direnç bölücü genellikle gerilimi ölçeklendirmek için kullanılır, böylece daha kolay algılanabilir / algılanabilir / analiz edilebilir.

Örneğin, bir batarya voltajını izlemek istediğinizi söyleyin. Voltaj 15V'a kadar çıkabilir. Referansı için 3.3V kullanan bir mikrodenetleyicinin analog-dijital dönüştürücüsünü ("ADC") kullanıyorsunuz. Bu durumda, gerilimi 5'e bölmeyi seçebilirsiniz; bu, size ADC'nin girişinde 3,0V'a kadar verir.

Birkaç dezavantaj var. Birincisi, dirençlerden her zaman akan akım olmasıdır. Bu güç kısıtlamalı (pille çalışan) devrelerde önemlidir. İkinci sorun, bölücünün herhangi bir önemli akımı sağlayamamasıdır. Akım çizmeye başlarsanız, bölücü oranını değiştirir ve işler planlandığı gibi gitmez :) Yani, gerçekten sadece yüksek empedanslı bağlantıları sürmek için kullanılır.

Diğer taraftan, bir voltaj regülatörü, girişinden bağımsız olarak sabit bir voltaj sağlamak için tasarlanmıştır. Diğer devrelere güç sağlamak için kullanmak istediğiniz şey budur.

Birden fazla voltaj rayı oluştururken: Bu örnekte,% 80 verimli anahtarlama düzenleyicileri kullandığınızı varsayalım. 9V'ye sahip olduğunuzu ve 5V ve 3.3V üretmek istediğinizi söyleyin. Regülatörleri paralel olarak kullanıyorsanız, her birini 9V'a kadar çengellemek, her iki ray da% 80 verimli olacaktır. Bununla birlikte, 5V oluşturup 3.3V oluşturmak için kullanırsanız, 3.3V veriminiz (0.8 * 0.8) = yalnızca% 64 verimlidir. Topoloji önemlidir!

Öte yandan, doğrusal düzenleyiciler farklı değerlendirilmektedir. Herhangi bir akım için çıkış voltajını düşürürler. Güç farkı ısı olarak boşa harcanır. 10V giriş ve 5V çıkışınız varsa,% 50 verimlidirler.

Yine de yararları var! Daha küçük, daha ucuz ve daha az karmaşık. Elektriksel olarak sessizler ve yumuşak bir çıkış voltajı oluşturuyorlar. Giriş ve çıkış voltajları arasında fazla bir fark yoksa, verimlilik anahtarlama kaynağını artırabilir.

Birden fazla düzenleyici sağlayan IC'ler vardır. Lineer Teknoloji, Maxim Integrated, Texas Instruments, hepsi iyi bir seçim. Örneğin, LTC3553, bir Lityum pil şarj cihazının, bir anahtarlama kova regülatörünün ve bir lineer regülatörün bir kombinasyonunu sağlar. Şarj aleti olan veya olmayan, bazıları iki anahtarlayıcı ve doğrusal olmayan aromalar, bazıları çoklu doğrusal ...

Mevcut ürünlerimden biri 3.7V pil kullanıyor ve 3.3V ve 2.5V gerekiyor. Benim için en verimli olanı 3.3V için bir doğrusal ve 2.5V için bir anahtarlayıcı (3.3V rayı değil pille beslenir). LTC3553'ü kullandım.

İlgili web sitesinin ürün seçme araçları için biraz zaman harcamak isteyeceksiniz.

İyi şanslar!

— bitsmack
kaynak

Birden fazla tedarik rayı ile verimlilik konusundaki görüşmenizin, sadece regülatörlere değil, lineer regülatörlere uygulanacağına değinmek gerektiğini düşünüyorum.

— Joe Hass,

"bölücü önemli bir akımı sağlayamaz" Neden böyle?

— kmort

1

@kmort 10V ile 5V arasında böldüğünüzü hayal edin. Bölünmeyi yapmak için iki adet 500-Ohm direnç kullanıyorsunuz. Öyleyse, şimdi bölücülerden geçen 10 (V) / 1000 (Ohm) = 10mA değerine sahipsiniz. Şimdi yükünü ekle. Bu yük, direnç bölücü hesaplamalarını çarpıtan ve voltaj oranını değiştiren alt dirençle paralel gider. Yükünüz sabitse, ayarlanan bölen değerleri hesaplayabilirsiniz. İyi bir kural, bölücünün merkez düğümünden% 10'dan daha az çizmek olduğu için oranı çok fazla bozmazsınız. Ama şimdi, bölücünün tam üzerinden 10 katını kullanıyorsun!

— bitsmack

@bitsmack Evet, çok mantıklı. Bunu biraz daha düşünmeliydim. Yardımın için teşekkürler. :-)

— kmort

@kmort Yardım

— etmekten memnun oldum

12

Bir voltaj bölücü düzenleme yapmadığından , bir düzenlenmiş voltaj istediğinde bir voltaj bölücü kullanmak istemez .

Bir voltaj regülatörü , limitleri dahilinde, giriş voltajı ve yük akımı değişse bile çıkış voltajını sabit bir değerde tutar.

Bir voltaj bölücü bunu yapmaz. Gerilim bölücü denklemini göz önünde bulundurun:

v_{O U T} = v_{ben N-} \frac{{R,}_{2}}{{R,}_{1} + {R,}_{2}} - {ben}_{O U T} \cdot {R,}_{1} | | {R,}_{2}

$v_{OUT} = v_{IN}\frac{R_2}{R_1 + R_2} - i_{OUT}\cdot R_1||R_2$

$v_{IN}$ $i_{OUT}$

Bununla birlikte, voltaj bölücüler için, örneğin zayıflama için birçok uygulama vardır , ancak voltaj düzenlemesi bunlardan biri değildir.

— Alfred Centauri
kaynak

7

Bir voltaj bölücü, değişken veya düşük empedanslı bir yüke sabit voltaj sağlamada özellikle kötüdür. Değişken yükler oldukça yaygındır ve gezegendeki çoğu dijital devreyi içerir.

Sabit, yüksek empedanslı yüklerin önünde bir voltaj bölücüsü bulunabilir. Bu, çok daha büyük bir voltajı ölçmek için bir ADC veya ölçmek için bir karşılaştırıcı kullanırken veya bir voltaj regülatörünün algı girişi için geçerlidir.

— Ignacio Vazquez-Abrams
kaynak

Bu yüzden, hem 5v hem de 3.3v mantığa güç vermem gereken bir pano varsa, 3.3 v bir rezistans voltaj bölücüsünden ayırmaya çalışmak yerine her bir voltaj için yalnızca iki regülatöre sahip olmak daha iyi olur mu?

— Pete,

İdeal olarak, her iki gerilimi sağlayabilecek bir voltaj regülatörünüz olur, ancak iki regülatöre sahip olmak, aynı işi yapmak için herhangi bir sayıda voltaj bölücüsüne sahip olmaktan daha iyidir.

— Ignacio Vazquez-Abrams

İkili voltaj sağlayabilen el parça numarası örneği var mı?

— Pete,

Hayır!

— Ignacio Vazquez-Abrams,

@ Pete Ha! Fark etmediysen, Ignacio'nun "Nope" si

— TI'nin

3

Gerilim bölücüler genellikle besleme gerilimi üretmek için kullanılmaz, çünkü düzenleme yapmazlar. Birçok yük yine de çıkış gerilimini değiştirir, örneğin toprağa dirençli bir yük esas olarak R2'ye paraleldir.

Voltaj bölücüler genellikle yüksek empedanslı girişe voltaj sağlamak için kullanılır. Bu durumda empedansı temelde dirençle aynı olarak düşünebilirsiniz. R2'ye paralel bir 10M rezistörüne sahip olmak, R2'nin kendisi 10k gibi daha düşük büyüklükte olduğu sürece onu fazla etkilemez. Tabii ki, bölücü için düşük değerli dirençler kullanmak da içinden geçen akımı arttırır, bu nedenle pille çalışan cihazlar için sorunlara neden olabilir.

Yüksek bir empedans girişine bir voltaj bölücünün yaygın bir örneği, bir ADC'nin ölçebileceği bir aralığa yüksek bir voltajı bölmektir. ADC'nizin 1V referansı olduğunu ve bununla birlikte 3.6V pil ölçmek istediğinizi varsayalım. Bunu düşürmek için 4: 1'lik bir bölücü kullanabilirsiniz, bu nedenle 1V'den az ve ADC tarafından ölçülebilir.

Diğer bir yaygın örnek ikincil referans voltajı sağlamaktır. 3.6V beslemeniz olduğunu ve 1.8V referansa ihtiyacınız olduğunu söyleyin (besleme geriliminin yarısı, örneğin bir AC sinyalini DC kayması ile bastırmak için). Pahalı bir voltaj referansı IC ile uğraşmak yerine, besleme voltajını yarıya indirmek ve bir op-amp tamponuna beslemek için bir voltaj bölücü kullanabilirsiniz. Op-amp yüksek empedans girişine sahiptir ve çıkış önyargı için kullanılabilir.

Bir regülatör, yüke belirli miktarda akım sağlayabilir, voltaj en iyi şekilde kontrol edilir, böylece besleme voltajları ve benzerleri için uygundur.

— kullanıcı
kaynak