Kapan saya akan menggunakan regulator tegangan vs pembagi tegangan?

29

Kapan Anda akan menggunakan regulator tegangan vs pembagi tegangan resistor? Apakah ada kegunaan yang pembagi resistor sangat buruk?

voltage-regulator voltage-divider

— Pete
sumber

Output pembagi tidak "kaku" karena bervariasi dalam output oleh Reffective x Iout yang berubah seiring perubahan saat ini. Ini juga menghilangkan energi yang signifikan dalam banyak kasus. Alternatif adalah resistor plus zener yang merupakan pengatur jenis, lebih banyak lagi, dan dengan masalah disipasi yang sama.

— Russell McMahon

45

Kedua tipe sirkuit ini memiliki aplikasi yang sangat berbeda.

Pembagi resistor umumnya digunakan untuk skala tegangan sehingga dapat dirasakan / dideteksi / dianalisis lebih mudah.

Misalnya, Anda ingin memonitor tegangan baterai. Tegangan bisa setinggi 15V. Anda menggunakan konverter analog-ke-digital mikrokontroler ("ADC"), yang menggunakan 3.3V untuk referensi. Dalam hal ini, Anda dapat memilih untuk membagi tegangan dengan 5, yang akan memberi Anda hingga 3,0V pada input ADC.

Ada beberapa kekurangan. Salah satunya adalah bahwa selalu ada arus yang mengalir melalui resistor. Ini penting dalam sirkuit yang dibatasi daya (bertenaga baterai). Masalah kedua adalah bahwa pembagi tidak dapat sumber arus signifikan. Jika Anda mulai menggambar arus, itu mengubah rasio pembagi, dan hal-hal tidak berjalan sesuai rencana :) Jadi, itu benar-benar hanya digunakan untuk menggerakkan koneksi impedansi tinggi.

Regulator tegangan, di sisi lain, dirancang untuk memberikan tegangan tetap terlepas dari inputnya. Inilah yang ingin Anda gunakan untuk memberikan daya ke sirkuit lain.

Sejauh membuat beberapa voltase rel: Untuk contoh ini, mari kita asumsikan bahwa Anda menggunakan regulator switching yang 80% efisien. Katakanlah Anda memiliki 9V, dan ingin menghasilkan 5V dan 3.3V. Jika Anda menggunakan regulator secara paralel, mengaitkan masing-masing hingga 9V, maka kedua rel akan menjadi 80% efisien. Namun, jika Anda membuat 5V dan kemudian menggunakannya untuk membuat 3.3V, maka efisiensi 3.3V Anda adalah (0.8 * 0.8) = hanya 64% efisien. Masalah topologi!

Regulator linier, di sisi lain, dinilai secara berbeda. Mereka hanya menurunkan tegangan output, untuk setiap arus yang diberikan. Perbedaan kekuatan terbuang sebagai panas. Jika Anda memiliki 10V masuk, dan 5V keluar, maka mereka 50% efisien.

Namun, mereka mendapat manfaatnya! Mereka lebih kecil, lebih murah, dan lebih rumit. Mereka sepi secara listrik, dan membuat tegangan output yang halus. Dan, jika tidak ada banyak perbedaan antara voltase input dan output, maka efisiensinya dapat melebihi pasokan switching.

Ada IC yang menyediakan banyak regulator. Linear Tech, Maxim Integrated, Texas Instruments, semua memiliki pilihan yang baik. LTC3553, misalnya, menyediakan kombinasi pengisi baterai Lithium, regulator buck switching, dan regulator linier. Mereka memiliki rasa dengan atau tanpa charger, beberapa dengan dua switchers dan tanpa linear, beberapa dengan beberapa linear ...

Salah satu produk saya saat ini menggunakan baterai 3.7V, dan membutuhkan 3.3V dan 2.5V. Itu paling efisien bagi saya untuk linier untuk 3.3V, dan switcher untuk 2.5V (diumpankan oleh baterai, bukan kereta 3.3V). Saya menggunakan LTC3553.

Anda akan ingin meluangkan waktu untuk alat pemilih produk situs web masing-masing.

Semoga berhasil!

— bitmack
sumber

Saya pikir perlu disebutkan bahwa diskusi Anda tentang efisiensi dengan beberapa rel pasokan hanya berlaku untuk switching regulator dan bukan untuk regulator linier.

— Joe Hass

"Pembagi tidak dapat sumber arus signifikan" Mengapa ini terjadi?

— kmort

1

@kmort Bayangkan Anda membagi 10V menjadi 5V. Anda menggunakan dua resistor 500 Ohm untuk melakukan pembagian. Jadi, sekarang, Anda memiliki 10 (V) / 1000 (Ohm) = 10mA mengalir melalui pembagi. Sekarang, tambahkan beban Anda. Beban ini paralel dengan resistor bawah, yang membelokkan perhitungan pembagi resistor, dan mengubah rasio tegangan. Jika beban Anda tetap, maka Anda dapat menghitung nilai pembagi yang disesuaikan. Aturan praktis yang baik adalah untuk menarik kurang dari 10% dari simpul pusat pembagi, sehingga Anda tidak terlalu mengganggu rasio. Tapi sekarang, Anda menggunakan 10x arus yang dibutuhkan hanya melalui pembagi!

— bitsmack

@ bitmack Ya, sangat masuk akal. Aku seharusnya memikirkan itu sedikit lebih. Terima kasih atas bantuan Anda. :-)

— kmort

@kmort Senang membantu :)

— bitsmack

12

Karena pembagi tegangan tidak mengatur , orang tidak akan ingin menggunakan pembagi tegangan ketika orang ingin tegangan yang diatur .

Sebuah pengatur tegangan akan, dalam batas-batasnya, menjaga tegangan output pada nilai tetap bahkan sebagai tegangan input dan beban bervariasi saat ini.

Sebuah pembagi tegangan tidak akan melakukan hal ini. Pertimbangkan persamaan pembagi tegangan:

v_{HAI U T} = v_{saya N} \frac{R_{2}}{R_{1} + R_{2}} - {saya}_{HAI U T} \cdot R_{1} | | R_{2}

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

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

Namun, ada banyak aplikasi untuk pembagi tegangan, misalnya, pelemahan , tetapi pengaturan tegangan bukan salah satunya.

— Alfred Centauri
sumber

7

Pembagi tegangan sangat buruk dalam memberikan tegangan tetap ke variabel atau beban impedansi rendah. Beban variabel cukup umum, dan mencakup sebagian besar sirkuit digital di planet ini.

Tetap, beban impedansi tinggi dapat memiliki pembagi tegangan di depannya. Ini adalah kasus ketika menggunakan ADC untuk mengukur atau pembanding untuk pagar tegangan yang jauh lebih besar, atau dalam arti input dari regulator tegangan.

— Ignacio Vazquez-Abrams
sumber

Jadi jika saya memiliki papan di mana saya perlu daya baik logika 5v dan 3.3v mungkin lebih baik untuk hanya memiliki dua regulator satu untuk setiap tegangan daripada mencoba untuk mematikan 3.3v dari pembagi tegangan resistor?

— Pete

Idealnya Anda akan memiliki satu regulator tegangan yang akan memberikan kedua tegangan, tetapi memiliki dua regulator lebih baik daripada memiliki sejumlah pembagi tegangan untuk melakukan tugas yang sama.

— Ignacio Vazquez-Abrams

Apakah Anda memiliki contoh nomor komponen begitu saja yang dapat memberikan tegangan ganda?

— Pete

Nggak.

— Ignacio Vazquez-Abrams

@Pete Ha! Hanya untuk berjaga-jaga jika Anda tidak menyadarinya, Ignacio's "Nope" adalah tautan ke pencari produk TI :)

— bitsmack

3

Pembagi tegangan biasanya tidak digunakan untuk menghasilkan tegangan pasokan karena tidak memberikan regulasi. Banyak beban akan mengubah tegangan outputnya, misalnya beban resistif ke tanah pada dasarnya paralel dengan R2.

Pembagi tegangan biasanya digunakan untuk memberikan tegangan ke input impedansi tinggi. Dalam hal ini Anda dapat menganggap impedansi pada dasarnya sama dengan hambatan. Memiliki 10M resistor secara paralel dengan R2 tidak akan banyak mempengaruhi, selama R2 itu sendiri perintah besarnya lebih rendah seperti katakanlah 10k. Tentu saja, menggunakan resistor bernilai rendah untuk pembagi juga meningkatkan aliran arus melaluinya, sehingga menyebabkan masalah untuk perangkat bertenaga baterai.

Contoh umum pembagi tegangan menjadi input impedansi tinggi adalah membagi tegangan tinggi ke rentang yang dapat diukur oleh ADC. Katakanlah ADC Anda memiliki referensi 1V dan Anda ingin mengukur baterai 3.6V dengannya. Anda dapat menggunakan pembagi 4: 1 untuk menurunkan skala sehingga kurang dari 1V dan dapat diukur oleh ADC.

Contoh umum lainnya adalah menyediakan tegangan referensi sekunder. Katakanlah Anda memiliki suplai 3.6V dan membutuhkan referensi 1.8V (setengah dari tegangan suplai, misalnya untuk membiasakan sinyal AC dengan offset DC). Daripada repot-repot dengan IC referensi tegangan mahal Anda bisa menggunakan pembagi tegangan untuk membagi dua tegangan suplai dan memasukkannya ke buffer op-amp. Op-amp memiliki input impedansi tinggi, dan outputnya dapat digunakan untuk biasing.

Regulator dapat memberikan jumlah arus tertentu ke dalam beban, dengan tegangan terkontrol sebaik mungkin, sehingga cocok untuk tegangan suplai dan sejenisnya.

— pengguna
sumber