Mengurangi tegangan dengan resistor

23

Saya telah mencari-cari cara mudah untuk mengkonversi 12V ke 5V . Saya telah melihat beberapa orang mengatakan bahwa resistor sederhana adalah semua yang diperlukan.

V Hai l t s = HAI h m s \cdot SEBUAH m hal s

$Volts = Ohms \cdot Amps$

SEBUAH m hal s = \frac{V Hai l t s}{HAI h m s}

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

HAI h m s = \frac{V Hai l t s}{SEBUAH m hal s}

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

Jadi menerapkan resistor akan mengurangi tegangan rangkaian. Itu harus berarti bahwa resistor berukuran tepat hanya dapat ditempatkan di jalur rangkaian 12V, mengubahnya menjadi 5v.

Jika ini masalahnya, bagaimana cara mengurangi ampli?
Apakah seri vs paralel akan membuat perbedaan di area ini?

Saya telah melihat desain yang mencakup IC regulator dan beberapa kapasitor, tetapi jika setup resistor / sekering / dioda sederhana akan melakukan trik, saya benar-benar lebih suka itu.

voltage resistors dc-dc-converter

— Konner Rasmussen
sumber

1

Apakah Anda mencoba memberi daya pada beban? Muatan macam apa? Atau apakah Anda mencoba mengubah level sinyal yang membawa informasi?

— The Photon

3

Hampir tidak pernah hanya tentang menjatuhkan tegangan, juga tentang tidak membuang-buang energi (efisiensi), keselamatan (resistor bisa menjadi sangat panas) dan regulasi (menjaga tegangan output dengan mengubah beban / permintaan saat ini).

— JIm Dearden

electronics.stackexchange.com/questions/83656/…

— jippie

Um, tidak ada cara yang lebih baik untuk memotong tegangan. Gunakan regulator tegangan 5V atau jika Anda sedang mencari sesuatu yang sederhana, cukup masukkan dioda zener dalam bias terbalik.

— shortstheory

69

Ada beberapa cara untuk mendapatkan 5V dari pasokan 12V. Masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan, jadi saya telah menyusun 5 sirkuit dasar untuk menunjukkan pro dan kontra mereka.

5 diagram regulator tegangan yang berbeda

Sirkuit 1 adalah resistor seri sederhana - seperti yang "beberapa orang" katakan tentang.

Ini bekerja, TETAPI hanya bekerja pada satu nilai arus beban dan pemborosan sebagian besar daya yang disediakan. Jika nilai beban berubah, tegangan akan berubah, karena tidak ada regulasi. Namun, itu akan selamat dari korsleting di output dan melindungi sumber 12V dari korslet.

Sirkuit 2 adalah dioda seri Zener (atau Anda bisa menggunakan sejumlah dioda biasa dalam seri untuk membentuk penurunan tegangan - katakanlah 12 dioda silikon x)

Berhasil, TAPI sebagian besar daya dihamburkan oleh dioda Zener. Tidak terlalu efisien! Di sisi lain itu memang memberikan tingkat regulasi jika beban berubah. Namun, jika Anda korsleting output, asap biru ajaib akan membebaskan diri dari Zener ... Korsleting seperti itu juga dapat merusak sumber 12V setelah Zener dihancurkan.

Sirkuit 3 adalah transistor seri (atau pengikut emitor) - transistor persimpangan ditampilkan, tetapi versi yang serupa dapat dibangun menggunakan MOSFET sebagai pengikut sumber.

Berhasil, TAPI sebagian besar daya harus dihamburkan oleh transistor dan itu bukan bukti hubungan pendek. Seperti sirkuit 2, Anda bisa merusak sumber 12V. Di sisi lain, regulasi akan ditingkatkan (karena efek penguatan transistor saat ini). Dioda Zener tidak lagi harus mengambil arus beban penuh, sehingga Zener yang jauh lebih murah / lebih kecil / lebih rendah atau perangkat referensi tegangan lainnya dapat digunakan. Sirkuit ini sebenarnya kurang efisien daripada sirkuit 1 dan 2, karena arus ekstra diperlukan untuk Zener dan resistor yang terkait.

Sirkuit 4 adalah regulator tiga terminal (IN-COM-OUT). Ini dapat mewakili IC khusus (seperti 7805) atau sirkuit terpisah yang dibangun dari op amp / transistor dll.

Ini berfungsi, TETAPI perangkat (atau sirkuit) harus membuang lebih banyak daya daripada yang disediakan untuk beban. Itu bahkan lebih tidak efisien daripada sirkuit 1 dan 2, karena elektronik ekstra mengambil arus tambahan. Di sisi lain, itu akan selamat dari hubung singkat dan begitu juga peningkatan pada sirkuit 2 dan 3. Ini juga membatasi arus maksimum yang akan diambil dalam kondisi hubung singkat, melindungi sumber 12v.

Sirkuit 5 adalah regulator tipe uang (regulator switching DC / DC).

Berhasil, TETAPI outputnya bisa sedikit spikey karena sifat switching frekuensi tinggi perangkat. Namun, ini sangat efisien karena menggunakan energi yang tersimpan (dalam induktor dan kapasitor) untuk mengubah tegangan. Ini memiliki pengaturan tegangan yang masuk akal dan membatasi arus keluaran. Ini akan bertahan dari korsleting dan melindungi baterai.

Kelima sirkuit ini semuanya bekerja (yaitu mereka semua menghasilkan 5V melintasi beban) dan mereka semua memiliki pro dan kontra. Beberapa bekerja lebih baik daripada yang lain dalam hal perlindungan, regulasi dan efisiensi. Seperti kebanyakan masalah teknik, ini merupakan pertukaran antara kesederhanaan, biaya, efisiensi, keandalan dll.

Mengenai 'arus konstan' - Anda tidak dapat memiliki tegangan tetap (konstan) dan arus konstan dengan beban variabel . Anda harus memilih - tegangan konstan ATAU arus konstan. Jika Anda memilih tegangan konstan, Anda dapat menambahkan beberapa bentuk rangkaian untuk membatasi arus maksimum ke nilai maksimum yang aman - seperti di sirkuit 4 dan 5.

— JIm Dearden
sumber

Bagaimana dengan pembagi tegangan "klasik" yang disebutkan dalam jawaban @Scott Seidman? Kenapa tidak disebutkan di sini? Pada pandangan pertama, tampaknya berbeda dari Sirkuit 1 di sini, karena mengandung resistor konstan tambahan yang paralel dengan beban [yang berpotensi berubah]. Akan menyenangkan untuk mengetahui apa konsekuensi dari memilih nilai R1 dan R2 yang berbeda. Apa pengaruhnya terhadap stabilitas tegangan saat resistensi beban berubah?

— AnT

12

Sebuah resistor hanya dapat memberikan penurunan tegangan tetap jika Anda mengirim arus yang persis sama melewatinya setiap saat. Anda hanya akan memilih resistor berdasarkan jumlah arus sehingga turun 7 V.

Tetapi sebagian besar beban tidak menarik arus yang sama persis setiap saat, sehingga pendekatan ini jarang berguna dalam praktiknya. Untuk beban arus sangat rendah (katakanlah, hingga 50 mA), regulator linier akan menghasilkan tegangan output tetap dengan sedikit perubahan dalam menanggapi perubahan arus beban. Untuk arus yang lebih tinggi, regulator switching tipe buck akan melakukan hal yang sama, tetapi dengan efisiensi daya yang jauh lebih baik.

— Foton
sumber

sebuah induktor akan memperbaiki masalah arus konstan yang benar? Bisakah kapasitor digunakan untuk menggambar arus yang dibutuhkan? dan mengirim sisanya kembali ke psu?

— Konner Rasmussen

1

Tidak. Induktor akan memperlambat perubahan pada saat ini tetapi tidak mencegahnya.

— The Photon

7

Ini sangat tergantung pada MENGAPA Anda mencoba untuk menjatuhkan tegangan, dan apakah LOAD berubah. Untuk mencuri gambar dari @Matthijs, masukkan deskripsi gambar di sini

Sirkuit yang Anda coba jatuhkan tegangannya secara keseluruhan berjalan di antara titik-titik yang dipantulkan oleh U2. Jika sirkuit itu menarik arus, Anda harus memperhitungkannya dalam persamaan. Lebih buruk lagi, jika arus yang menggambar rangkaian berubah, demikian juga tegangan U2 !!

Kadang-kadang, Anda bisa lolos dengan menjatuhkan tegangan dengan pembagi tegangan, tetapi di lain waktu Anda perlu menggunakan semacam pengatur tegangan.

— Scott Seidman
sumber

Ya, tetapi persamaan ini tidak memberi kami jawaban R1dan R2nilai unik . Ada jumlah R1/R2pasangan tanpa batas yang memenuhi persamaan ini. Bagaimana seseorang memilih kombinasi yang tepat dari ketidakterbatasan solusi? Saya menganggap bahwa pilihan yang tepat harus didasarkan pada ketahanan beban. Tetapi untuk beberapa alasan banyak jawaban cenderung menghindar dari pertanyaan yang sangat sering diajukan ini.

— AnT

4

Seperti yang telah disebutkan orang lain, Anda dapat menggunakan pembagi tegangan dua resistor, tetapi output pembagi tegangan akan berubah jika arus beban berubah.

Anda masih dapat menggunakan pembagi tegangan dan memperbaiki masalah ini dengan menambahkan buffer ke output pembagi tegangan. Cara termudah (untuk Anda) untuk melakukan ini adalah dengan menggunakan op amp yang dikonfigurasi sebagai buffer:

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Op amp memiliki impedansi input yang sangat tinggi sehingga tidak akan memuat pembagi tegangan Anda.

Anda juga dapat melakukannya dengan pengikut sumber (MOSFET) atau pengikut emitor (BJT) yang bertindak sebagai penyangga Anda jika Anda tidak ingin menggunakan op amp. Namun, Anda harus lebih berhati-hati dengan biasing jika Anda menggunakan sumber atau pengikut emitor.

— Batal
sumber

2

Walaupun lebih baik daripada pembagi, op amp sering masih bukan cara yang tepat untuk ini, tergantung pada seberapa banyak arus yang diinginkan beban.

— Scott Seidman

2

Menurunkan tegangan bisa dilakukan menggunakan pembagi tegangan. Menggunakan dua resistor untuk "membagi" tegangan seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

masukkan deskripsi gambar di sini

— Matthijs
sumber

Saya berasumsi bahwa u1 dan u2 adalah v masuk dan keluar ya?

— Konner Rasmussen

Itu benar. U1 adalah tegangan yang ingin Anda "bagi", dan U2 adalah tegangan yang ingin Anda gunakan. Mengetahui tegangan ini, Anda dapat menghitung resistor. Pilih saja resistor untuk R1 dan hitung R2. Seperti dicatat dalam jawaban lain, Anda perlu mengukur nilai resistor sedemikian rupa sehingga mereka dapat menangani arus yang ditarik oleh sirkuit Anda. Metode ini sebagian besar digunakan dalam aplikasi saat ini sangat rendah dan di mana kebisingan listrik bukan merupakan masalah utama bagi rangkaian. (Contoh: Saya telah membuat beberapa pedal gitar yang membutuhkan level tegangan voltase berbeda, yang saya berikan menggunakan pembagi tegangan)

— Matthijs

0

Pembagi tegangan akan melakukan pekerjaan itu. Jika Anda menempatkan resistor di jalur pasokan maka itu hanya akan mengatur arus bukan tegangan.

Berdasarkan kebutuhan Anda saat ini, Anda dapat memilih resistor dan dapat mengkonfigurasinya untuk pembagi tegangan.

— Sanjeev Kumar
sumber

1

Pembagi tegangan hanya akan melakukan pekerjaan untuk beban tetap.

— whatsisname