Bagaimana cara menurunkan tegangan dan arus dalam aplikasi DC?

Latar Belakang

Saat ini saya sedang membangun sebuah multicopter RC yang menggunakan baterai LiPo 11.1 V 20 C 2200 mAH sebagai catu daya utama. Ini bagus untuk menjalankan ESC dan motor; namun, saya juga membutuhkan sumber daya 5 V / 2 A untuk menjalankan PCB yang sarat dengan proyek Arduino yang terdiri dari sensor digital, GPS, pengontrol LED, dll.

Pertanyaan

Bagaimana cara menghasilkan tegangan yang tepat (5V) dan arus minimum (2 A) dari sumber utama (11.1 V / 20 C)? Apakah semudah menghitung nilai resistor yang benar atau haruskah saya melakukan sesuatu yang lain? Saya tidak ingin menggoreng sensor saya!

Pada dasarnya ada dua jenis regulator tegangan: linier dan switching . Linear buruk: jika 5 V Anda membutuhkan 2 A, itu juga akan menarik 2 A dari input 11 V, dan perbedaannya, 6 V x 2 A = 12 W, akan naik dalam panas.

Anda membutuhkan switcher. Karena Anda beralih dari tegangan tinggi ke rendah, itu akan menjadi konverter uang . (Lebih rendah ke tegangan yang lebih tinggi disebut boost .) Konverter buck dapat mencapai efisiensi yang lebih tinggi dari 90%, kemudian kehilangan daya akan kurang dari 1 W. Berikut ini adalah pilihan dari pengalih yang sesuai dengan kebutuhan Anda.

Untuk efisiensi maksimum saya akan menyarankan Anda menghapus regulator tegangan NPC1117 dari Arduino (saya mengacu pada Uno, Arduino lain akan memiliki regulator linier yang sama), dan hubungkan output dari switcher ke jaring 5 V secara langsung. Kalau tidak, Anda harus menyediakan setidaknya 6 V, dan kehilangan 800 mW di regulator NPC1117 (dapat memasok maksimum 800 mA).

Kapanpun memungkinkan, cobalah untuk menjalankan sebanyak mungkin pada voltase yang lebih rendah, seperti 3.3 V. Switcher dari 11 V ke 3.3 V akan memiliki efisiensi yang lebih rendah daripada yang menuju 5 V, tetapi Anda akan mendapatkan lebih sedikit disipasi pada 3.3 V perangkat. Saya bahkan berpikir (tidak dicentang!) Bahwa Arduino dapat berjalan pada 3.3 V.