Cambiar voltaje sin consumo
¿Es posible cambiar el voltaje sin consumir energía?
Tengo un circuito Arduino de 5V que utiliza un chip inalámbrico (NRF24L01) que funciona con 3.3V. Mi enfoque actual para obtener 3.3V de una fuente de 5V es un divisor de voltaje que usa dos resistencias. Es económico y muy fácil de configurar. La desventaja es que el consumo sobre los 5V restantes - 3.3V = 1.7V se pierde / desperdicia. Ejecuto el circuito con una batería AA, por lo que el consumo de energía debe ser lo más bajo posible.
Ahora estoy buscando una manera de no perder energía en el proceso de obtener 3.3V de 5V. Un enfoque sería utilizar un convertidor reductor reductor de CC. Utiliza muy poca energía para hacerlo, pero también es más caro que el divisor de voltaje que usa resistencias. También existe la posibilidad de utilizar un AMS1117, pero no tengo experiencia con eso.
¿Existe una solución barata y que ahorre energía para obtener 3.3V de 5V?
Respuestas
un divisor resistivo nunca es un regulador de voltaje apropiado. Es peligroso: el voltaje visto por el lado de bajo voltaje depende al 100% de la corriente que consume
La desventaja es que el consumo sobre los 5V restantes - 3.3V = 1.7V se pierde / desperdicia.
Ese ni siquiera es el punto. Dice que esto funciona, lo que significa que sus resistencias están usando significativamente más energía que sus circuitos de 3.3V. ¡Esta es una elección de diseño terrible!
El voltaje puede ser mucho más alto o más bajo que la corriente objetivo, a menos que desperdicie mucha energía a través de resistencias demasiado fuertes; Espero que recuerde la ley de Ohm y cómo un divisor de resistencia cargado no es lo mismo que uno descargado .
Entonces, deje esa idea realmente mala que todos deberían decirle que es una mala idea y use un regulador de voltaje lineal. Hecho.
Obtiene un voltaje realmente regulado y no desperdicia tanta energía.
Podría usar un convertidor reductor más caro pero más eficiente en lugar de un regulador de voltaje lineal, pero "arduino de 5 V" implica "no es energéticamente eficiente" para empezar, así que supongo (!) Que esto no ahorrará una cantidad significativa cantidad de energía.
Si desea ser más eficiente energéticamente, vuelva a basar su lógica digital para que se ejecute en un microcontrolador del mismo riel de 3.3V (o inferior) que su chip NRF, y suministre ambos desde una fuente de alimentación de modo de conmutación.
En primer lugar, no se puede alimentar nada con un divisor de voltaje. Tan pronto como comience a extraer corriente, comienza a perder voltaje en su salida. Su divisor de voltaje tiene que consumir como un orden de magnitud (x10) veces la corriente utilizada por su dispositivo de 3.3V para mantener el voltaje en niveles utilizables. No existe una solución BARATA y de AHORRO DE ENERGÍA. Y también tendrá una resistencia en serie antes del pin de alimentación del dispositivo de 3.3V.
La solución barata es 1117 o algún LM317, simplemente abra la hoja de datos, hay un circuito de ejemplo, es más que fácil. Todavía desperdiciará 1/3 de energía, porque eso es lo que hacen los reguladores lineales: queman un voltaje excesivo de alguna manera.
La solución de ahorro de energía es utilizar un regulador de voltaje de conmutación - convertidor reductor (convertidor reductor). Pueden tener una eficiencia superior al 90%, a veces superior al 95%. Cuestan un poco más, y probablemente pueda encontrar un módulo de salida de 3.3V por uno o dos dólares.
Una solución un poco extraña es poner 3 diodos de la serie para bajar alrededor de 1.8V hasta 3.2. También pondría una resistencia entre el pin de alimentación de 3.3V al suelo para hacer una corriente mínima de 1ma más o menos para asegurarme de que los diodos siempre conduzcan algo y mantengan sus caídas de voltaje relativamente constantes. La resistencia de 2.2k se ve bien para eso. Ah, y esto también quema energía.
Hay muchas formas de convertir voltaje, como con cualquier elección de ingeniería, vienen con compensaciones. Parece que eres un aficionado y te recomendaría usar un regulador lineal, 78M33. Si lo alimenta 5V, saldrá 3.3V. También existen otros chips 7833 que producen más o menos corriente, algunos con paquetes más pequeños o grandes, diferentes pines para diferentes aplicaciones, etc.
A continuación, se muestran algunas de las compensaciones básicas de los diferentes tipos de regulación:
Divisor de voltaje:
Menos complejo
Menos caro
El voltaje no está regulado: variará bastante según la cantidad de corriente que extraiga la carga aguas abajo (en este caso, su chip inalámbrico)
Muy ineficiente, las resistencias utilizan constantemente energía que no entra en su carga
Teeny tiny - solo dos partes pequeñas
Regulador lineal (silicio que acelera la corriente hacia arriba o hacia abajo cuando el voltaje es demasiado alto o bajo):
Más complejo, el funcionamiento interno del chip no es trivial, algunas aplicaciones también requieren capacitores para la estabilidad. Los ajustables (317) requieren resistencias para "establecer" el voltaje.
Más caro, pero solo estamos hablando de $ 1-2 por un chip ( 78M33 , 317 , etc.)
El voltaje está regulado; permanecerá muy cerca del voltaje correcto a medida que cambie la carga
Lo suficientemente eficiente para la mayoría de las aplicaciones; en su aplicación, puede costar algunos miliamperios realizar la conversión.
Muy pequeño: un chip pequeño y un condensador o dos
Regulador de conmutación (utiliza interruptores / transistores e inductores para cargar o no un capacitor para ajustar el voltaje):
Muy complejo, requiere un puñado de componentes, cada uno de los cuales debe seleccionarse correctamente (orientación disponible en las hojas de datos)
Muy caro en comparación con los reguladores lineales, que requiere un chip, un puñado de piezas externas y una forma de conectarlos todos juntos
El voltaje se regula como se indicó anteriormente, pero habrá más ruido en el voltaje debido a la naturaleza de conmutación de la regulación
Muy eficiente; Se pierde la menor cantidad de energía; 95-98% de eficiencia
Muy grande: muchas piezas, condensadores e inductores acaparan el espacio