소비하지 않고 전압 변경

Aug 21 2020

전력을 소비하지 않고 전압을 변경할 수 있습니까?

3.3V에서 실행되는 무선 칩 (NRF24L01)을 사용하는 5V Arduino 회로가 있습니다. 5V 소스에서 3.3V를 얻는 현재 접근 방식은 두 개의 저항을 사용하는 전압 분배기입니다. 저렴하고 설치가 매우 쉽습니다. 단점은 나머지 5V-3.3V = 1.7V 이상의 소비가 손실 / 낭비된다는 것입니다. AA 배터리로 회로를 실행하므로 전력 소비는 가능한 한 낮아야합니다.

이제 5V에서 3.3V를 얻는 과정에서 전력을 잃지 않는 방법을 찾고 있습니다. 한 가지 접근 방식은 DC 벅 스텝 다운 컨버터를 사용하는 것입니다. 이를 위해 매우 적은 전력을 사용하지만 저항을 사용하는 전압 분배기보다 더 비쌉니다. AMS1117을 사용할 가능성도 있지만 그에 대한 경험이 없습니다.

5V에서 3.3V를 얻기위한 저렴하고 절전 솔루션이 있습니까?

답변

17 MarcusMüller Aug 21 2020 at 09:46

저항 분배기는 적절한 전압 조정기 가 아닙니다 . 위험합니다. 저전압 측에서 보이는 전압은 소비하는 전류에 100 % 의존합니다.

단점은 나머지 5V-3.3V = 1.7V 이상의 소비가 손실 / 낭비된다는 것입니다.

그게 요점이 아닙니다. 이것이 작동한다고 말하면 저항이 3.3V 회로보다 훨씬 더 많은 전력을 사용하고 있음을 의미합니다. 이것은 끔찍한 디자인 선택입니다!

너무 강한 저항을 통해 많은 전력을 낭비하지 않는 한 전압은 목표 전류보다 훨씬 높거나 낮을 수 있습니다. 옴의 법칙과 부하 저항 분배기가 무부하 저항 분배기 와 어떻게 같지 않은지 기억하시기 바랍니다 .

따라서 모든 사람이 나쁜 생각이라고 말해야하는 정말 나쁜 생각을 버리고 선형 전압 조정기를 사용하십시오. 끝난.

실제로 조정 된 전압을 얻고 많은 전력을 낭비하지 않습니다.

선형 전압 레귤레이터 대신 더 비싸지 만 더 효율적인 벅 컨버터를 사용할 수 있지만 "5V arduino"종류는 처음에는 "전력 효율적이지 않음"을 의미하므로 제 생각에는 (!) 이것은 상당한 비용을 절약 할 수 없다는 것입니다. 에너지의 양.

에너지 효율을 높이고 싶다면 NRF 칩과 동일한 3.3V (또는 그 이하) 레일에서 마이크로 컨트롤러에서 실행되도록 디지털 로직을 다시 기반으로하고 스위치 모드 전원 공급 장치에서 두 가지를 모두 공급하십시오.

10 Ilya Aug 21 2020 at 09:48

우선, 전압 분배기에서 전원을 공급할 수 없습니다. 전류를 끌어 내기 시작하자마자 출력에서 전압을 잃기 시작합니다. 전압 분배기는 전압을 사용 가능한 수준으로 유지하기 위해 3.3V 장치에서 사용하는 전류의 10 배 정도를 소비해야합니다. 저렴하고 절전하는 솔루션이 없습니다. 또한 3.3V 장치의 전원 핀 앞에 직렬 저항이 있습니다.

저렴한 솔루션은 1117 또는 일부 LM317이며 데이터 시트를 열면 예제 회로가 있습니다. 쉬운 것 이상입니다. 선형 레귤레이터가하는 일이기 때문에 여전히 전력의 1/3을 낭비하게됩니다.

절전 솔루션은 스위칭 전압 조정기-벅 컨버터 (강압 컨버터)를 사용하는 것입니다. 효율성은 90 % 이상, 때로는 95 % 이상일 수 있습니다. 가격이 조금 더 비싸고 1 ~ 2 달러면 3.3V 출력 모듈을 찾을 수있을 것입니다.

이상한 해결책은 3 개의 시리즈 다이오드를 1.8V에서 3.2로 떨어 뜨리는 것입니다. 또한 다이오드가 항상 무언가를 전도하고 전압 강하를 상대적으로 일정하게 유지하기 위해 3.3V 전원 핀 사이에 저항을 접지에 연결하여 1mA 정도의 최소 전류를 만듭니다. 2.2k 저항은 그것에 적합합니다. 아 그리고 이것은 또한 에너지 연소입니다.

7 spicylad Aug 21 2020 at 23:55

모든 엔지니어링 선택과 마찬가지로 전압을 변환하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 애호가 인 것 같고 선형 레귤레이터 78M33을 사용하는 것이 좋습니다. 5V를 공급하면 3.3V가 튀어 나옵니다. 더 많거나 더 적은 전류를 생성하는 다른 7833 칩도 있으며, 일부는 더 작거나 큰 패키지, 다른 애플리케이션을위한 다른 핀 등을 사용합니다.

다음은 다양한 종류의 규제에 대한 몇 가지 기본적인 장단점입니다.

전압 분배기 :

가장 복잡하지 않음
가장 비싸다
전압은 규제되지 않음-다운 스트림 부하 (이 경우 무선 칩)에서 유입되는 전류의 양에 따라 상당히 달라집니다.
매우 비효율적이며 저항은 부하로 들어 가지 않는 전력을 지속적으로 사용합니다.
아주 작은-두 개의 작은 부품 만

선형 레귤레이터 (전압이 너무 높거나 낮을 때 전류를 높이거나 낮추는 실리콘) :

더 복잡한 것은 칩의 내부 작업이 사소한 것이 아니며 일부 애플리케이션에는 안정성을 위해 커패시터도 필요합니다. 조정 가능한 것 (317)은 전압을 "설정"하기 위해 저항이 필요합니다.
더 비싸지 만 우리는 칩 ( 78M33 , 317 등)에 대해 1-2 달러에 불과합니다.
전압이 조절됩니다. 부하가 변함에 따라 정확한 전압에 매우 가깝게 유지됩니다.
대부분의 애플리케이션에 충분히 효율적입니다. 애플리케이션에서 변환을 수행하는 데 몇 밀리 암페어가 소요될 수 있습니다.
매우 작음-하나의 작은 칩과 하나의 커패시터 또는 두 개

스위칭 레귤레이터 (스위치 / 트랜지스터 및 인덕터를 사용하여 전압 조정을 위해 커패시터를 충전하거나 충전하지 않음) :