Ефективне регулювання низької потужності? тобто 9 -> 5 Вольт

Заради забезпечення якомога більшого струму для малого ланцюга, регульованого від ~ 9 В до 5 В (або 5 В-> 1,5 В), я розглянув деякі можливі варіанти. Я спочатку збирався зробити (можливо, регулятор сонячної батареї або батарея 9 В) - це я припускаю, що стандарт LM7805 (5 V) використовується на IC. Я читав, що він використовує невеликий, але справедливий біт струму, щоб зробити це, особливо коли є лише пік струму 50-100mA.

Чи зміг би діод Зенера, розміщений на ~ 5 вольт, зробити це більш ефективно, оскільки він повинен тримати напругу на рівні або дуже близькому до 5 В протягом деякого часу вище, "регулюючи" це?

Чи може (MOS | J) FET / інший транзистор (якщо більш ефективний, ігноруючи трохи дивне використання) чи щось із цього сенсу зміг би знизити напругу за допомогою дуже простого перетворення енергії?

Лінійні регулятори, такі як 7805, неефективні, і тим більше, коли вхідна напруга вище. Він працює як змінний резистор, який змінює його значення, щоб підтримувати вихідну напругу постійною, тут 5В. Це означає, що струм, спожитий вашим ланцюгом 5В, також протікає через цей змінний резистор. Якщо ваша схема розсіюється 1А, то розсіювання потужності в 7805 буде

$P = \Delta V \cdot I = (9V - 5V) \cdot 1A = 4W$

4 Вт в одному компоненті досить багато, 5 Вт у вашому ланцюзі, ймовірно, буде розподілено на декілька компонентів. Це означає, що 7805 знадобиться радіатор, і це найчастіше поганий знак: занадто велике розсіювання потужності. Це буде гірше при більш високих вхідних напругах, а ефективність регулювання може бути розрахована як

$\eta = \dfrac{P_{OUT}}{P_{IN}} = \dfrac{V_{OUT} \cdot I_{OUT}}{V_{IN} \cdot I_{IN}} = \dfrac{V_{OUT}}{V_{IN}}$

так як . Тож у цьому випадку η = 5 $I_{OUT} = I_{IN}$
або 56%. При більш високих вхідних напругах ця ефективність навіть погіршиться.$\eta = \dfrac{5V}{9V} = 0.56$

Рішення - регулятор комутації , або короткий комутатор . Існують різні типи комутатора в залежності від співвідношення. Якщо V O U T менше V I N, ви використовуєте перетворювач долара . Хоча навіть ідеальний лінійний регулятор має низьку ефективність, ідеальний комутатор має 100% ефективність, а фактичну ефективність можна передбачити за властивостями використовуваних компонентів. Наприклад, є падіння напруги над діодом і опір котушки. Добре розроблений комутатор може мати ефективність до 95%$V_{IN}/V_{OUT}$$V_{OUT}$$V_{IN}$
, як для даного співвідношення 5В / 9В. Різні співвідношення напруги можуть призвести до дещо нижчої ефективності. У будь-якому разі 95% ефективності означає, що потужність, що розсіюється в регуляторі, є

$P_{SWITCHER} = \left(\dfrac{1}{\eta} - 1\right) \cdot P_{OUT} = \left(\dfrac{1}{0.95} - 1\right) \cdot 5W = 0.26W$

який досить низький, щоб не потрібен радіатор. Насправді сам регулятор комутації може бути в комплекті SOT23, а також інші компоненти, такі як котушки та діодні SMD.

Найефективнішим способом було б використання перетворювача Buck, який є типом регулятора комутації .

Цей тип регулятора набагато ефективніший, ніж лінійний регулятор, оскільки він перетворює потужність, а не навмисне розсіює зайву як тепло.

Витрачена енергія у вашому прикладі, якщо ваша схема складає 100 мА, буде приблизно:
(9 В-5 В) * 0,1 А = 0,4 Вт
Витрачена потужність на 1А, це буде приблизно (9 В-5 В) * 1А = 4 Вт.
Це буде лише близько 55% ефективності порівняно з, можливо, ефективністю 80-95% для регулятора комутації.

Ось приклад частини, вибраної навмання.
Ще кілька прикладів тут (встановіть різні прапорці для вдосконалення пошуку - я тільки що вибрав вихід 5В)

Я розумію, що це досить стара нитка, але я помітив, що мурата напівпровідник робить перетворювач постійного струму / постійного струму, що є заміною для заміни ІС серії 78xx! 85% ефективність і 3-контактний пакет стилю TO-220 "OKI-78SR Series". http://www.mouser.com/ds/2/281/oki-78sr-56393.pdf