Efisien regulasi daya rendah? yaitu 9 -> 5 Volt

Demi menyediakan sebanyak sekarang mungkin untuk sirkuit kecil, diatur turun dari ~ 9V ke 5V (atau 5V-> 1.5V), saya telah melihat beberapa pilihan yang mungkin. Apa yang saya awalnya akan melakukan (mungkin regulator untuk sel surya, atau baterai 9v) adalah saya menganggap standar LM7805 digunakan (5V) IC. Saya telah membaca bahwa itu menggunakan up sedikit kecil, tapi wajar saat ini untuk melakukan hal ini terutama ketika hanya 50-100mA puncak saat ini tersedia.

Akan dioda Zener dinilai pada ~ 5 volt dapat melakukan hal ini lebih efisien, karena harus menjaga tegangan pada atau sangat dekat dengan 5V untuk beberapa waktu lebih tinggi, "mengatur" itu?

Akan sebuah (MOS | J) FET / transistor lainnya (jika lebih efisien, mengabaikan penggunaan sedikit aneh) atau sesuatu akal yang dapat menurunkan tegangan dengan konversi energi yang sangat sederhana?

Regulator linier seperti 7805 tidak efisien, dan lebih dari itu ketika tegangan input lebih tinggi. Ia bekerja sebagai resistor variabel, yang nilainya bervariasi untuk menjaga tegangan output konstan, di sini 5V. Itu berarti bahwa arus yang dikonsumsi oleh rangkaian 5V Anda juga mengalir melalui resistor variabel ini. Jika sirkuit Anda menghilang 1A, maka disipasi daya pada 7805 akan terjadi

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

4W dalam komponen tunggal agak banyak, 5W dalam rangkaian Anda mungkin akan didistribusikan ke beberapa komponen. Ini berarti bahwa 7805 akan membutuhkan heatsink, dan itu paling sering pertanda buruk: terlalu banyak disipasi daya. Ini akan menjadi lebih buruk dengan tegangan input yang lebih tinggi, dan efisiensi dari peraturan tersebut dapat dihitung sebagai

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

karena . Jadi dalam hal ini η = 5 $I_{OUT} = I_{IN}$
atau 56%. Dengan voltase input yang lebih tinggi, efisiensi ini bahkan akan bertambah buruk.$\eta = \dfrac{5V}{9V} = 0.56$

Solusinya adalah regulator switching , atau switcher untuk pendek. Ada berbagai jenis switcher tergantung pada rasio. Jika V O U $V_{IN}/V_{OUT}$$V_{OUT}$ kurang dari Anda menggunakan konverter buck . Sementara bahkan yang ideal linear regulator memiliki efisiensi yang rendah, sebuah switcher yang ideal memiliki efisiensi 100%, dan efisiensi yang sebenarnya dapat diprediksi dengan sifat-sifat komponen yang digunakan. Misalnya ada drop tegangan lebih dioda, dan resistensi dari kumparan. Sebuah switcher dirancang dengan baik mungkin memiliki efisiensi setinggi 95%$V_{IN}$
, seperti untuk rasio 5V / 9V yang diberikan. Rasio tegangan yang berbeda dapat menghasilkan efisiensi yang sedikit lebih rendah. Bagaimanapun, 95% efisien berarti bahwa daya yang dihabiskan dalam regulator adalah

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

yang cukup rendah tidak membutuhkan heatsink. Sebagai soal fakta regulator switching sendiri mungkin dalam paket SOT23, dengan komponen lain, seperti koil dan dioda SMDs juga.

Cara paling efisien adalah dengan menggunakan Konverter Buck yang merupakan jenis Switching Regulator .

Jenis regulator jauh lebih efisien daripada regulator linear, karena mengubah listrik daripada sengaja menghilang ekstra sebagai panas.

Terbuang kekuatan dalam contoh Anda jika sirkuit Anda menggambar 100mA akan kira-kira:
(9V-5V) * 0.1A = 0.4W
daya Terbuang di 1A itu akan menjadi sekitar (9V-5V) * 1A = 4W.
Ini akan menjadi hanya sekitar 55% efisien dibandingkan dengan mungkin 80-95% efisiensi untuk regulator switching.

Berikut adalah contoh bagian dipilih secara acak.
Beberapa contoh di sini (pilih kotak centang yang berbeda untuk mempersempit pencarian - saya hanya dipilih 5V output)

Saya memahami bahwa ini adalah benang cukup lama, tapi saya melihat bahwa semikonduktor Murata membuat konverter DC / DC yang merupakan drop-in pengganti IC 78xx series! "OKI-78SR Series" efisiensi 85% dan paket gaya TO-220 3-pin. http://www.mouser.com/ds/2/281/oki-78sr-56393.pdf