Wydajna regulacja niskiej mocy? tj. 9 -> 5 woltów

Dla zapewnienia jak największej ilości prądu do małego obwodu, zmniejszonego z ~ 9 V do 5 V (lub 5 V -> 1,5 V), przyjrzałem się niektórym możliwym opcjom. To, co pierwotnie zamierzałem zrobić (może regulator dla ogniwa słonecznego lub bateria 9v) to zakładam, że użyłem standardowego układu scalonego LM7805 (5v). Czytałem, że zużywa niewielki, ale spory kawałek prądu, aby to zrobić, szczególnie gdy dostępny jest tylko prąd szczytowy 50-100 mA.

Czy dioda Zenera o napięciu ~ 5 woltów byłaby w stanie to zrobić bardziej wydajnie, ponieważ powinna utrzymywać napięcie na poziomie 5 V lub bardzo blisko przez dłuższy czas, „regulując” to?

Czy (MOS | J) tranzystor FET / inny tranzystor (jeśli jest bardziej wydajny, ignorując nieco dziwne zastosowanie) lub coś w tym sensie może obniżyć napięcie przy bardzo prostej konwersji energii?

Regulatory liniowe, takie jak 7805, są nieefektywne, a zwłaszcza, gdy napięcie wejściowe jest wyższe. Działa jak rezystor zmienny, który zmienia swoją wartość, aby utrzymać stałe napięcie wyjściowe, tutaj 5 V. Oznacza to, że prąd pobierany przez obwód 5 V również przepływa przez ten rezystor zmienny. Jeśli obwód rozproszy 1A, rozproszenie mocy w 7805 wyniesie

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

4 W w jednym elemencie to raczej dużo, 5 W w twoim obwodzie prawdopodobnie zostanie rozdzielone na kilka komponentów. Oznacza to, że 7805 będzie potrzebował radiatora, a to najczęściej zły znak: zbyt duże rozproszenie mocy. Będzie gorzej z wyższymi napięciami wejściowymi, a wydajność regulacji można obliczyć jako

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

$I_{OUT} = I_{IN}$
$\eta = \dfrac{5V}{9V} = 0.56$ lub 56%. Przy wyższych napięciach wejściowych sprawność nawet się pogorszy.

$V_{IN}/V_{OUT}$$V_{OUT}$$V_{IN}$
, jak dla danego stosunku 5 V / 9 V. Różne stosunki napięcia mogą powodować nieco niższą wydajność. W każdym razie sprawność 95% oznacza, że ​​moc rozpraszana w regulatorze jest

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

which is low enough not to need a heatsink. As a matter of fact the switching regulator itself may be in a SOT23 package, with the other components, like coil and diode SMDs as well.

The most efficient way would be to use a Buck Converter which is a type of Switching Regulator.

This type of regulator is far more efficient than a linear regulator, as it converts the power rather than intentionally dissipating the extra as heat.

Zmarnowana moc w twoim przykładzie, jeśli obwód pobiera 100mA, byłaby z grubsza:
(9V-5V) * 0,1A = 0,4W
Zmarnowana moc przy 1A byłaby około (9V-5V) * 1A = 4W.
Będzie to tylko około 55% wydajności w porównaniu do około 80-95% wydajności regulatora przełączającego.

Oto przykładowa część wybrana losowo.
Kilka przykładów tutaj (wybrać różne pola wyboru, aby uściślić wyszukiwanie - Właśnie wybrany 5V)

Rozumiem, że to dość stary wątek, ale zauważyłem, że półprzewodnik murata tworzy konwerter DC / DC, który zastępuje układy scalone serii 78xx! „Seria OKI-78SR” Wydajność 85% i 3-pinowy pakiet w stylu TO-220. http://www.mouser.com/ds/2/281/oki-78sr-56393.pdf