Jak zmniejszyć napięcie i prąd w aplikacji DC?

tło

Obecnie buduję multicoptera RC, który jako główny zasilacz wykorzystuje akumulator LiPo 11,1 V 20 C 2200 mAH. W porządku jest uruchomienie ESC i silników; Potrzebuję jednak również źródła zasilania 5 V / 2 A, aby uruchomić płytkę drukowaną obciążoną projektem Arduino składającym się z czujników cyfrowych, GPS, kontrolerów LED itp.

Pytanie

Jak wytworzyć odpowiednie napięcie (5 V) i minimalny prąd (2 A) ze źródła pierwotnego (11,1 V / 20 C)? Czy jest to tak proste, jak obliczenie prawidłowej wartości rezystora, czy powinienem zrobić coś innego? Nie chcę smażyć moich czujników!

Zasadniczo istnieją dwa rodzaje regulatorów napięcia: liniowe i przełączające . Liniowe są złe: jeśli twoje 5 V potrzebuje 2 A, również pobierze 2 A z wejścia 11 V, a różnica, 6 V x 2 A = 12 W, wzrośnie w górę.

Potrzebujesz przełącznika. Ponieważ przechodzisz z wyższego na niższe napięcie, które będzie konwerterem buck . (Napięcie od niskiego do wyższego nazywane jest wzmocnieniem ). Przetworniki Buck mogą osiągnąć sprawność wyższą niż 90%, a następnie strata mocy będzie mniejsza niż 1 W. Oto wybór przełączników, które pasują do twoich wymagań.

Aby uzyskać maksymalną wydajność, sugeruję usunięcie regulatora napięcia NPC1117 z Arduino (mam na myśli Uno, inne Arduino będą miały podobny regulator liniowy) i podłączenie wyjścia przełącznika bezpośrednio do sieci 5 V. W przeciwnym razie musiałbyś podać co najmniej 6 V i stracić 800 mW w regulatorze NPC1117 (może dostarczyć maksymalnie 800 mA).

Kiedy tylko jest to możliwe, staraj się pracować jak najwięcej przy niższych napięciach, takich jak 3,3 V. Przełącznik o napięciu od 11 V do 3,3 V będzie miał niższą sprawność niż jeden do 5 V, ale zyskasz dzięki mniejszemu rozproszeniu w 3,3 V urządzenia. Myślę nawet (nie zaznaczono!), Że Arduino może działać przy 3,3 V.