Quando dovrei usare un regolatore di tensione vs un divisore di tensione?

Quando useresti un regolatore di tensione contro un partitore di tensione resistore? Ci sono degli usi per i quali un divisore di resistenza è particolarmente dannoso?

Questi due tipi di circuiti hanno applicazioni molto diverse.

Un divisore di resistenza viene generalmente utilizzato per ridimensionare una tensione in modo che possa essere rilevato / rilevato / analizzato più facilmente.

Ad esempio, supponiamo di voler monitorare la tensione della batteria. La tensione può arrivare fino a 15 V. Stai usando un convertitore analogico-digitale di un microcontrollore ("ADC"), che sta usando 3.3V come riferimento. In questo caso, puoi scegliere di dividere la tensione per 5, che ti darà fino a 3,0 V all'ingresso dell'ADC.

Ci sono un paio di inconvenienti. Uno è che c'è sempre corrente che scorre attraverso i resistori. Ciò è importante nei circuiti con vincoli di potenza (alimentati a batteria). Il secondo problema è che il divisore non può generare alcuna corrente significativa. Se inizi a disegnare corrente, cambia il rapporto del divisore e le cose non vanno come previsto :) Quindi, è davvero usato solo per guidare connessioni ad alta impedenza.

Un regolatore di tensione, d'altra parte, è progettato per fornire una tensione fissa indipendentemente dal suo ingresso. Questo è ciò che si desidera utilizzare per fornire energia ad altri circuiti.

Per quanto riguarda la creazione di più rail di tensione: per questo esempio, supponiamo che tu stia utilizzando regolatori di commutazione con un'efficienza dell'80%. Supponi di avere 9 V e desideri produrre 5 V e 3,3 V. Se si utilizzano i regolatori in parallelo, collegandoli ciascuno fino a 9 V, entrambe le guide saranno efficienti all'80%. Se, tuttavia, crei 5 V e poi lo usi per creare 3,3 V, la tua efficienza a 3,3 V è (0,8 * 0,8) = solo il 64% di efficienza. La topologia conta!

I regolatori lineari, d'altra parte, sono valutati in modo diverso. Abbassano semplicemente la tensione di uscita, per ogni data corrente. La differenza di potenza viene sprecata come calore. Se hai 10 V in entrata e 5 V in uscita, sono efficienti al 50%.

Hanno i loro benefici, però! Sono più piccoli, meno costosi e meno complicati. Sono elettricamente silenziosi e creano una tensione di uscita uniforme. E, se non c'è molta differenza tra le tensioni di ingresso e di uscita, l'efficienza può superare un'alimentazione di commutazione.

Ci sono circuiti integrati che forniscono più regolatori. Linear Tech, Maxim Integrated, Texas Instruments, hanno tutte una buona selezione. L'LTC3553, ad esempio, fornisce una combinazione di un caricabatterie al litio, un regolatore buck a commutazione e un regolatore lineare. Hanno sapori con o senza caricabatterie, alcuni con due switcher e senza lineari, alcuni con più linee lineari ...

Uno dei miei prodotti attuali utilizza una batteria da 3,7 V e necessita di 3,3 V e 2,5 V. Per me è stato molto efficiente un lineare per 3,3 V e uno switcher per 2,5 V (alimentato dalla batteria, non dalla guida da 3,3 V). Ho usato l'LTC3553.

Ti consigliamo di dedicare un po 'di tempo agli strumenti di selezione dei prodotti dei rispettivi siti Web.

In bocca al lupo!

Poiché un partitore di tensione non regola , non si vorrebbe usare un divisore di tensione quando si desidera una tensione regolata .

Un regolatore di tensione , entro i suoi limiti, manterrà la tensione di uscita a un valore fisso anche se la tensione di ingresso e la corrente di carico variano.

Un divisore di tensione non lo farà. Considera l'equazione del divisore di tensione:

che è manifestamente dipendente da e quindi un divisore di tensione non è un regolatore di tensione. i O U $v_{IN}$$i_{OUT}$

Esistono tuttavia molte applicazioni per i divisori di tensione, ad esempio l' attenuazione , ma la regolazione della tensione non è una di queste.

Un partitore di tensione è particolarmente difettoso nel fornire una tensione fissa a un carico variabile o a bassa impedenza. I carichi variabili sono abbastanza comuni e includono la maggior parte dei circuiti digitali sul pianeta.

I carichi fissi ad alta impedenza possono avere un divisore di tensione davanti a loro. Questo è il caso quando si utilizza un ADC per misurare o un comparatore per collegare una tensione molto più grande, o nel senso in cui viene inserito un regolatore di tensione.

I divisori di tensione non vengono generalmente utilizzati per generare tensioni di alimentazione perché non forniscono alcuna regolazione. Molti carichi modificheranno comunque la loro tensione di uscita, ad esempio un carico resistivo a terra è essenzialmente in parallelo con R2.

I divisori di tensione vengono generalmente utilizzati per fornire una tensione a un ingresso ad alta impedenza. In questo caso puoi pensare all'impedenza come sostanzialmente uguale alla resistenza. Avere un resistore da 10 M in parallelo con R2 non influirà molto su di esso, a condizione che R2 sia esso stesso di ordini di grandezza inferiori come diciamo 10k. Naturalmente, l'uso di resistori di basso valore per il divisore aumenta anche il flusso di corrente attraverso di esso, quindi causano problemi ai dispositivi alimentati a batteria.

Un esempio comune di un divisore di tensione in un ingresso ad alta impedenza è quello di suddividere un'alta tensione in un intervallo che un ADC può misurare. Supponiamo che il tuo ADC abbia un riferimento da 1 V e che tu voglia misurare una batteria da 3,6 V con esso. È possibile utilizzare un divisore 4: 1 per ridimensionarlo in modo che sia inferiore a 1 V e misurabile dall'ADC.

Un altro esempio comune è quello di fornire una tensione di riferimento secondaria. Supponiamo che tu abbia un'alimentazione a 3,6 V e che sia necessario un riferimento a 1,8 V (metà della tensione di alimentazione, ad esempio per polarizzare un segnale CA con un offset CC). Invece di preoccuparsi di un costoso CI di riferimento della tensione, è possibile semplicemente utilizzare un divisore di tensione per dimezzare la tensione di alimentazione e inviarla a un buffer operazionale. L'amplificatore operazionale ha un ingresso ad alta impedenza e l'uscita può essere utilizzata per la polarizzazione.

Un regolatore può fornire una certa quantità di corrente in un carico, con la tensione controllata nel miglior modo possibile, quindi è adatta per tensioni di alimentazione e simili.