Wann würde ich einen Spannungsregler gegen Spannungsteiler verwenden?

Wann würden Sie einen Spannungsregler gegen einen Widerstandsspannungsteiler verwenden? Gibt es Anwendungen, für die ein Widerstandsteiler besonders schlecht ist?

Diese beiden Schaltungstypen haben sehr unterschiedliche Anwendungen.

Ein Widerstandsteiler wird im Allgemeinen verwendet, um eine Spannung so zu skalieren, dass sie leichter erfasst / erfasst / analysiert werden kann.

Angenommen, Sie möchten eine Batteriespannung überwachen. Die Spannung kann bis zu 15 V betragen. Sie verwenden den Analog-Digital-Wandler ("ADC") eines Mikrocontrollers, der 3,3 V als Referenz verwendet. In diesem Fall können Sie die Spannung durch 5 teilen, wodurch Sie am Eingang des ADC bis zu 3,0 V erhalten.

Es gibt ein paar Nachteile. Zum einen fließt immer Strom durch die Widerstände. Dies ist wichtig bei Stromkreisen mit eingeschränkter Leistung (Batteriebetrieb). Das zweite Problem ist, dass der Teiler keinen signifikanten Strom erzeugen kann. Wenn Sie anfangen, Strom zu ziehen, ändert sich das Teilerverhältnis, und es läuft nicht wie geplant.

Ein Spannungsregler ist dagegen so ausgelegt, dass er unabhängig von seinem Eingang eine feste Spannung liefert. Dies ist, was Sie verwenden möchten, um andere Schaltkreise mit Strom zu versorgen.

So erstellen Sie mehrere Spannungsschienen: Nehmen wir für dieses Beispiel an, Sie verwenden Schaltregler mit einem Wirkungsgrad von 80%. Angenommen, Sie haben 9 V und möchten 5 V und 3,3 V erzeugen. Wenn Sie die Regler parallel verwenden und jeweils bis zu 9 V einhaken, sind beide Schienen zu 80% effizient. Wenn Sie jedoch 5 V erzeugen und diese dann zur Erzeugung von 3,3 V verwenden, beträgt Ihr Wirkungsgrad von 3,3 V (0,8 * 0,8) = nur 64%. Topologie ist wichtig!

Linearregler hingegen werden unterschiedlich bewertet. Sie senken einfach die Ausgangsspannung für jeden gegebenen Strom. Die Leistungsdifferenz wird als Wärme verschwendet. Wenn Sie 10 V einspeisen und 5 V ausspeisen, sind sie zu 50% effizient.

Sie haben jedoch ihre Vorteile! Sie sind kleiner, billiger und weniger kompliziert. Sie sind elektrisch leise und erzeugen eine gleichmäßige Ausgangsspannung. Und wenn es keinen großen Unterschied zwischen der Eingangs- und der Ausgangsspannung gibt, kann der Wirkungsgrad ein Schaltnetzteil übertreffen.

Es gibt ICs, die mehrere Regler bereitstellen. Linear Tech, Maxim Integrated und Texas Instruments haben alle eine gute Auswahl. Der LTC3553 bietet beispielsweise eine Kombination aus einem Lithium-Batterieladegerät, einem Schalt-Buck-Regler und einem Linearregler. Sie haben Geschmacksrichtungen mit oder ohne Ladegerät, einige mit zwei Schaltern und ohne Linien, einige mit mehreren Linien ...

Eines meiner aktuellen Produkte verwendet eine 3,7 V-Batterie und benötigt 3,3 V und 2,5 V. Am effizientesten war es für mich, eine lineare für 3,3 V und einen Umschalter für 2,5 V (gespeist von der Batterie, nicht von der 3,3 V-Schiene). Ich habe den LTC3553 benutzt.

Sie sollten einige Zeit mit den Produktauswahl-Tools der jeweiligen Website verbringen.

Viel Glück!

Da ein Spannungsteiler nicht regelt , möchte man keinen Spannungsteiler verwenden, wenn man eine geregelte Spannung haben möchte .

Ein Spannungsregler hält die Ausgangsspannung innerhalb seiner Grenzen auf einem festen Wert, selbst wenn die Eingangsspannung und der Laststrom variieren.

Ein Spannungsteiler wird dies nicht tun. Betrachten Sie die Spannungsteilergleichung:

Dies hängt offensichtlich von und sodass ein Spannungsteiler kein Spannungsregler ist.$v_{IN}$$i_{OUT}$

Es gibt jedoch viele Anwendungen für Spannungsteiler, z. B. Dämpfung , aber die Spannungsregelung ist keine davon.

Ein Spannungsteiler ist besonders schlecht darin, eine variable oder niederohmige Last mit einer festen Spannung zu versorgen. Variable Lasten sind weit verbreitet und umfassen die meisten digitalen Schaltkreise auf dem Planeten.

Feste, hochohmige Lasten können einen Spannungsteiler vor sich haben. Dies ist der Fall, wenn ein ADC zur Messung oder ein Komparator zur Begrenzung einer viel größeren Spannung oder im Sinne eines Spannungsreglers verwendet wird.

Spannungsteiler werden normalerweise nicht zur Erzeugung von Versorgungsspannungen verwendet, da sie keine Regelung liefern. Viele Lasten ändern ohnehin ihre Ausgangsspannung, z. B. ist eine ohmsche Last gegen Erde im Wesentlichen parallel zu R2.

Spannungsteiler werden normalerweise verwendet, um einen hochohmigen Eingang mit Spannung zu versorgen. In diesem Fall kann man sich die Impedanz im Grunde genommen als den gleichen Widerstand vorstellen. Wenn ein 10-Megawiderstand parallel zu R2 geschaltet wird, wirkt sich dies nicht wesentlich aus, solange R2 selbst um Größenordnungen niedriger ist, wie beispielsweise 10k. Die Verwendung von Widerständen mit niedrigem Wert für den Teiler erhöht natürlich auch den Stromfluss durch den Teiler, was bei batteriebetriebenen Geräten zu Problemen führt.

Ein gängiges Beispiel für einen Spannungsteiler in einen hochohmigen Eingang ist das Teilen einer hohen Spannung in einen Bereich, den ein ADC messen kann. Angenommen, Ihr ADC hat eine 1-V-Referenz und Sie möchten eine 3,6-V-Batterie damit messen. Sie können einen 4: 1-Teiler verwenden, um die Spannung so zu verringern, dass sie unter 1 V liegt und vom ADC gemessen werden kann.

Ein weiteres gängiges Beispiel ist die Bereitstellung einer sekundären Referenzspannung. Angenommen, Sie haben eine 3,6-V-Versorgung und benötigen eine 1,8-V-Referenz (die Hälfte der Versorgungsspannung, z. B. zum Vorspannen eines Wechselstromsignals mit einem DC-Offset). Anstatt sich um einen teuren Spannungsreferenz-IC zu kümmern, könnten Sie einfach einen Spannungsteiler verwenden, um die Versorgungsspannung zu halbieren und diese einem Operationsverstärkerpuffer zuzuführen. Der Operationsverstärker hat einen hochohmigen Eingang und der Ausgang kann zur Vorspannung verwendet werden.

Ein Regler kann eine bestimmte Strommenge in eine Last einspeisen, wobei die Spannung so gut wie möglich gesteuert wird, und ist daher für Versorgungsspannungen und dergleichen geeignet.