Wie reduziere ich Spannung und Strom in einer DC-Anwendung?

Hintergrund

Ich baue derzeit einen RC- Multikopter , der eine 11,1 V 20 C 2200 mAh LiPo-Batterie als Hauptstromversorgung verwendet. Dies ist in Ordnung, um die Regler und Motoren anzutreiben. Ich benötige jedoch auch eine 5 V / 2 A-Stromquelle, um eine Platine zu betreiben, die mit einem Arduino-Projekt beladen ist, das aus digitalen Sensoren, GPS, LED-Controllern usw. besteht.

Frage

Wie stelle ich die richtige Spannung (5 V) und den richtigen Mindeststrom (2 A) aus der Primärquelle (11,1 V / 20 C) her? Ist es so einfach wie die Berechnung eines korrekten Widerstandswertes oder sollte ich etwas anderes tun? Ich möchte meine Sensoren nicht braten!

Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Spannungsreglern: linear und schaltend . Linien sind schlecht: Wenn Ihre 5 V 2 A benötigen, werden auch 2 A vom 11-V-Eingang entnommen, und die Differenz 6 V x 2 A = 12 W steigt in der Hitze.

Du brauchst einen Switcher. Da Sie von einer höheren zu einer niedrigeren Spannung wechseln, ist dies ein Abwärtswandler . (Eine niedrigere bis höhere Spannung wird als Boost bezeichnet .) Buck-Wandler können Wirkungsgrade von mehr als 90% erreichen, dann beträgt die Verlustleistung weniger als 1 W. Hier finden Sie eine Auswahl von Schaltern, die Ihren Anforderungen entsprechen.

Für maximale Effizienz würde ich vorschlagen, dass Sie den Spannungsregler NPC1117 vom Arduino entfernen (ich beziehe mich auf den Uno, andere Arduinos haben einen ähnlichen linearen Regler) und den Ausgang des Umschalters direkt mit dem 5-V-Netz verbinden. Andernfalls müssten Sie mindestens 6 V liefern und verlieren 800 mW im Regler NPC1117 (dieser kann maximal 800 mA liefern).

Versuchen Sie nach Möglichkeit, so viel wie möglich mit niedrigeren Spannungen wie 3,3 V zu betreiben. Ein Umschalter, der von 11 V auf 3,3 V umschaltet, hat einen geringeren Wirkungsgrad als einer, der auf 5 V umschaltet, aber Sie werden durch weniger Verlustleistung bei 3,3 V gewinnen Geräte. Ich denke sogar (nicht überprüft!), Dass Arduino mit 3,3 V ausgeführt werden kann.