随着时间的推移，电池和电芯可提供固定的恒定电源。但在某些情况下，电路却经常要在较低的电源电压下工作，从而避免烧毁安装在其上的电子元器件。在本文中，我们将探讨一种将电源电压降低到所需值的简单技术。
引言
假设我们想为一个5V的电子电路供电，但却只有一个12V的电压源。如果将电子电路直接连接到电池，它很可能会由于高供电电压而烧毁。有几种技术可以将电源电压降低到所需值。本文中研究的方法无疑是最准确的，并且由于其设计简单，因此是提供最佳结果的方法。
稳压器
稳压器这种电子元器件已经上市有一段时间了，它们能够将所提供的电源电压降低到某个固定的恒定值。显然，输入电压必须略高于我们想要在输出端获得的电压，因为这些稳压器只能降低电压而不能升高电压。我们要谈论的是78XX系列控制器，这种集成电路（IC）因为只有3个引脚，所以外部非常简单，但内部却配备了复杂的电子电路。如上所述，这种IC都配备了三个引脚。第一个是输入，用来施加降低的电压。第二个是输出，用来得到进一步降低的电压并将其调整到所需的值。第三个是地，它必须与电路的地相连。例如，使用代码为7805的集成电路，可以得到正好5V的固定的恒定电压值（参见图1中的例子）。我们需要给该集成电路提供高于5V的电压，例如12V或17V。
图1：7805稳压器将电压从12V降低到5V。
这些3引脚IC的使用方式非常简单，并最大可以承受1.5A的电流。如果连接大灯，则建议安装金属散热片，如图2所示，以便在工作过程中冷却该器件，因为它往往会发热很多。
图2：如果电流消耗很高，则建议使用金属散热器。
为5V收音机供电
假设我们想为一个工作在5V固定标称电压的收音机供电，但是却只有一个12V电源，例如，来自我们老爸汽车中的电池。那么，制作图3中的电路就足够了。从图中可以看出，电池的正极（实际上承载12V电压的那个）连接到7805的输入引脚（位于该IC左侧）。7805的地直接连接到电池的负极，在这种情况下，它构成了电路的公共返回路径。5V输出取自右侧引脚，也即取自该IC的输出。尽管主电源电压为12V，但使用测试仪（万用表）测得的电源电压却完全等于5V，这要归功于该IC的内部电路以非常高的精度运行。
图3：用12V电压为5V收音机供电的正确技术
该稳压器可自行完美地工作，而无需任何额外元器件。但是为了避免干扰和自激振荡，在输入输出端和地之间连接两个100nF的电容就比较方便，如接线图所示。下表显示了市场上可用的不同型号的稳压器。可以很容易地知道它们的输出电压，只需阅读型号最后的两位数字。
输入输出电压差较大时
在电子学中，两个触点之间的电压差越大，所产生的能量就越多。通常，当输入电压远高于所需的输出电压时，级联使用两个或多个稳压器就很有用。使用两个或三个稳压器有助于在各个稳压器之间分配功耗和热量，如图4所示。这两种解决方案都是用来将电压从20V降低到5V。左侧电路仅使用了7805稳压器，用来负责降低所有电压，而右侧电路则使用了7815、7812和7805级联（串联）。
在第一种情况下，必须使用散热器，电路功耗如下：
- 7805功耗：7.6W。
在这种情况下，稳压器会过热并超过最大允许温度，从而自行燃烧。
在第二种情况下，不需要使用散热器，因为功耗分布在三个器件上。电路具有以下功耗，因此能够正常运行：
- 7815耗散：2.6W；
- 7812耗散：1.6W；
- 7805耗散：3.5W。
图4：使用三个稳压器，有助于分配所产生的热量
总结
孩子们会发现这种IC的应用非常有用，因为它们非常简单并且便宜。即使有其他方法，甚至比这更加精确和先进，今天的大多数电路仍然使用这些稳压器。这些IC具有极高的反极性、过电流和高温保护，因此受到意外损坏是相当难的。
另请阅读：
（原文刊登于EDN姊妹网站EEWeb，参考链接：Electronics for Kids: Part 6 – Lowering the Supply Voltage，由Franklin Zhao编译。）
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