广告

儿童电子学(六):降低电源电压

2022-09-15 16:56:10 Giovanni Di Maria 阅读:
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。

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。jQBednc

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。jQBednc

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。jQBednc

jQBednc

图1:7805稳压器将电压从12V降低到5V。jQBednc

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。jQBednc

jQBednc

图2:如果电流消耗很高,则建议使用金属散热器。jQBednc

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。jQBednc

jQBednc

图3:用12V电压为5V收音机供电的正确技术jQBednc

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。jQBednc

jQBednc

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)。jQBednc

在第一种情况下,必须使用散热器,电路功耗如下:jQBednc

  • 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。jQBednc

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:jQBednc

  • 7815耗散:2.6W;
  • 7812耗散:1.6W;
  • 7805耗散:3.5W。

jQBednc

图4:使用三个稳压器,有助于分配所产生的热量jQBednc

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。jQBednc

另请阅读:

儿童电子学(一):LED jQBednc

儿童电子学(二):电容器jQBednc

儿童电子学(三):电气测量jQBednc

儿童电子学(四):连接电路jQBednc

儿童电子学(五):生产清洁能源jQBednc

(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。)jQBednc

责编:Franklin
本文为电子技术设计原创文章,未经授权禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 为家用设备构建不间断电源 停电期间如何使用Wi-Fi和其他家用设备?可以使用汽车电池作为备用电源,设计家用不间断电源(UPS)。该电源连接至升降压转换器,产生稳定的12V/5A电源,用于为Wi-Fi路由器供电;连接至6.5V/1.5A降压转换器,则可为无线电话供电。
  • 儿童电子学(五):生产清洁能源 宇宙充满了免费的能量。可悲的是,我们地球人却很乐意为开灯、启动汽车和使用电子设备所需的能量付费。说实话,宇宙是一个巨大的电池,可以以完全免费而又干净的方式产生不可估量的能量。应该让小朋友更加意识到这一点,因为使用清洁能源表明了人们的意识,并能为子孙后代享有更清洁的地球铺平道路。
  • 替代能源:氢能源的下一步是什么? 氢气并没有「灵丹妙药」,它应该被视为生态系统的一部分。因此,我们不仅要重新思考如何生产能源,还要重新规划如何运输和储存能源…
  • 英特尔演示世界最高速度WiFi 7,速度超5Gbps Intel基于酷睿笔记本电脑展示了Wi-Fi 7的演示,其Wi-Fi 7解决方案连接到了博通的Wi-Fi 7接入点。
  • 日本研究人员用新材料传感器提升电动汽车续航 通常,电动汽车中的电池电流可以达到数百安培。然而,能够检测此类电流的商用传感器无法测量毫安级电流的微小变化。这导致电池充电估计的模糊性约为 10%。这意味着电动汽车的续驶里程可以延长 10%。反过来,这将减少低效的电池使用。
  • 柔宇科技名下3700万资产被法院查封、冻结 据EDN电子技术设计了解,柔宇科技名下3700万资产被法院查封、冻结。
  • 冠状病毒未来还有哪些变种?用AI工具预测看看 瑞士科学家研制出一种新型人工智能(AI)工具,可以预测包括新冠病毒在内的冠状病毒未来变种,有望促进下一代抗体疗法及疫苗的研发,为制定公共卫生政策提供重要参考。相关研究刊发于最新一期《细胞》杂志。
  • 儿童电子学(四):连接电路 在儿童电子系列的第1部分中,我们研究了LED;在第2部分中,我们探讨了电容器;在第3部分中,我们深入研究了电气测量。在本文中,我们将重点介绍各种组件间的多种电气连接,串联和并联是最重要的两个连接方式。
  • 朋友心爱的LED彩色环形灯坏了,请我修了修 本文将会拆解一款由USB供电的RGBCW LED环形灯,并将分析它是如何构建的以及如何实现颜色控制(RGB阴影、亮度变化、RGB动画)。顺便说一句,我还会修复它,因为我拿到它时它的电缆断了。
  • 3D深度传感解锁新应用场景 通过深度传感技术,设备和机器等数字系统就可以感知并理解其周围环境,让需要靠人为观察的过程自动化。特别是3D ToF,正成为解锁游戏、机器视觉、自动驾驶以及工业环境等先进功能的关键…
  • 利用SiC应对开关速度挑战 电源转换器可以使用不同技术的宽禁带半导体,人们常常会比较这些半导体的开关速度和边沿速率。速度越快,支持的工作频率就越高,损耗就越低,电源转换器磁性元件就越小,听上去很美好。而在真实世界中,更快的dV/dt和di/dt也会成为一个问题,使您难以满足EMI规格要求…
  • 在开关模式电源中忽略脉冲时… 用于电压转换的开关稳压器通常采用可调或固定的切换频率。对于电源电路来说,切换频率的选择是很重要的,因为它会影响到外部被动组件的尺寸和成本。此外,还会影响可实现的转换效率...
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了