3V Stromschiene ab 5V

Zunächst einmal: Es ist sehr schlechte Praxis, dafür einen Widerstandsteiler zu verwenden. Ein Transistorpuffer würde das Design erheblich verbessern .

Mit den folgenden Berechnungen versuche ich zu zeigen, warum.

Ein Widerstandsteiler funktioniert nur, wenn der Strom durch den Teiler viel größer ist als der Strom durch die Last. Wenn der Strom durch die Last in der gleichen Größenordnung liegt, ändert sich die Spannung erheblich.

Angenommen, Ihre MCU lädt den Widerstandsteiler zwischen 0 mA und 50 mA (Sie müssen diese Zahlen überprüfen) und Sie lassen zu, dass Ihre Spannung zwischen 2,8 V und 3,3 V variiert. Dies bedeutet, dass Ihr Teiler bei 50 mA bei 2,8 V und bei Mindestlast bei 3,3 V liegen sollte. Dies bedeutet, dass die Stromversorgung Ihrer MCU mit der Last variiert und um ein halbes Volt variiert.

Angenommen, Ihr Netzteil liegt über den gesamten Strombereich, den es liefert, bei 5,0 V stabil.

Der obere Widerstand wäre$R_1 = \dfrac{500}{33} \approx 15 \Omega$und der untere Widerstand wäre$R_2 = \dfrac{500}{17} \approx 29\Omega$. Beachten Sie, dass Sie für dieses Setup bereits Widerstände mit einer Nennleistung von mindestens 500 mW benötigen.

Die neue Stromschiene würde je nach Last leicht zwischen 2,8 und 3,3 V variieren, und Sie benötigen eine massive Entkopplungskappe.

Wenn Sie die Variation der Stromschiene der MCU niedriger haben möchten, muss der Strom durch den Teiler stark erhöht werden (9 und 18 Ohm mit einer Nennleistung von 1 W für eine Variation von 3 bis 3,3 V).

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

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(Ein großes Lob an Mathomatic für die folgenden Berechnungen)

1-> R2/Umax = (R1+R2)/Ubatt              # unloaded resistor divider

     R2    (R1 + R2)
#1: ---- = ---------
    Umax     Ubatt

1-> Umin/R2 + Imax = (Ubatt-Umin)/R1     # when loaded, apply Kirchhoff's Current Law

    Umin          (Ubatt - Umin)
#2: ---- + Imax = -------------- 
     R2                 R1

2-> eliminate R2
Solving equation #1 for R2 and substituting into the current equation...

    Umin*(Ubatt - Umax)          (Ubatt - Umin)
#2: ------------------- + Imax = --------------
         (R1*Umax)                     R1

2-> solve R1
Solve successful:

         Ubatt*(Umax - Umin)
#2: R1 = -------------------
             (Imax*Umax)

$$R_1 = \dfrac{5(3.3-2.8)}{0.05*3.3} \approx 15 \Omega$$

---

2-> eliminate R1
Solving equation #1 for R1 and substituting into the current equation...

    R2*(Ubatt - Umax)   Ubatt*(Umax - Umin)
#2: ----------------- = -------------------
          Umax              (Imax*Umax)

2-> solve R2
Solve successful:

         Ubatt*(Umax - Umin)
#2: R2 = ---------------------
         (Imax*(Ubatt - Umax))

$$R_2 = \dfrac{5(3.3-2.8)}{0.05*(5-3.3)} \approx 29 \Omega$$

Die traditionelle Zener-geregelte Durchgangstransistor-Stromversorgung ist nichts anderes als ein Emitterfolger mit einer Zener-Diode, die den unteren Widerstand im Basis-Vorspannungsnetzwerk ersetzt. Die herkömmliche variabel geregelte Stromversorgung ersetzt die Zenerdiode durch einen variablen Widerstand. Die Last geht in das Emitterbein. Kollektor hoch binden.

Ein Blick auf das Datenblatt zeigt, dass die Stromaufnahme im schlimmsten Fall etwa 15 mA pro Mikrocontroller beträgt, sodass ein 2N2222A oder 2N3904 aus Kunststoff in der Lage sein sollte, mehrere von ihnen gleichzeitig zu betreiben.

Unter der Annahme, dass Sie Ihre Mikrocontroller mit 100 mA versorgen müssen, haben diese Transistoren ein Beta von etwa 100 (sicherlich weit über 40). Gestalten Sie Ihren Basisspannungsteiler also so, dass er etwa 10 mA aus 5 V zieht. Dadurch erhalten Sie eine ausreichend steife Basisvorspannung.

Das Datenblatt besagt, dass der PIC18LF14K22 Vdd im Bereich von 2,7 bis 3,6 V benötigt. Rote Standard-LEDs fallen um 1,7 V ab, gelbe LEDs um 2,2 V. Unter der Annahme von Vbe = 0,6 V ergibt eine rote und gelbe LED in Reihe, die den "unteren Widerstand" ersetzen, Vb = 3,9 V. 3,9 - 0,6 ergibt Ve = 3,3 V, und Bob ist dein Onkel. Verwenden Sie etwa 110 Ohm für den oberen Widerstand (der Wert ist nicht so kritisch: Ich würde 100 Ohm verwenden).

Brate es und spiele ein wenig damit.