Berechnen Sie den verwendeten Strom: Diode vs. LDO zum Absenken von Spannungen?

Könnte jemand rechnen, wie Sie berechnen würden, wie viel Strom verschwendet wird, wenn Sie eine Standard-Silikondiode verwenden, um eine 3,7-V-Quelle auf 3,1 V zu senken?

Ich versuche zu bewerten, ob ein LDO effizienter ist, als nur eine Spannung mit einer Diode abfallen zu lassen.

Angenommen, der Basisfall ist, dass das Gerät schläft und 1 mA Strom zieht.

Wo fängt man bei so einer Rechnung an?

(Das eigentliche Basisgehäuse ist ein Modul, das einen 3,7-V-LiPo erwartet und von 4,2 V bis 3,3 V reicht, aber ein anderer IC, der eine 3,6-V-3,3-V-Quelle benötigt. Dieses Board ist SEHR platzbeschränkt, also in gewisser Weise das Diode ist wahrscheinlich die kleinste Möglichkeit, die Spannung für den betreffenden IC zu senken).

Anstatt Strom zu verschwenden, ist es die Spannung, die Sie "verschwenden", und das ist eine seltsame Aussage ... also lassen Sie uns die richtige Terminologie finden! Macht verschwenden!
Klar, Leistung... Wo fängt man bei so einer Messung an?
Die Batterie hat keine konstanten 3,7 V. Wenn es entladen ist, kann es nur 3 V oder sogar 2,8 V sein. Wenn Sie nur die Spannung absenken, wird Ihr Stromkreis aufhören zu arbeiten, bevor die Batterie leer ist.
Kevin stimmt, in diesem Fall hat der LiPo ein Abschalt-IC ... Aber ja, die Diode ist nicht ideal, wenn Sie mit Spannungsschwankungen nicht umgehen können
Die Diode, der LDO und ein Widerstand wandeln alle die Volt mit der gleichen Rate in Wärme um (*I)

Antworten (1)

Der Strom wird mit einem LDO verschwendet P = v × ICH = ( v ich N − v Ö u T ) × ICH [W]

Der Strom wird mit einer Diode verschwendet P = v × ICH = v F × ICH [W], (Vf bedeutet Vorwärtsspannung). Abhängig von der verwendeten Diode kann es alles von 0,2 V bis 1,5 V sein und sogar noch höher, wenn Sie einen Zener oder eine LED verwenden. Ich werde 0,6 V verwenden, weil Sie wahrscheinlich daran denken.

Die mit einer Diode verschwendete Leistung wird also ungefähr sein 0,6 × ICH [W]

Lassen Sie uns Ihre Zahlen einsetzen und sehen, welche die effizienteste ist, Hinweis: Sie sind gleich schlecht.

ICH MACHE: ( v ich N − v Ö u T ) × ICH = 3.7 − 3.1 = 0,6 × ICH [W]

Diode: 0,6 × ICH ... Moment mal, das ist das gleiche wie beim LDO! Das liegt daran, dass Sie kein Schaltnetzteil (SPS) verwenden.

Wie wäre es stattdessen mit einem Widerstand? Vielleicht wird das besser, Hinweis: es ist nicht, es ist genauso schlecht wie die oben genannten Optionen.

Wenn Sie wissen, dass Ihr System 1 mA zieht, wie groß ist dann der erforderliche Widerstand, um die Spannung über dem Widerstand auf 0,6 V zu bringen?

U = R × ICH => R = U ICH = 0,6 0,001 = 600 Ω

Die Energie wird verschwendet P = v × ICH = 0,6 × ICH , oh nein, die 0,6 × ICH [W] wieder. Argh!

Von der Größe her mag ein Widerstand am kleinsten sein, als nächstes wahrscheinlich eine Diode, als drittes ein LDO.
Wenn ich Sie wäre, würde ich einen LDO verwenden, da nur dieser sicherstellt, dass am Ausgang 3,1 V anliegen. Die Diode und der Widerstand sind nur passiv, es findet keine aktive Regelung statt.

Wenn Sie auf Effizienz setzen möchten, dann würde Sie ein Abwärtswandler glücklich machen. Leider sind sie etwas größer als Widerstände / Dioden / LDOs, weil sie eine Induktivität benötigen, auch das Rauschen vom Schalten könnte für Ihre Last zu unangenehm sein.

Nehmen wir an, Sie würden sich für einen Abwärtswandler (eine Art Schaltnetzteil) entscheiden, der einen Wirkungsgrad von 90 % hat und gleichzeitig 1 mA liefert, es ist wie ein wahr gewordener Traum. Alles passt einfach zusammen und das Geräusch beeinträchtigt Ihre Ladung überhaupt nicht. Ich kann einen Regenbogen sehen.

Dann wäre die Energie verschwendet P = P w A S T e × ( 1 − P e F F ich C ich e N C j ) = 0,6 × ICH × ( 1 − 0,9 ) = 0,06 × ICH [W]

Verschwendung 0,06 × ICH [W] ist viel besser als Verschwendung 0,6 × ICH [W], vorausgesetzt, Ihre Zahlen und Regenbögen.

Das ist großartig, danke. Lassen Sie mich das verdauen. Ich verstehe das Dilemma der Durchlassspannung, wenn keine konstante Ausgangsspannung vorhanden ist. Bei der Effizienz bin ich mir nicht sicher.
Habe es mit dem Schaltnetzteil verstanden, der IC ist ziemlich empfindlich. Ich denke, Sie müssen ein paar Passive einbauen, um das Rauschen zu filtern. Keine kostenlosen Mittagessen, richtig?
Ja, das würde helfen, aber das wiederum würde Ihr Design noch größer machen, was Sie nicht wollen. -- Wenn Sie die Schaltfrequenz erhöhen (z. B. 400 kHz), können Sie mit kleineren Komponenten davonkommen. Der Preis, den Sie zahlen müssen, ist die Stromverschwendung beim Laden und Entladen der MOSFET-Transistoren, die das Schalten übernehmen. Und der Übergang vom Ein- zum Ausschalten eines MOSFET ... Ja ... es gibt viel zu bedenken ... Aber Sie haben es mit nur 1 mA zu tun, also bin ich mir ziemlich sicher, dass Sie das ignorieren können Effizienzproblem und bleiben Sie einfach bei einem LDO.
@ Leroy105 Wenn Sie vorhaben, meine Antwort als richtig zu markieren, tun Sie dies nicht, lassen Sie andere Leute die Möglichkeit haben, Kommentare / Antworten und / oder Kritik abzugeben. Vielleicht fällt jemand anderem eine bessere Antwort ein.
Das falsch gesehen ... Es ist alles gut. Ich verstehe jetzt, was ein LDO ist, ein Operationsverstärker mit einem Widerstand ...
Übrigens sind Einheiten in eckigen Klammern wie [W] sooooo falsch, dass dringend nachgebessert werden muss.
@carloc Hmm, okay, ich habe diese Art von Anmerkung [X] schon einmal gesehen, um anzugeben, welche Einheit etwas ist (z. B. [Ω] und [V]). Aber wenn du besser zeigen kannst, dass es Watt ist, dann tu es. Das würde ich gut finden. Gleich bearbeiten.
Ich habe auch [W]-Fehler oder ähnliches oft gesehen. Es war nur traurig für mich, es auch in Ihrer sehr netten Antwort zu sehen. Die eckigen Klammern bedeuten nur "Einheit von". Die korrekte Verwendung wäre also so etwas wie [P]=W, was "Einheiten von P ist Watt" bedeutet. Umgekehrt würde es so gut wie nichts bedeuten. Es ist jedoch ein sehr verbreiteter Irrtum
Berechnen Sie den verwendeten Strom: Diode vs. LDO zum Absenken von Spannungen?
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