Effiziente Low-Power-Regelung? dh 9 -> 5 Volt

Linearregler wie der 7805 sind ineffizient, und das umso mehr, wenn die Eingangsspannung höher ist. Er arbeitet als variabler Widerstand, der seinen Wert variiert, um die Ausgangsspannung konstant zu halten, hier 5V. Das bedeutet, dass der von Ihrer 5-V-Schaltung verbrauchte Strom auch durch diesen variablen Widerstand fließt. Wenn Ihre Schaltung 1A abführt, ist die Verlustleistung im 7805

$P = \Delta V \cdot I = (9V - 5V) \cdot 1A = 4W$

4W in einem einzelnen Bauteil ist ziemlich viel, die 5W in deiner Schaltung werden sich wahrscheinlich auf mehrere Bauteile verteilen. Das bedeutet, dass der 7805 einen Kühlkörper benötigt, und das ist meistens ein schlechtes Zeichen: zu viel Verlustleistung. Dies wird bei höheren Eingangsspannungen schlimmer, und der Wirkungsgrad der Regelung kann wie folgt berechnet werden

$\eta = \dfrac{P_{OUT}}{P_{IN}} = \dfrac{V_{OUT} \cdot I_{OUT}}{V_{IN} \cdot I_{IN}} = \dfrac{V_{OUT}}{V_{IN}}$

seit$I_{OUT} = I_{IN}$.
Also in diesem Fall$\eta = \dfrac{5V}{9V} = 0.56$oder 56%. Bei höheren Eingangsspannungen wird dieser Wirkungsgrad noch schlechter.

Die Lösung ist ein Schaltregler oder kurz Switcher . Je nachdem gibt es verschiedene Arten von Umschaltern$V_{IN}/V_{OUT}$Verhältnis. Wenn$V_{OUT}$ist weniger als$V_{IN}$Du verwendest einen Abwärtswandler .
Während selbst ein idealer Linearregler einen niedrigen Wirkungsgrad hat, hat ein idealer Umschalter einen Wirkungsgrad von 100 %, und der tatsächliche Wirkungsgrad kann anhand der Eigenschaften der verwendeten Komponenten vorhergesagt werden. Zum Beispiel gibt es einen Spannungsabfall über der Diode und einen Widerstand der Spule. Ein gut konstruierter Umschalter kann einen Wirkungsgrad von bis zu 95% haben, wie für das gegebene 5V/9V-Verhältnis. Unterschiedliche Spannungsverhältnisse können zu etwas geringeren Wirkungsgraden führen. Wie auch immer, 95% Effizienz bedeutet, dass die Leistung im Regler verbraucht wird

$P_{SWITCHER} = \left(\dfrac{1}{\eta} - 1\right) \cdot P_{OUT} = \left(\dfrac{1}{0.95} - 1\right) \cdot 5W = 0.26W$

Das ist niedrig genug, um keinen Kühlkörper zu benötigen. Tatsächlich kann sich der Schaltregler selbst in einem SOT23-Gehäuse befinden, ebenso wie die anderen Komponenten, wie Spulen- und Dioden-SMDs.

Der effizienteste Weg wäre die Verwendung eines Abwärtswandlers , der eine Art Schaltregler ist .

Diese Art von Regler ist weitaus effizienter als ein linearer Regler, da er die Leistung umwandelt, anstatt den Überschuss absichtlich als Wärme abzugeben.

Die verschwendete Energie in Ihrem Beispiel, wenn Ihre Schaltung 100 mA zieht, wäre ungefähr:
(9 V-5 V) * 0,1 A = 0,4 W. Die
verschwendete Energie bei 1 A wäre ungefähr (9 V -5 V) * 1 A = 4 W.
Dies wird nur etwa 55 % effizient sein, verglichen mit vielleicht 80-95 % Effizienz für einen Schaltregler.

Hier ist ein zufällig ausgewähltes Beispielteil.
Einige weitere Beispiele hier (wählen Sie verschiedene Kontrollkästchen aus, um die Suche zu verfeinern - ich habe gerade 5-V-Ausgang ausgewählt)

Ich verstehe, dass dies ein ziemlich alter Thread ist, aber mir ist aufgefallen, dass Murata Semiconductor einen DC/DC-Wandler herstellt, der ein Drop-in-Ersatz für ICs der 78xx-Serie ist! "OKI-78SR-Serie" 85 % Effizienz und ein 3-poliges TO-220-Gehäuse. http://www.mouser.com/ds/2/281/oki-78sr-56393.pdf