Eine Zenerdiode gegenüber einem Linearregler für einen 5-V-100-mA-Ausgang

Ich habe eine 12-V-Versorgung und möchte damit eine 5-V-Versorgung für NodeMCU bereitstellen, die etwa 110 mA verbraucht.

Was wäre besser zu verwenden? Ein 5 V 1 W Zener und ein 70 Ohm Widerstand? Zusammen kosten sie etwa 0,10 $ und nur zwei Teile zum Löten.

Oder Spannungsregler? Ein AMS1117 5 V mit zwei Kondensatoren kostet etwa 0,30 $ und drei Teile zum Löten. Oder vielleicht ein 7805, der 5 V ausgibt?

Ich werde ungefähr fünfzig dieser Bretter machen.

Verwenden Sie einen Regler. Eigentlich verwendet nodeMCU einen Regler, vielleicht brauchen Sie nicht einmal einen externen.
@WesleyLee Hmm. Ich bin ein wenig verwirrt. Ich habe nicht versucht, eine der NodeMCU-Platinen zu verwenden (es scheint mehrere Varianten zu geben). Ich konnte nichts Offizielles über die Stromversorgungsschiene oder den Spannungsbereich finden. Ich habe Websites gefunden, die behaupten, dass es bis zu 2,2 V und bis zu 4,7 V funktioniert (riskant, sagten sie). Klingt nicht nach 5 V. Aber ich sehe, was anscheinend ein Regler in der Mitte einer der Platinen I ist sah es aus. Nun, das ist die ganze Zeit, die ich mit Suchen verbringen werde. Ich bin nur neugierig, ob Sie einen praktischen Link haben. Wenn nicht, ist das in Ordnung.
Verwenden Sie einen Schaltregler (DC-DC-Wandler). Ein Linearregler verschwendet etwa 700 mW an Wärme, und ein Zener plus Widerstand verschwendet etwas mehr Leistung.
Der Bereich von 2,2 bis 4,7 V ist für das ESP, nicht für die NodeMCU. Dieses Schema besagt, dass die Arbeitsspannung für nodeMCU 1.0 (für Netzteil, nicht E / A) bis zu 20 V erreichen kann (ich würde jedoch nicht so weit gehen). Tun Sie dies jedoch nicht auf einem Knoten 0.9, da der USB/Seriell-Konverter an Vin gebunden ist.
@WesleyLee Danke. Ich gehe nachsehen. Hochgeschätzt. Hmm. 404 Seite nicht gefunden? Egal. Scheint hier beim zweiten Mal zu funktionieren.
Zener ist selten eine gute Idee, außer bei niedriger Präzision und geringem Stromverbrauch. Selbst wenn der Prozessor Vin-Variationen toleriert, kann dies zu unerwarteten Änderungen führen.
Wie ich sehe, habe ich dieselbe Adresse wie die von Wesley angegebene, ABER erhalte einen direkten PDF-Link mit meiner Version und nicht mit seiner ??? || Die vierte Seite hier zeigt einen internen NCP11173V3-Regler mit NOTIONAL Vinmax von 20 V. Verlustleistung macht dies zu einer sehr schlechten Idee UND es ist nicht sicher anzunehmen, dass der Regler wirklich 20 V benötigt. || WENN es einen internen Regler hat, können Sie einige Spannung extern mit einem Widerstand absenken, um das Modul kühler zu halten. zB 47R bei 100 mA senkt 4V7 von 12 V und gibt dem Regler immer noch etwas Spielraum.
Ist es nicht USB-betrieben?
@TonyStewart wird nur während des Entwicklungszyklus mit Strom versorgt. In der Produktion werden die 12 V des Geräts angezapft (WC?)
Ich verstehe. Viele 5 V sind auch von PC-HDD-Anschlüssen verfügbar. 110 mA * 7 V Abfall = 0,77 W
@TonyStewart richtig. Die meisten dieser Apps sind Dinge wie Tischlampen. Habe den 12V Adapter, der in die Wand gesteckt wird. also auch keine AC.

Antworten (2)

Es ist keine gute Idee, eine einzelne 5V1-Zenerdiode mit einem Widerstand zu platzieren.

Zener-Transistor-Regler: Besteht aus einem 5V6-Zener (500 mW oder noch kleiner), einem NPN-Transistor der BD-Serie (z. B. BD241 oder BCP56), 1 oder 2 Widerständen und 2 Elektrolyt- und 2 Keramikkappen.

Linearregler L7805 oder AMS1117-5: Sollte ein TO-220- oder D²PAK-Gehäuse sein. Versuchen Sie nicht einmal TO-92. Natürlich benötigen Sie mindestens 2 elektrolytische und 2 keramische (100n oder so) Kappen.

In beiden Fällen beträgt die Verlustleistung des Reglerelements (Leistungstransistor in Opt. 1, L7805 oder AMS1117-5 in Opt. 2) mindestens

P T = ( v S − v Ö ) ICH Ö = ( 12 − 5 ) 0,11 = 770 M W .
Für ein TO-220-Gehäuse ist Rth = 62,5 °C pro Watt, daher wird der Temperaturanstieg des Reglerelements sein
Δ T = R T H ∗ P T = 62.5 ∗ 0,77 = 48 ° C
Und wenn wir annehmen, dass die Umgebungstemperatur etwa 24 °C beträgt, beträgt die Temperatur des Reglers 72 °C ! Sie benötigen einen Kühlkörper (mit schwarz eloxierter Beschichtung empfohlen) .

Warum versuchst du es nicht mit einem einfachen Handy-Ladegerät?

hat mich überrascht, dass das Ziehen von nur einem halben Watt so viel Wärme erzeugen kann. Sie haben Recht - ein Handyladegerät oder eines dieser LM2596-Module ist der richtige Weg.
Wenn Sie möchten, dass Ihre Schaltung keinen 7805 verwendet, gibt es bessere Optionen.
Die Verwendung einer luftgekühlten Serie R vor dem Regler, um Vin auf die Headroom-Grenze bei max. I zu senken, reduziert die Verlustleistung des Reglers auf Vheadroom x Imax. Ein 2-W-Widerstand wäre nominell in Ordnung (unter 50% Verlustleistung), aber je nach verfügbarem Raum wäre ein 5-W-Keramik-Blob sehr glücklich.
@RussellMcMahon Was der Widerstand tun würde, ist eher ein Teil der Wärme als der Regler, aber die Gesamtwärme ist gleich - richtig?
@ccyoung Ja. Die maximale Gesamtabwärme beträgt (Vin-Vout) x Imax. ABER luftgekühlte Widerstände, die weitaus mehr als Ihre Verlustleistung aufweisen, sind billig und üblich und ermöglichen es, die Verlustleistung des Reglers auf ein Minimum zu reduzieren - daher können der verwendete Kühlkörper und / oder das verwendete Gehäuse weniger bedeutend sein. Widerstände mit erheblicher Verlustleistung sollten aus Gründen der Zuverlässigkeit maximal weit unter ihrer Nennleistung betrieben werden. Hier haben Sie 700 mW max. Der Regler benötigt etwas Headroom, also sagen wir 500 mW im Widerstand max. Ein 2-W-Widerstand wäre also wahrscheinlich in Ordnung, ABER wenn Platz usw. kein Problem darstellt, würde ich einen 5-W-Keramikblockwiderstand verwenden - billig und üblich.
@RussellMcMahon fyi 5-W-Keramikblockwiderstände etwa 0,20 USD / Stück und Metallfilm-2-W-47-Ohm-Widerstand etwa 0,03 USD / Stück. Habe ich Recht, hier auf 47 Ohm zu zielen? für Keramik scheinen auf 22, 47 und 75 Ohm begrenzt zu sein.
Ziel ist es, die Wärme möglichst schonend zu verteilen. Zuerst MÜSSEN Sie die maximale Stromaufnahme ÜBERHAUPT und die maximale Vin aller Zeiten nehmen. Wenn Imax normalerweise 100 mA, aber manchmal 100 oder 120 mA beträgt, verwenden Sie den ungünstigsten Fall, es sei denn, es ist sicher nur kurz genug, um thermisch keine Rolle zu spielen. Dann schauen Sie sich die 12-V-Versorgung an - ist sie 1% geregelt oder 5% oder 10% oder ???. Auch hier spielt ein kurzer Anstieg beim Start thermisch keine Rolle (wahrscheinlich), aber wenn es im schlimmsten Fall 10% hoch laufen kann, muss das verwendet werden. Angenommen, der schlimmste Fall ist 13 V und 120 mA (wahrscheinlich hoch). Wenn vout = 5V ist, müssen Sie mit (13V-5V) x 120 mA = ... umgehen.
= 8 * 120 mA = 960 mW Wärme. Wenn es 12 V und 100 mA wären, dann wäre die Wärmeableitung = (12-5) x 100 mA = 700 mW, also wären die 13 V/120 mA etwa 35 % mehr Wärme, wenn sie angelegt würden. Dann schauen Sie sich den Bordregler an. Welche Vmin braucht es im schlimmsten Fall bei maximal möglichem Strom? Einige Regler erlauben sicher 1 V oder weniger "Headroom", während andere 2 bis 3 V benötigen. Sagen Sie, es war ein moderner LDO und erlauben Sie 2 V. Die niedrigstmögliche maximale Reglerwärme beträgt also 2 V x 120 mA = 240 mW. Dann könnte der Widerstand die Spannung auf 2 V von 5 V = 7 V abfallen lassen. Jetzt benötigen Sie eine MINDESTENS 12-V-Schiene, um den Widerstand zu berechnen, damit der Headroom auf 12 V_min_level gehalten wird....
... Sprich es sind immer mindestens 12V. Der Widerstand kann also R = V / I = (12-7) / 120 mA = 41,666 Ohm sein. Sie können kleinere, aber keine größeren verwenden, um den Headroom von 2 V aufrechtzuerhalten. Wenn Imaxmöglich = 100 mA, dann ist Rmax = (12-7)/100 mA = 50 Ohm, also ist 47R in Ordnung. Schauen Sie sich jetzt den Regler an - ist der obige 240-mW-Worst-Case in Ordnung, wenn ein Kühlkörper usw. verwendet wird. Wenn er damit problemlos umgehen kann, ist alles gut. Wenn es zu heiß wird, benötigen Sie mehr Kühlkörper oder einen externen Regler. Diese 240 mW basierten auf einem ungünstigsten Fall von 120 mA und einer Dropout-Zulässigkeit von 2 V - und sie KÖNNTEN viel niedriger sein. SO berechnen Sie schließlich Rexternal basierend auf allem oben ...
... 3 Cent für einen 2W-Metallfilm klingen in den USA nach günstigen Kosten. Einfach genug in China. Hier beträgt die R-Verlustleistung maximal 960 mW, basierend auf oben und wahrscheinlich niedriger. Berechnen Sie tatsächliche Worst-Case-Zahlen. Es gibt keine feste Regel dafür, wie nah ein Widerstand an seinen Wattwerten betrieben werden kann, und fiktiv sind 100 % in Ordnung, ABER ein Blick auf das Datenblatt kann zeigen, dass diese Bewertung nur für unmögliche Luftbedingungen usw. gilt. Schauen Sie sich das Datenblatt also genau an und Gehäuse usw. Ich würde versuchen, einen Widerstand nicht über 50% zu betreiben, und niedriger ist schöner. ...
... Das Betreiben eines 5-W-Widerstands unter 1 W gibt mir ein angenehmes Gefühl. Wenn ich 2 W nach der Bewertung für Bedingungen (z. B. vielleicht 3 W nominal) bei einem anhaltenden Worst-Case von annähernd 1 Watt laufen lasse, würde ich mich weit weniger wohl fühlen. Machbar? Sicher. Zuverlässig? Wahrscheinlich. Weise? Bezahlen sie Sie für Callouts? :-). Bitte geben Sie Links zu den betreffenden Widerständen an, falls verfügbar.

Die Verwendung einer luftgekühlten Serie R vor dem Regler, um Vin auf die Headroom-Grenze bei max. I zu senken, reduziert die Verlustleistung des Reglers auf Vheadroom x Imax.
Ein 2-W-Widerstand wäre nominell in Ordnung (unter 50% Verlustleistung), aber je nach verfügbarem Raum wäre ein 5-W-Keramik-Blob sehr glücklich.

Wie schwer kann es sein, einen Widerstand zu „designen“? Lass es uns herausfinden.

Was der Widerstand tun würde, ist eher ein Teil der Wärme als der Regler, aber die Gesamtwärme ist gleich - richtig? –

Ja.
Die maximale Gesamtabwärme beträgt (Vin-Vout) x Imax.
ABER luftgekühlte Widerstände, die weitaus mehr als Ihre Verlustleistung aufweisen, sind billig und üblich und ermöglichen es, die Verlustleistung des Reglers auf ein Minimum zu reduzieren - daher können der verwendete Kühlkörper und / oder das verwendete Gehäuse weniger bedeutend sein.

Widerstände mit erheblicher Verlustleistung sollten aus Gründen der Zuverlässigkeit maximal weit unter ihrer Nennleistung betrieben werden. Hier haben Sie 700 mW max. Der Regler benötigt etwas Headroom, also sagen wir 500 mW im Widerstand max. Ein 2-W-Widerstand wäre also wahrscheinlich in Ordnung, ABER wenn Platz usw. kein Problem darstellt, würde ich einen 5-W-Keramikblockwiderstand verwenden - billig und üblich.

Fyi 5-W-Keramikblockwiderstände etwa 0,20 $ / Stück und Metallfilm-2-W-47-Ohm-Widerstand etwa 0,03 $ / Stück. Habe ich Recht, hier auf 47 Ohm zu zielen? für Keramik scheinen auf 22, 47 und 75 Ohm begrenzt zu sein.

Ziel ist es, die Wärme möglichst schonend zu verteilen.
Zuerst MÜSSEN Sie die maximale Stromaufnahme ÜBERHAUPT und die maximale Vin aller Zeiten nehmen.
Wenn Imax normalerweise 100 mA beträgt, aber manchmal 100 oder 120 mA mehr als sehr kurzzeitig, dann verwenden Sie den ungünstigsten Fall, es sei denn, es ist sicher nur kurz genug, um thermisch keine Rolle zu spielen.

Dann schauen Sie sich die 12-V-Versorgung an - ist sie 1% geregelt oder 5% oder 10% oder ???.
Ein kurzer Anstieg beim Start spielt thermisch (wahrscheinlich) keine Rolle, aber wenn er im schlimmsten Fall 10% hoch laufen kann, muss das verwendet werden.
Angenommen, der schlimmste Fall ist 13 V und 120 mA (wahrscheinlich hoch).
Wenn vout = 5 V ist, müssen Sie mit (13 V - 5 V) x 120 mA
= 8 * 120 mA = 960 mW Wärme umgehen.
Wenn es 12 V und 100 mA wären, dann wäre die Wärmeableitung = (12-5) x 100 mA = 700 mW,
also wären die 13 V/120 mA etwa 35 % mehr Wärme, wenn sie angelegt würden.

Dann schauen Sie sich den Bordregler an. Welche Vmin braucht es im schlimmsten Fall bei maximal möglichem Strom? Einige Regler erlauben sicher 1 V oder weniger "Headroom", während andere 2 bis 3 V benötigen. Sagen Sie, es war ein moderner LDO und erlauben Sie 2 V. Die niedrigstmögliche maximale Reglerwärme beträgt also 2 V x 120 mA = 240 mW. Dann könnte der Widerstand die Eingangsspannung des Reglers auf 2 V von 5 V = 7 V senken. Jetzt benötigen Sie eine MINIMALE 12-V-Schiene, um den Widerstand zu berechnen, damit der Headroom auf 12 V_min_level gehalten wird. Sprich es sind immer mindestens 12V.
Der Widerstand kann also R = V / I = (12-7) / 120 mA = 41,666 Ohm sein.
Sie können kleinere, aber keine größeren verwenden, um den 2-V-Headroom aufrechtzuerhalten.
Wenn Imaxmöglich = 100 mA, dann ist Rmax = (12-7)/100 mA = 50 Ohm, also ist 47R in Ordnung.
Schauen Sie sich jetzt den Regler an - ist der obige 240-mW-Worst-Case in Ordnung, wenn ein Kühlkörper usw. verwendet wird.
Wenn er damit problemlos umgehen kann, ist alles gut.
Wenn es jedoch zu heiß wird, benötigen Sie mehr Kühlkörper oder einen externen Regler.
Diese 240 mW basierten auf einem ungünstigsten Fall von 120 mA und einer Dropout-Zulässigkeit von 2 V - und sie KÖNNTEN viel niedriger sein. SO berechnen Sie schließlich Rexternal basierend auf allem oben Genannten

3 Cent für einen 2-W-Metallfilm klingen in den USA nach günstigen Kosten. Einfach genug in China. Hier beträgt die R-Verlustleistung maximal 960 mW, basierend auf oben und wahrscheinlich niedriger. Berechnen Sie tatsächliche Worst-Case-Zahlen. Es gibt keine feste Regel dafür, wie nah ein Widerstand an seinen Wattwerten betrieben werden kann, und fiktiv sind 100 % in Ordnung, ABER ein Blick auf das Datenblatt kann zeigen, dass diese Bewertung nur für unmögliche Luftbedingungen usw. gilt. Schauen Sie sich das Datenblatt also GENAU an und Gehäuse usw. Ich würde versuchen, einen Widerstand in einer bestimmten Anwendung nicht über 50% seiner zulässigen Nennwerte zu betreiben, und niedriger ist schöner.
Das Betreiben eines 5-W-Widerstands unter 1 W gibt mir ein angenehmes Gefühl.
Das Ausführen eines 2W nach der Bewertung für Bedingungen WIDERSTAND (z. B. vielleicht 3W nominal) bei annähernd 1 Watt anhaltendem Worst-Case würde mich weit weniger wohl fühlen lassen.
Machbar? Sicher.
Zuverlässig? Wahrscheinlich.
Weise? Bezahlen sie Sie für Callouts? :-).

Bitte geben Sie Links zu den betreffenden Widerständen an, falls verfügbar.

Stromquelle 12-V-Steckadapter – Bereich von 12,1 bis 11,5 V mit Last. brauche 5v zwischen 100 - 120mA. 1) kann vorgefertigtes LM2596-Modul zwischen 0,40 und 0,60 $ verwenden (mehr hat Obergrenzen). oder 2) kann an Bord mit 1 AMS1117-5, 3 10-uf-25-V-Elektrolytkappen (einer ein, zwei aus für 20 uf), 1 3-W-42-Ohm-Widerstand gebaut werden, Kosten in Höhe von insgesamt etwa 0,13 $. der AMS1117 ist SOT-223 oberflächenmontiert.
Ich denke nicht, dass viele Informationen in Links enthalten sind, aber hier sind sie: aliexpress.com/item/… aliexpress.com/item/… aliexpress.com/item/… - Ich bin in Kambodscha im Ruhestand. Der Versand von China hierher ist sehr günstig.
@ccyoung OK. Ihr Standort und Ihre Quellen fügen eine äußerst nützliche Perspektive hinzu. Ich bin mir der chinesischen Liefersituation und der Kosten bewusst. (Ich habe China 15 Mal besucht und insgesamt mehr als 6 Monate in China verbracht.) Referenzierte Widerstände sind wahrscheinlich in Ordnung (nie sicher). WENN Sie darauf angewiesen sind, dass die Kappen ein Leben lang gut bleiben (ob es darauf ankommt, hängt vom Design ab), dann wäre ich vorsichtig mit Komponenten unbekannter „Herkunft“. Chengx weiß ich nicht. Sie können großartig sein. Sie können Schrott sein. Ich habe beides gesehen. Gong Chen mag außerordentlich angesehen sein.
Oder nicht. Ich hätte keinen Grund zu der Annahme, dass sie es waren. Auch wenn sie es sind. Kappen, die ohne Temperaturangaben verkauft werden, sind verdächtig. Auch wenn sie von höchster Qualität sind, möchte der Lieferant nichts davon sagen. || Die AMS1117-Lösung ist in Ordnung, solange das Teil die Spezifikation erfüllt. Ich habe einige, die das nicht tun. WENN es Sie interessiert und Sie gut genug testen können und/oder Vertrauen in Ihre Lieferkette haben, dann könnte alles gut werden. LM2596 wäre in dieser Anwendung sehr unterbeansprucht. || Ich denke, die Hauptschlussfolgerung ist, dass jede Lösung dieser Art in Ordnung sein kann, aber keinen Zener verwenden :-).
Danke noch einmal. schätze, ich werde es versuchen. fühlen sich in diesem Ansatz viel sicherer als in den Modulen. werde dich auf dem Laufenden halten, wenn es dir nichts ausmacht.
@ccyoung Bitte halte mich/uns auf dem Laufenden. Es ist immer interessant zu hören, welchen Ansatz die Leute verfolgen und warum und wie es funktioniert hat. Zum Interesse - der Versand von China nach hier in Neuseeland (1/3 einer Welt entfernt) ist so billig wie nach Thailand; und für die von Ihnen erwähnten Teile - zeigen Sie "kostenloser Versand nach Neuseeland"!. (Dauert normalerweise 2 bis 3 Wochen).
Eine Zenerdiode gegenüber einem Linearregler für einen 5-V-100-mA-Ausgang
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