¿Cuándo usaré un regulador de voltaje frente al divisor de voltaje?

Estos dos tipos de circuitos tienen aplicaciones muy diferentes.

Un divisor de resistencia se usa generalmente para escalar una tensión, de modo que se pueda detectar / detectar / analizar con mayor facilidad.

Por ejemplo, supongamos que desea controlar el voltaje de una batería. El voltaje puede ir tan alto como 15V. Está utilizando un convertidor de analógico a digital de un microcontrolador ("ADC"), que utiliza 3.3V como referencia. En este caso, puede elegir dividir el voltaje entre 5, lo que le dará hasta 3.0V en la entrada del ADC.

Hay un par de inconvenientes. Una es que siempre hay corriente que fluye a través de las resistencias. Esto es importante en circuitos de potencia restringida (alimentados por batería). El segundo problema es que el divisor no puede generar ninguna corriente significativa. Si empiezas a dibujar al corriente, cambia la proporción del divisor, y las cosas no salen según lo planeado :) Por lo tanto, en realidad solo se usa para conducir conexiones de alta impedancia.

Por otro lado, un regulador de voltaje está diseñado para proporcionar un voltaje fijo independientemente de su entrada. Esto es lo que desea utilizar para proporcionar energía a otros circuitos.

En cuanto a la creación de múltiples rieles de voltaje: para este ejemplo, supongamos que está utilizando reguladores de conmutación que son 80% eficientes. Digamos que tienes 9V y quieres producir 5V y 3.3V. Si utiliza los reguladores en paralelo, conectando cada uno de ellos hasta 9V, ambos rieles tendrán una eficiencia del 80%. Sin embargo, si crea 5V y luego lo usa para crear 3.3V, entonces su eficiencia de 3.3V es (0.8 * 0.8) = solo 64% de eficiencia. ¡La topología importa!

Los reguladores lineales, por otro lado, se evalúan de manera diferente. Simplemente bajan el voltaje de salida, para cualquier corriente dada. La diferencia de poder se desperdicia como calor. Si tiene una entrada de 10V y una salida de 5V, entonces son 50% eficientes.

¡Pero tienen sus beneficios! Son más pequeños, menos costosos y menos complicados. Son eléctricamente silenciosos y crean un voltaje de salida suave. Y, si no hay mucha diferencia entre los voltajes de entrada y salida, entonces la eficiencia puede superar una fuente de conmutación.

Hay circuitos integrados que proporcionan múltiples reguladores. Linear Tech, Maxim Integrated, Texas Instruments, todos tienen una buena selección. El LTC3553, por ejemplo, proporciona una combinación de un cargador de batería de litio, un regulador de conmutación y un regulador lineal. Tienen sabores con o sin el cargador, algunos con dos conmutadores y sin lineares, algunos con múltiples lineares ...

Uno de mis productos actuales usa una batería de 3.7V y necesita 3.3V y 2.5V. Para mí, fue más eficiente que un lineal para los 3.3V, y un conmutador para los 2.5V (alimentado por la batería, no por el riel 3.3V). Utilicé el LTC3553.

Querrá dedicar algo de tiempo a las herramientas de selección de productos de sus respectivos sitios web.

¡Buena suerte!

Dado que un divisor de voltaje no regula , uno no querría usar un divisor de voltaje cuando se quiere un voltaje regulado .

Un regulador de voltaje mantendrá, dentro de sus límites, el voltaje de salida en un valor fijo, incluso como el voltaje de entrada y la corriente de carga varía.

Un divisor de voltaje no hará esto. Considere la ecuación del divisor de voltaje:

$$ v_ {OUT} = v_ {IN} \ frac {R_2} {R_1 + R_2} - i_ {OUT} \ cdot R_1 || R_2 $$

que depende manifiestamente de \ $ v_ {IN} \ $ y \ $ i_ {OUT} \ $, por lo que un divisor de voltaje no es un regulador de voltaje.

Sin embargo, hay muchas aplicaciones para los divisores de voltaje, por ejemplo, atenuación , pero la regulación de voltaje No es uno de ellos.

Un divisor de voltaje es particularmente malo al proporcionar un voltaje fijo a una carga variable o de baja impedancia. Las cargas variables son bastante comunes, e incluyen la mayoría de los circuitos digitales del planeta.

Las cargas fijas de alta impedancia pueden tener un divisor de voltaje frente a ellas. Este es el caso cuando se usa un ADC para medir o un comparador para cercar un voltaje mucho mayor, o en la entrada de detección de un regulador de voltaje.

Los divisores de voltaje generalmente no se usan para generar voltajes de suministro porque no proporcionan regulación. Muchas cargas alterarán su voltaje de salida de todos modos, por ejemplo, una carga resistiva a tierra es esencialmente paralela a R2.

Los divisores de voltaje se usan generalmente para proporcionar un voltaje a una entrada de alta impedancia. En este caso, se puede pensar que la impedancia es básicamente la misma que la resistencia. Tener una resistencia de 10M en paralelo con R2 no lo afectará mucho, siempre que R2 sea en sí mismo órdenes de magnitud más bajas, como por ejemplo 10k. Por supuesto, el uso de resistencias de bajo valor para el divisor también aumenta el flujo de corriente a través de él, por lo que puede causar problemas en los dispositivos alimentados por batería.

Un ejemplo común de un divisor de voltaje en una entrada de alta impedancia es dividir un voltaje alto en un rango que un ADC puede medir. Digamos que su ADC tiene una referencia de 1V y que quiere medir una batería de 3.6V con él. Puede usar un divisor 4: 1 para reducir eso, de modo que sea inferior a 1 V y sea medible por el ADC.

Otro ejemplo común es proporcionar una tensión de referencia secundaria. Supongamos que tiene un suministro de 3,6 V y necesita una referencia de 1,8 V (la mitad del voltaje de suministro, por ejemplo, para desviar una señal de CA con un desplazamiento de CC). En lugar de molestarse con un IC de referencia de voltaje costoso, simplemente podría usar un divisor de voltaje para reducir a la mitad el voltaje de alimentación y alimentarlo a un búfer de amplificador operacional. El amplificador operacional tiene una entrada de alta impedancia, y la salida se puede usar para sesgar.

Un regulador puede proporcionar una cierta cantidad de corriente en una carga, con el voltaje controlado como mejor puede ser, por lo que es adecuado para voltajes de suministro y similares.