Réduire la tension avec des résistances

Je cherchais un moyen simple de convertir 12V en 5V . J'ai vu des gens dire qu'une simple résistance suffisait.

Donc, l'application d'une résistance diminuera la tension du circuit. Cela devrait signifier qu'une résistance de taille appropriée pourrait simplement être placée sur le chemin d'un circuit 12V, en la convertissant en 5v.

• Si tel est le cas, comment réduirait-on les amplis?
• La série vs parallèle ferait-elle une différence dans ce domaine?

J'ai vu des conceptions qui incluent un régulateur IC et certains condensateurs, mais si une simple configuration résistance / fusible / diode fera l'affaire, je préférerais vraiment cela.

Il existe plusieurs façons d'obtenir 5V à partir d'une alimentation 12V. Chacun a ses avantages et ses inconvénients, j'ai donc établi 5 circuits de base pour montrer leurs avantages et leurs inconvénients.

• Le circuit 1 est une simple résistance série - tout comme celle dont "certaines personnes" vous ont parlé.

Cela fonctionne, MAIS il ne fonctionne qu'à une seule valeur du courant de charge et il gaspille la majeure partie de l'énergie fournie. Si la valeur de la charge change, la tension changera, car il n'y a pas de régulation. Cependant, il survivra à un court-circuit à la sortie et protégera la source 12V contre les courts-circuits.

• Le circuit 2 est une diode Zener série (ou vous pouvez utiliser un certain nombre de diodes ordinaires en série pour compenser la chute de tension - disons 12 x diodes silicium)

Cela fonctionne, MAIS la majeure partie de la puissance est dissipée par la diode Zener. Pas très efficace! En revanche, il donne un certain degré de régulation si la charge change. Cependant, si vous court-circuitez la sortie, la fumée bleue magique se détachera du Zener ... Un tel court-circuit peut également endommager la source 12V une fois le Zener détruit.

• Le circuit 3 est un transistor série (ou émetteur suiveur) - un transistor de jonction est illustré, mais une version similaire pourrait être construite en utilisant un MOSFET comme suiveur source.

Cela fonctionne, MAIS la majeure partie de la puissance doit être dissipée par le transistor et elle n'est pas protégée contre les courts-circuits. Comme le circuit 2, vous pourriez endommager la source 12V. En revanche, la régulation sera améliorée (du fait de l'effet amplificateur de courant du transistor). La diode Zener n'a plus à prendre le courant à pleine charge, donc un Zener de puissance beaucoup moins cher / plus petit / plus faible ou un autre dispositif de référence de tension peut être utilisé. Ce circuit est en fait moins efficace que les circuits 1 et 2, car un courant supplémentaire est nécessaire pour le Zener et sa résistance associée.

• Le circuit 4 est un régulateur à trois bornes (IN-COM-OUT). Cela pourrait représenter un circuit intégré dédié (comme un 7805) ou un circuit discret construit à partir d'amplificateurs opérationnels / transistors, etc.

Cela fonctionne, MAIS l'appareil (ou le circuit) doit dissiper plus de puissance que celle fournie à la charge. Il est encore plus inefficace que les circuits 1 et 2, car l'électronique supplémentaire prend un courant supplémentaire. D'autre part, il survivrait à un court-circuit et est donc une amélioration sur les circuits 2 et 3. Il limite également le courant maximum qui serait pris dans des conditions de court-circuit, protégeant la source 12v.

• Le circuit 5 est un régulateur de type abaisseur (régulateur de commutation CC / CC).

Cela fonctionne, MAIS la sortie peut être un peu pointue en raison de la nature de commutation haute fréquence de l'appareil. Cependant, il est très efficace car il utilise l'énergie stockée (dans une inductance et un condensateur) pour convertir la tension. Il a une régulation de tension et une limitation de courant de sortie raisonnables. Il survivra à un court-circuit et protégera la batterie.

Ces 5 circuits fonctionnent tous (c'est-à-dire qu'ils produisent tous du 5V sur une charge) et ils ont tous leurs avantages et leurs inconvénients. Certains fonctionnent mieux que d'autres en termes de protection, de réglementation et d'efficacité. Comme la plupart des problèmes d'ingénierie, c'est un compromis entre simplicité, coût, efficacité, fiabilité, etc.

Concernant le «courant constant» - vous ne pouvez pas avoir une tension fixe (constante) et un courant constant avec une charge variable . Vous devez choisir - tension constante OU courant constant. Si vous choisissez une tension constante, vous pouvez ajouter une certaine forme de circuit pour limiter le courant maximal à une valeur maximale sûre - comme dans les circuits 4 et 5.

Une résistance ne peut fournir une chute de tension fixe que si vous lui envoyez à tout moment exactement le même courant. Vous choisiriez simplement la résistance en fonction de la quantité de courant afin qu'elle chute de 7 V.

Mais la plupart des charges ne consomment pas exactement le même courant à tout moment, donc cette approche est rarement utile dans la pratique. Pour une charge à très faible courant (disons, jusqu'à 50 mA), un régulateur linéaire produira une tension de sortie fixe avec très peu de changement en réponse aux changements de courant de charge. Pour les courants plus élevés, un régulateur à découpage de type buck fera de même, mais avec une efficacité énergétique bien meilleure.

Cela dépend beaucoup POURQUOI vous essayez de baisser la tension et si la CHARGE change. Pour voler l'image à @Matthijs,

Votre circuit pour lequel vous essayez de baisser la tension dans son ensemble va entre les points réfléchis par U2. Si ce circuit consomme du courant, vous devez en tenir compte dans les équations. Pire, si le courant consommé par le circuit change, la tension U2 aussi!

Parfois, vous pouvez vous en sortir en baissant la tension avec un diviseur de tension, mais d'autres fois, vous devez utiliser une sorte de régulateur de tension.

Comme d'autres l'ont mentionné, vous pouvez utiliser un diviseur de tension de deux résistances, mais la sortie du diviseur de tension changera si le courant de charge change.

Vous pouvez toujours utiliser un diviseur de tension et résoudre ce problème en ajoutant un tampon à la sortie du diviseur de tension. La façon la plus simple (pour vous) de le faire est d'utiliser un ampli op configuré comme tampon:

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

L'ampli op a une impédance d'entrée très élevée, il ne chargera donc pas votre diviseur de tension.

Vous pouvez également accomplir cela avec un suiveur source (MOSFET) ou un suiveur émetteur (BJT) faisant office de tampon si vous ne voulez pas utiliser d'ampli op. Cependant, vous devez être plus prudent avec la polarisation si vous utilisez une source ou un émetteur suiveur.

L'abaissement de la tension peut être effectué à l'aide d'un diviseur de tension. Il utilise deux résistances pour "diviser" la tension comme indiqué dans l'image ci-dessous.

Le diviseur de tension fera l'affaire. Si vous placez une résistance sur le chemin d'alimentation, elle ne réglera que le courant et non la tension.

En fonction de vos besoins actuels, vous pouvez sélectionner la résistance et la configurer pour le diviseur de tension.