電圧レギュレータと分圧器をいつ使用しますか？

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電圧レギュレータと抵抗分圧器をいつ使用しますか？抵抗分割器が特に悪い用途はありますか？

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— ピート
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分周器の出力は、電流の変化に応じて変化するReffective x Ioutによって出力が変化するため、「剛性」ではありません。また、ほとんどの場合、かなりのエネルギーを消費します。代替手段は、抵抗器とツェナーです。これは、一種のレギュレータであり、さらに消費電力が同じで、同じ損失の問題があります。

— ラッセルマクマホン

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これら2つの回路タイプには、非常に異なる用途があります。

抵抗分圧器は一般に電圧をスケーリングするために使用されるため、より簡単に検出/検出/分析できます。

たとえば、バッテリ電圧を監視するとします。電圧は15Vに達する場合があります。マイクロコントローラのアナログ-デジタルコンバータ（「ADC」）を使用しており、そのリファレンスに3.3Vを使用しています。この場合、電圧を5で除算することを選択できます。これにより、ADCの入力で最大3.0Vが得られます。

いくつかの欠点があります。1つは、抵抗に常に電流が流れることです。これは、電力に制約のある（バッテリー駆動）回路では重要です。2番目の問題は、分周器が大きな電流を供給できないことです。電流を流し始めると、分周比が変化し、物事が計画どおりに進まない:)したがって、実際には高インピーダンス接続の駆動にのみ使用されます。

一方、電圧レギュレータは、入力に関係なく固定電圧を提供するように設計されています。これは、他の回路に電力を供給するために使用するものです。

複数の電圧レールを作成する限り：この例では、80％効率のスイッチングレギュレータを使用していると仮定します。9Vがあり、5Vと3.3Vを生成したいとします。レギュレーターを並列に使用して、それぞれを最大9Vに接続すると、両方のレールの効率が80％になります。ただし、5Vを作成し、それを使用して3.3Vを作成する場合、3.3Vの効率は（0.8 * 0.8）=わずか64％の効率です。トポロジが重要です！

一方、リニアレギュレータは異なる方法で評価されます。それらは、任意の電流に対して出力電圧を下げるだけです。電力差は熱として無駄になります。10Vの入力と5Vの出力がある場合、それらは50％効率的です。

しかし、彼らには利点があります！それらはより小さく、より安価で、より複雑ではありません。電気的に静かで、滑らかな出力電圧を作り出します。また、入力電圧と出力電圧の差があまりない場合、効率はスイッチング電源を超えることができます。

複数のレギュレータを提供するICがあります。リニアテクノロジー、マキシム・インテグレーテッド、テキサス・インスツルメンツは、すべて優れた選択肢を持っています。たとえば、LTC3553は、リチウム電池充電器、スイッチング降圧レギュレータ、およびリニアレギュレータの組み合わせを提供します。充電器の有無にかかわらずフレーバーがあり、2つのスイッチャーがあり、リニアがなく、複数のリニアがあります...

私の現在の製品の1つは3.7Vバッテリーを使用しており、3.3Vと2.5Vが必要です。3.3Vの場合はリニアで、2.5Vの場合はスイッチャー（3.3Vレールではなくバッテリーで給電）が最も効率的でした。LTC3553を使用しました。

それぞれのWebサイトの製品選択ツールに時間を費やすことをお勧めします。

がんばろう！

— ビットマック
ソース

複数の電源レールを使用した効率の説明は、スイッチングレギュレータにのみ適用され、リニアレギュレータには適用されないことに言及する価値があると思います。

— ジョーハス14

「分周器は大きな電流を供給できない」 なぜこれが当てはまるのですか？

— kmort 14

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@kmort 10Vを5Vに分割していると想像してください。2つの500Ω抵抗を使用して除算を行います。したがって、今では、10（V）/ 1000（Ohm）= 10mAがディバイダーを流れています。次に、負荷を追加します。この負荷は下側の抵抗と並列になり、抵抗分圧器の計算に歪みが生じ、電圧比が変化します。負荷が固定されている場合、調整された分周器の値を計算できます。経験則としては、仕切りの中央ノードから10％未満しか描画しないようにして、比率をあまり乱さないようにします。しかし、今では、必要な電流の10倍を分周器だけで使用しています！

— ビットマック14

@bitsmackはい、とても理にかなっています。それについてもう少し考えるべきだった。ご協力いただきありがとうございます。:-)

— kmort 14

@kmort助けてくれてうれしい:)

— ビットマック14

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分圧器は調整しないため、調整された電圧が必要な場合は分圧器を使用したくないでしょう。

電圧レギュレータは、その制限内であっても入力電圧として固定値の出力電圧を維持し、現在の不定をロードします。

分圧器は、これを行うことはありません。分圧器の方程式を考慮してください。

v_{O うん T} = v_{私 N} \frac{R_{2}}{R_{1} + R_{2}} - 私_{O うん T} \cdot R_{1} | | R_{2}

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

$v_{IN}$ $i_{OUT}$

しかし、減衰器などの分圧器には多くのアプリケーションがありますが、電圧調整はそれらの1つではありません。

— アルフレッドケンタウリ
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分圧器は、可変または低インピーダンスの負荷に固定電圧を供給するのが特に苦手です。可変負荷は非常に一般的であり、地球上のほとんどのデジタル回路が含まれます。

固定された高インピーダンスの負荷は、その前に分圧器を持つことができます。これは、ADCを使用して測定する場合、またはコンパレータを使用してより大きな電圧をフェンスする場合、または電圧レギュレータのセンス入力で使用する場合です。

— イグナシオ・バスケス・アブラムス
ソース

したがって、5vと3.3vの両方のロジックに電力を供給する必要があるボードがある場合、抵抗分圧器から3.3vに電力を供給しようとするのではなく、各電圧に1つのレギュレータを2つだけ搭載する方が良いでしょうか？

— ピート14

理想的には、両方の電圧を提供する1つの電圧レギュレーターがありますが、同じタスクを実行するために任意の数の分圧器を使用するよりも2つのレギュレーターを使用する方が適切です。

— イグナシオバスケス-エイブラムス14

デュアル電圧を提供できる部品番号の例はありますか？

— ピート14

いや。

— イグナシオバスケス-エイブラムス14

@Pete Ha！気づかなかった場合に備えて、イグナシオの「Nope」はTIの製品ファインダーへのリンクです:)

— ビットマック14

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分圧器は通常、調整を行わないため、電源電圧の生成には使用されません。とにかく、多くの負荷は出力電圧を変更します。たとえば、グランドへの抵抗負荷は基本的にR2と並列です。

通常、分圧器は高インピーダンス入力に電圧を供給するために使用されます。この場合、インピーダンスは基本的に抵抗と同じであると考えることができます。R2自体が10kのように数桁低い限り、R2と並列に10Mの抵抗を配置してもそれほど影響はありません。もちろん、分圧器に低い値の抵抗器を使用すると、抵抗器を流れる電流も増加するため、バッテリー駆動のデバイスで問題が発生します。

高インピーダンス入力への分圧器の一般的な例は、ADCが測定できる範囲に高電圧を分割することです。ADCに1Vのリファレンスがあり、3.6Vのバッテリーを測定するとします。4：1の分周器を使用してそれを縮小すると、1V未満になり、ADCで測定可能になります。

もう1つの一般的な例は、2次基準電圧を供給することです。3.6Vの電源があり、1.8Vの基準（DCオフセットでAC信号をバイアスするための電源電圧の半分など）が必要だとします。高価な電圧リファレンスICに煩わされるのではなく、単に分圧器を使用して電源電圧を半分にし、それをオペアンプバッファに供給することができます。オペアンプには高インピーダンス入力があり、出力はバイアスに使用できます。

レギュレーターは負荷に一定量の電流を供給でき、電圧を可能な限り最適に制御できるため、電源電圧などに適しています。

— ユーザー
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