抵抗器で電圧を下げる

12Vを5Vに変換する簡単な方法を探していました。必要なのは単純な抵抗器だけだと言っている人がいます。

そのため、抵抗を適用すると、回路の電圧が低下します。つまり、適切なサイズの抵抗を12V回路のパスに配置し、それを5vに変換するだけで済みます。

• これが当てはまる場合、アンプをどのように削減しますか？
• 直列対並列はこの分野で違いを生むでしょうか？

レギュレーターICといくつかのコンデンサーを含む設計を見てきましたが、単純な抵抗器/ヒューズ/ダイオードのセットアップでうまくいくなら、私は本当にそれを好むでしょう。

12V電源から5Vを得る方法はいくつかあります。それぞれに長所と短所があるため、長所と短所を示すために5つの基本的な回路を作成しました。

• 回路1は単純な直列抵抗です-「一部の人」があなたに言ったように。

それは動作しますが、しかしそれだけで負荷電流の一つの値で動作し、それが供給された電力のほとんどを無駄にします。負荷値が変化すると、レギュレーションがないため、電圧が変化します。ただし、出力での短絡に耐え、12Vソースを短絡から保護します。

• 回路2は直列ツェナーダイオードです（または、電圧降下を補うために直列に多数の通常のダイオードを使用できます-たとえば、12 xシリコンダイオード）

それは動作しますが、しかし、電力のほとんどは、ツェナーダイオードによって消費されます。あまり効率的ではありません！一方、負荷が変化した場合、ある程度の調整が行われます。ただし、出力を短絡すると、魔法の青い煙がツェナーから自由になります。このような短絡は、ツェナーが破壊されると12Vソースにも損傷を与える可能性があります。

• 回路3は直列トランジスタ（またはエミッタフォロワ）です-接合トランジスタが示されていますが、ソースフォロワとしてMOSFETを使用して同様のバージョンを構築できます。

それは動作しますが、しかし、電力の大部分は、トランジスタによって散逸する必要があり、それが短絡証拠ではありません。回路2と同様に、12Vソースに損傷を与える可能性があります。一方、レギュレーションは改善されます（トランジスタの電流増幅効果により）。ツェナーダイオードはもはや全負荷電流を取る必要がないため、はるかに安価/小型/低電力のツェナーまたは他の電圧リファレンスデバイスを使用できます。この回路は、ツェナーとそれに関連する抵抗に余分な電流が必要なため、実際には回路1および2よりも効率が低くなります。

• 回路4は3端子レギュレータ（IN-COM-OUT）です。これは、専用IC（7805など）またはオペアンプ/トランジスタなどから構築されたディスクリート回路を表すことができます。

それが動作し、BUTデバイス（又は回路）は、負荷に供給されるよりも多くの電力を消費しなければなりません。追加の電子回路が追加の電流を消費するため、回路1および2よりもさらに非効率的です。一方、回路2と3の改善により、短絡に耐えることができます。また、短絡状態で流れる最大電流を制限し、12Vソースを保護します。

• 回路5は、降圧型レギュレータ（DC / DCスイッチングレギュレータ）です。

それは動作しますが、しかし出力は、デバイスの高周波スイッチング自然にビットフック側することができます。ただし、電圧を変換するために（インダクタとコンデンサに）蓄積されたエネルギーを使用するため、非常に効率的です。適切な電圧調整と出力電流制限があります。短絡を乗り越えてバッテリーを保護します。

これらの5つの回路はすべて機能し（負荷全体で5Vを生成します）、すべて長所と短所があります。保護、規制、効率の点で、他のものよりもうまく機能するものもあります。ほとんどのエンジニアリングの問題と同様に、それは単純さ、コスト、効率、信頼性などの間のトレードオフです。

「定電流」について- 固定負荷（定電圧）と可変負荷の定電流は使用できません。選択する必要があります-定電圧または定電流。定電圧を選択する場合、回路4および5のように、何らかの形の回路を追加して最大電流を安全な最大値に制限できます。

抵抗器は、常に同じ電流を流す場合にのみ、固定電圧降下を提供できます。電流の量に基づいて抵抗を選択するだけで、7 Vが低下します。

ただし、ほとんどの負荷は常に正確に同じ電流を引き込むわけではないため、このアプローチは実際にはほとんど役立ちません。非常に低い電流負荷（たとえば、最大50 mA）の場合、リニアレギュレータは、負荷電流の変化に応じた変化がほとんどない固定出力電圧を生成します。電流が大きい場合、降圧型スイッチングレギュレータでも同じことができますが、電力効率ははるかに高くなります。

これは、電圧を下げようとしている理由と、LOADが変化しているかどうかに大きく依存します。@Matthijsから画像を盗むには、

全体として電圧を下げようとしている回路は、U2によって反映されるポイント間を行き来します。その回路に電流が流れる場合は、方程式でそれを考慮する必要があります。さらに悪いことに、回路に流れる電流が変化すると、電圧U2も変化します!!

場合によっては、分圧器を使用して電圧を下げることで逃げることができますが、他の場合には、何らかの種類の電圧レギュレータを使用する必要があります。

他の人が述べたように、2つの抵抗の分圧器を使用できますが、負荷電流が変化すると分圧器の出力が変化します。

分圧器を使用して、分圧器の出力にバッファを追加することでこの問題を解決できます。これを行う最も簡単な方法（あなたにとって）は、バッファーとして構成されたオペアンプを使用することです：

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

オペアンプの入力インピーダンスは非常に高いため、分圧器に負荷がかかりません。

オペアンプを使用したくない場合は、バッファとして機能するソースフォロワ（MOSFET）またはエミッタフォロワ（BJT）でこれを実現することもできます。ただし、ソースまたはエミッターのフォロワーを使用する場合は、バイアスにもっと注意する必要があります。

電圧を下げるには、分圧器を使用します。次の図に示すように、2つの抵抗を使用して電圧を「分割」します。

分圧器が仕事をします。供給経路に抵抗を配置する場合、電圧ではなく電流のみが設定されます。

電流要件に基づいて、抵抗を選択し、分圧器用に構成できます。