¿Cuándo usaría un regulador de voltaje versus un divisor de voltaje?

¿Cuándo usaría un regulador de voltaje frente a un divisor de voltaje de resistencia? ¿Hay algún uso para el que un divisor de resistencia sea particularmente malo?

Estos dos tipos de circuitos tienen aplicaciones muy diferentes.

Un divisor de resistencia generalmente se usa para escalar un voltaje de modo que pueda detectarse / detectarse / analizarse más fácilmente.

Por ejemplo, supongamos que desea controlar el voltaje de una batería. El voltaje puede subir hasta 15V. Está utilizando un convertidor analógico a digital de microcontrolador ("ADC"), que utiliza 3.3V como referencia. En este caso, puede elegir dividir el voltaje por 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 los circuitos de energía limitada (alimentados por batería). El segundo problema es que el divisor no puede generar ninguna corriente significativa. Si comienza a dibujar corriente, cambia la relación del divisor y las cosas no salen según lo planeado :) Por lo tanto, en realidad solo se usa para conducir conexiones de alta impedancia.

Un regulador de voltaje, por otro lado, está diseñado para proporcionar un voltaje fijo independientemente de su entrada. Esto es lo que desea usar 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 tiene 9V y desea producir 5V y 3.3V. Si usa los reguladores en paralelo, conectando cada uno hasta 9V, entonces ambos rieles serán 80% eficientes. 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 potencia se desperdicia como calor. Si tiene 10 V de entrada y 5 V de salida, entonces son 50% eficientes.

¡Sin embargo, 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 cargador, algunos con dos conmutadores y no lineales, algunos con múltiples lineales ...

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

Querrás pasar un tiempo en las herramientas de selección de productos de sus respectivos sitios web.

¡Buena suerte!

Como un divisor de voltaje no regula , uno no querría usar un divisor de voltaje cuando desea un voltaje regulado .

Un regulador de voltaje , dentro de sus límites, mantendrá el voltaje de salida a un valor fijo incluso cuando el voltaje de entrada y la corriente de carga varíen.

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

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

Sin embargo, existen muchas aplicaciones para los divisores de voltaje, por ejemplo, atenuación , pero la regulación de voltaje no es una de ellas.

Un divisor de voltaje es particularmente malo para 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 el sentido de entrada 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 está esencialmente en paralelo con R2.

Los divisores de voltaje se usan generalmente para proporcionar un voltaje a una entrada de alta impedancia. En este caso, puede pensar que la impedancia es básicamente lo mismo que la resistencia. Tener una resistencia de 10M en paralelo con R2 no lo afectará mucho, siempre que R2 sea en sí mismo un orden de magnitud menor, 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 causa problemas para los dispositivos alimentados por batería.

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

Otro ejemplo común es proporcionar un voltaje de referencia secundario. 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 polarizar una señal de CA con un desplazamiento de CC). En lugar de molestarse con un costoso IC de referencia de voltaje, simplemente podría usar un divisor de voltaje para reducir a la mitad el voltaje de suministro y alimentarlo a un búfer de amplificador operacional. El amplificador operacional tiene una entrada de alta impedancia, y la salida se puede usar para polarizar.

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