Tipy

Jak snížit napětí pomocí rezistoru?

V některých případech vyvstává otázka snížení napětí na požadovanou úroveň. Tato situace nastává například v případě, že existuje napájecí zdroj, jehož výstupní úroveň překračuje přípustnou hodnotu pro spotřebitele, nebo když je nutné omezit možné napětí např. na senzoru, aby nedošlo k jeho poruše.

Pracovní principy snižování napětí

Úroveň napětí na zátěži můžete snížit různými způsoby. Tyto metody závisí na typu proudu spotřebovaného zařízením, výkonu zátěže, požadované účinnosti atd. Ke snížení napětí se používají hlavně dva způsoby:

Použití tlumicích prvků (balast).
Převod úrovní.

V prvním případě je do série se zátěží zapojen přídavný pasivní prvek, kterým přepětí klesá. Ve druhém se používají speciální zařízení, která převádějí napětí jedné úrovně na napětí jiné úrovně (takto můžete nejen snížit, ale i zvýšit napětí). Každá metoda má své výhody a nevýhody a závisí také na implementaci metody.

Pokud je použit princip generování napětí metodou pulsně šířkové modulace, pak lze úroveň napětí měnit změnou (snížením) šířky pulsu – ručně nebo automaticky prostřednictvím zpětné vazby.

Metody omezení napětí

V praxi se pro snížení napětí používají různá řešení. Každý z nich má svou vlastní oblast použití, stejně jako své vlastní výhody a nevýhody.

Rezistor

Nejjednodušší způsob, jak snížit napětí, je zapojit rezistor do série se zátěží. Výsledkem je dělič napětí, jehož jedno rameno je předřadník a druhé je zátěž. Odpor odporu lze vypočítat pomocí vzorce R=U/I, kde:

Je třeba vzít v úvahu, že přídavný prvek omezí proud v obvodu, z tohoto důvodu může být nutné přesněji volit odpor, dokud se na zátěži nedosáhne požadované hodnoty napětí.

Hlavní nevýhodou této metody je, že úbytek napětí na rezistoru závisí na proudu spotřebovaném zátěží. Pokud se změní proud, změní se i úbytek napětí. Druhým bodem je, že energie se rozptyluje (plýtvá) na předřadníku v závislosti na proudu a přepětí (P=U*I). Rezistor musí být navržen pro příslušný režim.

Vliv zatěžovacího proudu můžete snížit pomocí děliče, jehož obě ramena tvoří odpory. V tomto případě napětí na rezistorech R1 и R2 budou rozděleny v poměru k jejich odporům. Horním rezistorem protéká proud děliče Idiv a proud zátěže Iload pouze spodním rezistorem. Pokud zvolíte poměr děliče a zatěžovacích rezistorů tak, aby byl zatěžovací odpor alespoň o řád vyšší než odpor spodního rezistoru, pak bude mít změna zatěžovacího proudu malý vliv na pokles napětí na paralelní obvod rezistoru a zátěže. Nevýhodou takového obvodu je velké plýtvání energií přes odpory R1 и R2 – bude také minimálně o řád vyšší než výkon spotřebovaný zátěží.

Oba přístupy lze použít v obvodech střídavého i stejnosměrného napětí.

Kondenzátor

Ve střídavých obvodech lze místo rezistoru použít kondenzátor. Výhodou takového návrhu obvodu je teoretická absence vývinu tepla a není potřeba řešit problém odvodu tepla (ve skutečnosti dochází k určitému uvolnění tepelné energie v dielektriku a závisí na jeho kvalitě).

Přečtěte si více

Jak vypočítat výkon topného radiátoru - správně vypočítat výkon

Kondenzátor můžete zapnout jako tlumící odpor – část napětí na něm klesne. Odpor jako funkci frekvence a kapacity lze vypočítat pomocí vzorce Rx=1/(2*π*f*C), a pokles napětí je jako U=I/(2*π*f*C), kde:

U – pokles napětí na tlumicím prvku, V;
I – proud v obvodu, A;
f – frekvence proudu v obvodu, Hz;
С – kapacita kondenzátoru, F.

Je zřejmé, že čím menší je kapacita kondenzátoru, tím vyšší je jeho odpor.

Požadovaná hodnota kapacity se vypočítá pomocí vzorce С=I/(U*2*π*f*), kde:

С – požadovaná kapacita, F;
I – proud v obvodu, A;
U – požadovaný úbytek napětí na kondenzátoru.

Pro praktické výpočty možná budete muset přepočítat všechny vzorce pro podnásobky (možná i více) jednotek – kapacitu na mikrofarady, proud na miliampéry atd.

Efektivní způsoby, jak snížit stejnosměrné a střídavé napětí. Zjistěte, jak snížit napětí z 220 na 110 nebo 36 voltů nebo z 12 na 5 voltů.

Snížení střídavého napětí
Připojení domácích spotřebičů 110 V z USA do sítě 220 V
Snižujeme napětí pro napájení nízkonapěťových lamp
Snížení napětí v domě
Předřadný kondenzátor pro napájení zařízení s nízkým výkonem
Snížení stejnosměrného napětí

Snížení střídavého napětí

Podívejme se na typické situace, kdy potřebujete snížit napětí, abyste mohli připojit zařízení, které běží na střídavý proud, ale jeho napájecí napětí neodpovídá obvyklým 220 voltům. Mohou to být různé domácí spotřebiče, nářadí nebo výše zmíněné lampy.

Snížení stejnosměrného napětí

Při návrhu elektroniky je často nutné snížit napětí stávajícího zdroje. Podíváme se také na několik typických situací.

Pokud pracujete s mikrokontroléry, možná jste si všimli, že některé z nich pracují na 3 volty. Najít správné napájecí zdroje může být obtížné, takže můžete použít nabíječku telefonu. Poté musíte snížit jeho výstup z 5 na 3 volty (3,3 V). Toho lze dosáhnout snížením výstupního napětí napájecího zdroje výměnou zenerovy diody v obvodu zpětné vazby. Můžete dosáhnout libovolného napětí, vysokého i nízkého, instalací zenerovy diody požadovaného výkonu. Lze jej určit výběrem v níže uvedeném diagramu je zvýrazněn červenou elipsou.

A na desce to vypadá takto:

V dalším videu autor takovou úpravu demonstruje, ne však pro snížení, ale zvýšení výstupních parametrů.

Na nabíječkách pokročilejší konstrukce se používá nastavitelná zenerova dioda TL431, úprava je pak možná výměnou rezistoru nebo poměrem dvojice rezistorů dle provedení obvodu. Na obrázku níže jsou označeny červeně.

Kromě výměny zenerovy diody na desce nabíječky můžete snížit napětí pomocí odporu a zenerovy diody – nazývá se to parametrický stabilizátor.

Další možností je instalace řetězce diod do otevřeného obvodu. Každá křemíková dioda klesne o 0,6-0,7 V. Takže můžete snížit napětí na požadovanou úroveň vytočením požadovaného počtu diod.

Často je nutné připojit zařízení k palubní síti vozidla, která se pohybuje od 12 do 14,3-14,7 voltů. Ke snížení stejnosměrného napětí z 12 na 9 voltů můžete použít lineární stabilizátor jako L7809 a ke snížení z 12 na 5 voltů použijte L7805. Nebo jejich analogy ams1117-5.0 nebo ams1117-9.0 nebo amsr-7805-nz a podobné pro libovolné požadované napětí. Schéma zapojení takových stabilizátorů je uvedeno níže.

Přečtěte si více

Co dělat, když kořeny, stonky nebo špičky listů ibišku zasychají a proč nastávají problémy?

Pro napájení výkonnějších spotřebičů je vhodné použít pulzní měniče pro snížení a regulaci napětí ze zdroje. Příkladem takových zařízení jsou desky založené na LM2596 a v online obchodech v anglickém jazyce je lze najít vyhledáním „DC-DC step down“ nebo „DC-DC buck converter“.

Nakonec doporučujeme sledovat video, které jasně ukazuje, jak snížit napětí:

To vše jsou nejracionálnější možnosti snížení napětí stejnosměrného a střídavého proudu. Doufáme, že poskytnuté informace byly pro vás užitečné a zajímavé!