Quand utiliserais-je un régulateur de tension vs un diviseur de tension?

Quand utiliseriez-vous un régulateur de tension par rapport à un diviseur de tension à résistance? Y a-t-il des utilisations pour lesquelles un diviseur de résistance est particulièrement mauvais?

Ces deux types de circuits ont des applications très différentes.

Un diviseur de résistance est généralement utilisé pour mettre à l'échelle une tension afin qu'elle puisse être détectée / détectée / analysée plus facilement.

Par exemple, supposons que vous souhaitiez surveiller la tension d'une batterie. La tension peut aller jusqu'à 15V. Vous utilisez un convertisseur analogique-numérique ("ADC") d'un microcontrôleur, qui utilise 3,3 V comme référence. Dans ce cas, vous pouvez choisir de diviser la tension par 5, ce qui vous donnera jusqu'à 3,0 V à l'entrée de l'ADC.

Il y a quelques inconvénients. L'une est qu'il y a toujours du courant qui traverse les résistances. Ceci est important dans les circuits à alimentation limitée (alimentés par batterie). Le deuxième problème est que le diviseur ne peut pas générer de courant significatif. Si vous commencez à dessiner du courant, cela change le rapport du diviseur, et les choses ne se passent pas comme prévu :) Donc, il n'est vraiment utilisé que pour piloter des connexions haute impédance.

Un régulateur de tension, d'autre part, est conçu pour fournir une tension fixe quelle que soit son entrée. C'est ce que vous souhaitez utiliser pour alimenter d'autres circuits.

En ce qui concerne la création de plusieurs rails de tension: pour cet exemple, supposons que vous utilisez des régulateurs de commutation qui sont efficaces à 80%. Disons que vous avez 9V et que vous voulez produire 5V et 3,3V. Si vous utilisez les régulateurs en parallèle, accrocher chacun jusqu'à 9V, les deux rails seront efficaces à 80%. Cependant, si vous créez 5 V et que vous l'utilisez ensuite pour créer 3,3 V, votre efficacité de 3,3 V est (0,8 * 0,8) = seulement 64% efficace. La topologie est importante!

Les régulateurs linéaires, en revanche, sont évalués différemment. Ils abaissent simplement la tension de sortie, pour tout courant donné. La différence de puissance est gaspillée en chaleur. Si vous avez une entrée 10 V et une sortie 5 V, elles sont efficaces à 50%.

Mais ils ont leurs avantages! Ils sont plus petits, moins chers et moins compliqués. Ils sont électriquement silencieux et créent une tension de sortie régulière. Et, s'il n'y a pas beaucoup de différence entre les tensions d'entrée et de sortie, l'efficacité peut dépasser une alimentation de commutation.

Il existe des circuits intégrés qui fournissent plusieurs régulateurs. Linear Tech, Maxim Integrated, Texas Instruments, tous ont une bonne sélection. Le LTC3553, par exemple, fournit une combinaison d'un chargeur de batterie au lithium, d'un régulateur de commutation de buck et d'un régulateur linéaire. Ils ont des saveurs avec ou sans le chargeur, certains avec deux commutateurs et pas de linéaires, certains avec plusieurs linéaires ...

Un de mes produits actuels utilise une batterie de 3,7 V et a besoin de 3,3 V et 2,5 V. C'était le plus efficace pour moi à un linéaire pour le 3,3V, et un commutateur pour le 2,5V (alimenté par la batterie, pas le rail 3,3V). J'ai utilisé le LTC3553.

Vous voudrez passer du temps sur les outils de sélection de produits de leur site Web respectif.

Bonne chance!

Puisqu'un diviseur de tension ne régule pas , on ne voudrait pas utiliser un diviseur de tension quand on veut une tension régulée .

Un régulateur de tension maintiendra, dans ses limites, la tension de sortie à une valeur fixe même lorsque la tension d'entrée et le courant de charge varient.

Un diviseur de tension ne le fera pas. Considérez l'équation du diviseur de tension:

$v_{IN}$$i_{OUT}$ donc un diviseur de tension n'est pas un régulateur de tension.

Il existe cependant de nombreuses applications pour les diviseurs de tension, par exemple l' atténuation , mais la régulation de la tension n'en fait pas partie.

Un diviseur de tension est particulièrement mauvais pour fournir une tension fixe à une charge variable ou à faible impédance. Les charges variables sont assez courantes et incluent la plupart des circuits numériques de la planète.

Les charges fixes à haute impédance peuvent avoir un diviseur de tension devant elles. C'est le cas lors de l'utilisation d'un CAN pour mesurer ou d'un comparateur pour clôturer une tension beaucoup plus grande, ou dans le sens d'une entrée d'un régulateur de tension.

Les diviseurs de tension ne sont généralement pas utilisés pour générer des tensions d'alimentation car ils ne fournissent aucune régulation. De nombreuses charges modifient de toute façon leur tension de sortie, par exemple une charge résistive à la terre est essentiellement parallèle à R2.

Les diviseurs de tension sont généralement utilisés pour fournir une tension à une entrée à haute impédance. Dans ce cas, vous pouvez considérer l'impédance comme étant fondamentalement la même chose que la résistance. Avoir une résistance 10M en parallèle avec R2 ne l'affectera pas beaucoup, tant que R2 est lui-même de l'ordre de grandeur inférieur, disons 10k. Bien sûr, l'utilisation de résistances de faible valeur pour le diviseur augmente également le flux de courant qui le traverse, ce qui cause des problèmes pour les appareils alimentés par batterie.

Un exemple courant d'un diviseur de tension en une entrée à haute impédance consiste à diviser une haute tension dans une plage qu'un CAN peut mesurer. Supposons que votre ADC ait une référence 1V et que vous souhaitez mesurer une batterie 3,6V avec. Vous pouvez utiliser un diviseur 4: 1 pour réduire cela afin qu'il soit inférieur à 1 V et mesurable par l'ADC.

Un autre exemple courant consiste à fournir une tension de référence secondaire. Supposons que vous ayez une alimentation de 3,6 V et que vous ayez besoin d'une référence de 1,8 V (la moitié de la tension d'alimentation, par exemple pour polariser un signal CA avec un décalage CC). Plutôt que de vous embêter avec un CI de référence de tension coûteux, vous pouvez simplement utiliser un diviseur de tension pour diviser par deux la tension d'alimentation et l'injecter dans un tampon d'amplificateur opérationnel. L'ampli-op a une entrée à haute impédance, et la sortie peut être utilisée pour la polarisation.

Un régulateur peut fournir une certaine quantité de courant dans une charge, la tension étant contrôlée au mieux, il convient donc aux tensions d'alimentation et similaires.