大电流5伏稳压器

电器工程 电压调节器
2022-01-11 19:09:24

这是适用于高电流 12 至 5 伏稳压器的有效电路吗?我需要大约 10 安培。TIP 将有一个巨大的散热器。

示意图

来源是安装在这个巨大的 R2D2 机器人上的汽车电池。 治疗机器人

4个回答

这不是使用晶体管增加线性稳压器电流的正确拓扑。以下是使用单个晶体管提供更多电流的方法:

这仍然可以很好地调节输出电压。在您的电路中,晶体管的 BE 压降会使输出电压降低。

在低电流时,R1 上的电压很小,因此 Q1 保持关闭状态。当负载电流增加时,R1 两端的电压增加,这会打开 Q1,从而将更多电流转储到输出端。稳压器仍在调节,但在这种情况下,通过它的电流将停止在 3/4 安培左右增加,之后晶体管接管大部分额外负载。

一个带有大散热器的大功率晶体管应该能够处理您的 10 A 输出电流。但是,如果您想将热量散布到多个晶体管,您不能只并联添加更多晶体管。添加更多晶体管的方法是为每个晶体管提供自己的发射极电阻。这提供了一点负反馈,因此如果晶体管通过的电流超过其份额,则其发射极电阻上的电压将更高,这将带走其 BE 电压,这将减少通过电阻的电流。

这是一个示例,其中 3 个外部晶体管承担大部分电流负载,而常规提供调节:

这与以前的想法基本相同,但每个晶体管都有自己的发射极电阻。R1 也增加了一点,以确保所有三个晶体管都有足够的基极驱动,并考虑到发射极电阻上的额外电压降。尽管如此,R1 还是比本例中需要的大。但是,您有足够的余量电压可用,因此在电阻器中再降低一点是没有问题的。

请记住电阻器的耗散。假设考虑到一点不平衡和一些余量,我们希望每个晶体管能够处理 4 A。也就是说,发射极电阻上的 400 mV,加上 750 mV 左右的 BE 压降,总共 1.15 V 需要在全电流下通过 R1。这意味着它将耗散 660 mW,因此它需要至少为“1 W”电阻。

每个发射极电阻器必须能够安全地耗散 (4 A) 2 (100 mΩ) = 1.6 W。这些电阻器至少应为“2 W”。

综上所述,我同意 Wouter 的观点,因为这是解决您的整体问题的错误方法。线性调低 12 V 到 5 V 会比切换器更麻烦,也更浪费。然而,解决这个问题的真正方法是退后几个层面,在系统层面重新思考。从 12 V 电池以 5 V 运行大量高电流的东西没有什么意义。您应该能够找到以 12 V 运行的电机,实际上比在此功率级别以 5 V 运行的电机更容易。然后,您只需为控制逻辑提供 5 V 电压,该控制逻辑控制为 12 V 设备供电的开关。或者您仍然可以使用具有适当 PWM 驱动器的 5 V 设备,以便您可以足够快地打开和关闭 12 V,以便设备只能看到 5 V 的平均值。

在系统级别应该有几个不错的选择,其中没有一个包括浪费 70 W 作为热量来从 12 V 运行 5 V 电机。

我描述了如何从现有的线性稳压器和一些外部晶体管制作更高电流的线性稳压器,以记录如何正确地做到这一点,但这不应该成为您整体解决方案的一部分。

一些评论,按重要性的大致顺序:

  • 为什么在 5V 时需要 10A?如果您想获得温暖的感觉,请点燃蜡烛!
  • 如果您真的需要 5V 时的 10A,为什么要从 12V(现在必须提供相同的 10A)来创建它?(拿一个 PC PSU!)
  • 如果你真的想把12V变成5V/10A,为什么不做一个开关电源呢?它的成本可能低于您现在需要的大型散热器。(我都赞成小电流的线性,但这很荒谬。)
  • 如果你真的真的很想要一个 10A 线性 12V->5V 稳压器,不要使用这个电路。热失控是一个问题。它没有电流限制。你认为输出电压会是多少?(在几个 A 处检查 TIP35 的 Vbe)。你试图用那个二极管来补偿,但我认为这还不够。或者稳定。

如果你真的 ^ 4 想要构建这样的东西:有使用 PNP 功率晶体管的标准电路,或多个带有负载平衡电阻的电路。

有人认为您是对的,使用多个晶体管冷却系统会更容易,因为它们的 Rth jc (每个 1 C/W)是并联的。对于 TIP35(70 W 和 140C 温差),您需要 2C/W 的总 Rth,因此散热器为 1C/W。如果并联 3 个,则需要 1.6C/W 的散热器。仍然是一个大的,但没有 1C/W 大。(请注意,实际上 140C 可能太高了,所以无论如何你都需要 1C/W)。

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添加信息:

  • 那将是一个非常“热门”的机器人;)
  • 我会使用一个 7805(或多个)作为智能设备,或者如果它使用太多电流(你携带什么,刀片服务器?)
  • 最重要的是:对于电源,尝试获得 12V 版本,或使用 PWM。
  • 除了步进器,对于那些直接使用 12V 并使用恒流驱动器(或等效的 PWM)的人。这会给你更好的扭矩。
  • 根据您估计的电子知识水平,我建议购买 DC-DC 模块而不是构建一个(我当然不会尝试设计和构建一个)
  • 另一种选择:为 5V 电源使用 6V 电池。

热失控,这是不对的。您错误地假设晶体管是相等的,但实际上它们并非如此。

携带稍多电流的晶体管将比其他晶体管稍微升温,从而进一步增加其电流并进一步升温。一个晶体管最终将承担大部分负载。

为了解决这个问题,您可以添加小的发射极电阻器,这将导致反馈并均衡分支上的电流。

我更喜欢切换器而不是线性稳压器,它运行得非常热,以至于你无法触摸它,但我在通孔封装中找不到任何符合您需要的规格(12v 至 5v @ 10A)的降压稳压器。可用的一切似乎都是表面贴装的,采用绝对不友好的封装(隐藏在底部的引脚、QFN 等)。

我不知道你的预算是多少,但我确实找到了这个 12v 到 5v 的 DC-DC 转换器,它的电流为 10A。(输入的范围实际上可以从 10v 到 14v。)

在此处输入图像描述

Digi-Key 的成本不到 15 美元,比我发现的早期产品(65 美元)要好得多。