Недостатки любых простых схем как правило заключаются в их низком КПД. Низкий КПД - это как правило бесполезное тепло, которое придется куда-то девать. Сравним два способа получения 5V DC из 14V DC с помощью 2-х стабилизаторов линейного и импульсного.
Достоинства линейных стабилизаторов очевидны: простая конструкция, отсутствие помех, низкая цена. Разберем один из самых популярных вариантов L7805CV (микросхемы данной серии существуют и на другие выходные напряжения 7809 - 9V и т.д.)
- Uвх = 35V max
- Uвых = 5V
- Iвых = 1,5А
- Цена на Али 6-7 рублей за штуку
Если цена в 7 рублей кажется неподъемной, можно собрать самому из старинных советских радиодеталей. Примерно 30 лет назад, когда учился в школе сам такой собирал:
Выглядит вроде круто, но давайте замеряем КПД данных приборов. Для этого потребуется источник питания с выходным напряжением 14V, два вольтметра и два амперметра.
Схема подключения 7805 очень простая - потребуется только 2 конденсатора, которые необходимо разместить как можно ближе к выводам данной микросхемы, в качестве нагрузки повесим лампочку.
Производитель рекомендует керамические конденсаторы, я обычно ставлю два электролита. (без конденсатора на выходе, напряжение не будет равно 5V!!!)
- Напряжение на входе стабилизатора 14V
- Потребляемый стабилизатором ток 0.194А
- Напряжение на выходе стабилизатора 5V
- Ток потребляемый лампой 0.189А
Мощность на нагрузке 5 х 0.189 = 0.94 Вт.
Мощность потребляемая от блока питания 14 х 0.194 = 2.72 Вт
Вывод: на стабилизаторе в виде тепла выделяется 2.72 - 0.94 = 1.78Вт
КПД 0.94/2.72*100% = 35%
Линейный стабилизатор большую часть полезной мощности, переводит в бесполезное тепло. В этом и заключается принцип его работы. Чем больше разница между входным и выходным напряжениями, и чем больше ток в нагрузке, тем более массивный радиатор потребуется для отвода этого самого тепла. Питать нагрузку от АКБ в данном случае вообще бессмысленно - такой стабилизатор греет воздух больше, чем совершает полезной работы.
У серии 7805 есть еще один минус. Для корректной работы данного стабилизатора разница между входным и выходным напряжением должна быть не менее 1.6...1.7 V
Без нагрузки стабилизатор потребляет ток около 4 mA
Схема подключения импульсного преобразователя еще проще. Выходное напряжение устанавливается с помощью переменного резистора. (на Али можно найти варианты и с фиксированным выходным напряжением)
- диапазон входных напряжений 4,75....23V
- диапазон выходных напряжений 1...17V
- выходной ток 1.8А
- цена на Али 26-27 рублей штука
Тестируем:
- напряжение на входе стабилизатора 14V
- Потребляемый стабилизатором ток 0.084А
- Напряжение на выходе стабилизатора 5V
- Ток потребляемый лампой 0.188А
Мощность на нагрузке 5 х 0.188 = 0.94 Вт.
Мощность потребляемая от блока питания 14 х 0.084 = 1.18 Вт
Вывод: на стабилизаторе в виде тепла выделяется 1.18 - 0.94 = 0.24Вт
КПД 0.94/1.18*100% = 80%
Единственный недостаток - без нагрузки данный стабилизатор имеет собственное энергопотребление порядка 14mA.
Минимальная разница между входным и выходным напряжениями для корректной работы стабилизатора составляет: 1.1V
Резюмируем: применять линейный стабилизатор в источниках питания имеет смысл, только при небольших токах нагрузок, и минимальной разнице между входным и выходным напряжением - в противном случае у Вас из любой самоделки скорее получится обогреватель.
К слову сказать, самодельный ЛБП (с возможностью регулировки выходного тока и напряжения), который использовался в данной статье при проведении измерений, сделан на основе линейного стабилизатора - его корпус сделан из листового алюминия и нагревается при работе он весьма прилично. Но его цель проведение измерений, а также гарантия 100% отсутствие помех по питанию при испытании различных звуковых схем. Если интересно узнать как устроена "классика" - читайте в этой статье:
А на готовые самоделки лучше ставить Китайские платки с импульсным преобразователем - во всяком случае у меня нет столько лишнего алюминиевого листа под радиаторы.....
Ссылки на али-экспресс
Оглавление канала доступно по этой ссылке:
Всем удачи.