Wie reduziert man die Gleichspannung mit Widerständen?

Wie kann man eine 12-V-Gleichstromquelle verwenden, um etwas mit Widerständen zu versorgen, das 4,5 V Gleichstrom benötigt? Gibt es eine Möglichkeit zu bestimmen, um wie viel das Hinzufügen eines Widerstands die Spannung senken würde?

Die kurze Antwort lautet "Tu das nicht."

Die an einem Widerstand abfallende Spannung ergibt sich aus dem Ohmschen Gesetz: V = I R

Wenn Sie also genau wissen, wie viel Strom Ihr Gerät aufnehmen wird, können Sie einen Widerstand wählen, der genau 7,5 V abfällt, und 4,5 V für Ihr Gerät belassen, wenn dieser Strom fließt. Wenn sich der Strom durch Ihr Gerät ändert oder wenn Sie mehr als ein System herstellen möchten und nicht jedes Gerät in der Stromaufnahme genau gleich ist, können Sie mit nur einem Widerstand nicht durchgehend 4,5 V am Gerät abrufen.

Ihre anderen Optionen umfassen

• Ein linearer Regler. Dies ist im Grunde ein variabler Widerstand, der seinen Wert anpasst, um den Ausgang dort zu belassen, wo Sie ihn haben möchten. Dies ist wahrscheinlich nur eine gute Lösung, wenn Ihr Gerät nur sehr wenig Strom verbraucht (möglicherweise bis zu 100 mA).

• Ein Shunt-Regler. Dies bedeutet, dass Sie einen Widerstand verwenden, um die Spannung abzusenken, wie Sie es vorschlagen, und dann ein zusätzliches Gerät parallel zur Last hinzufügen, um die Spannung zu steuern. Der Shunt-Regler passt seinen Strom (innerhalb von Grenzen) an, um den Strom durch den Widerstand korrekt zu halten und die gewünschte Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten.

• Ein Schaltregler. Dies verwendet einige Tricks, um die gewünschte Ausgangsspannung mit einer viel besseren Leistungseffizienz als ein Linearregler zu erzeugen. Dies ist wahrscheinlich die beste Wahl, wenn Ihr Gerät mehr als 10 oder 20 mA Strom benötigt.

Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, können Sie die Gleichspannung durch (Hochleistungsaluminium-) Widerstände reduzieren [> 50 Watt]

• Ihre Batterie reicht aus, um mindestens 20x (oder mehr) Strom für Ihre Last zu liefern.
• Stromausfall ist kein Problem.
• (Über) Heizen ist kein Problem oder hat einen guten Kühlmechanismus für Widerstände.
• Selbst der niedrigste Widerstand Ihrer Ladung ist viel (20x oder mehr) höher als die Aluminiumwiderstände.

Hinweis: 20x ist nur eine künstliche Zahl. Die tatsächliche Zahl hängt davon ab, wie viel% Spannungsschwankung Ihre Last tolerieren kann.

Wie von @ efox29 erläutert, können zwei Widerstände verwendet werden. Das einzige Problem bei dieser Konfiguration ist der Strom, der durch die Last fließt. Durch das Anschließen einer Last wird die Ausgangsspannung geändert, da ein gewisser Strom durch die Last fließt.

Eine einfache Lösung ist ein Spannungsfolger, der mit dem Ausgang der beiden Widerstände verbunden ist. Dies führt zu einer hohen Eingangsimpedanz und daher:

1. Die Ausgangsspannung beträgt konstant 4,5V

2. Der als Spannungsfolger verwendete Operationsverstärker versucht, so viel Strom zu liefern, wie die Last benötigt.

Hier ist ein Bild von dem, wovon ich spreche:

Verbinden Sie in dieser Konfiguration den Ausgang zwischen zwei Widerständen mit Vin. Der Ausgang sollte dann ein konstanter Wert sein und der Operationsverstärker versorgt die Last mit dem erforderlichen Strom.

Nehmen Sie einfach den 7805 vom Markt und verbinden Sie Pin 1 mit dem Plus und Pin 2 mit dem Minus. Nehmen Sie den Ausgang vom Plus zum Pin 3 und vom Minus zum Pin 2 und halten Sie den Abstand zwischen Ausgangskabel und Last 1,5 Meter.

Schauen Sie sich das Schema von electro103 oben an. Sie müssen vier Zahlen kennen: den maximalen Strom, den Ihr Gerät aufnehmen kann, den minimalen Strom, den es aufnehmen kann, die maximale Spannung, die es aushält, ohne in eine stinkende Wolke zu verdampfen, und die minimale Spannung, die es zum Funktionieren benötigt. Ohne diese vier Zahlen können Sie keinen ohmschen Spannungsteiler entwerfen.

Es ist zu beachten, dass eine solche Anordnung sehr ineffizient ist und zu großer Wärmeentwicklung in den Fallwiderständen führen kann.