मैं वोल्टेज विभक्त बनाम वोल्टेज नियामक का उपयोग कब करूंगा?

Question

आप एक वोल्टेज नियामक बनाम एक रोकनेवाला वोल्टेज विभक्त का उपयोग कब करेंगे? क्या कोई उपयोग है जिसके लिए एक अवरोधक विभक्त विशेष रूप से खराब है?

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डिवाइडर आउटपुट "कठोर" नहीं है क्योंकि यह रेफ़ेक्टिव एक्स Iout द्वारा आउटपुट में भिन्न होता है जो वर्तमान परिवर्तनों के रूप में बदलता है। यह ज्यादातर मामलों में महत्वपूर्ण ऊर्जा का प्रसार करता है। एक विकल्प एक प्रतिरोधक प्लस जेनर है जो एक प्रकार का नियामक है, अधिक स्थिर है, और समान अपव्यय मुद्दों के साथ है।

— रसेल मैकमोहन

Answer 1

इन दो सर्किट प्रकारों में बहुत भिन्न अनुप्रयोग होते हैं।

एक प्रतिरोधक विभक्त का उपयोग आमतौर पर एक वोल्टेज को मापने के लिए किया जाता है ताकि इसे अधिक आसानी से पहचाना / पहचाना / विश्लेषित किया जा सके।

उदाहरण के लिए, मान लें कि आप बैटरी वोल्टेज की निगरानी करना चाहते हैं। वोल्टेज 15V जितना हो सकता है। आप एक माइक्रोकंट्रोलर के एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर ("एडीसी") का उपयोग कर रहे हैं, जो इसके संदर्भ के लिए 3.3 वी का उपयोग कर रहा है। इस मामले में, आप वोल्टेज को 5 से विभाजित करने का विकल्प चुन सकते हैं, जो एडीसी के इनपुट पर आपको 3.0V तक देगा।

कुछ कमियां हैं। एक यह है कि प्रतिरोधों के माध्यम से हमेशा प्रवाह होता है। यह शक्ति-विवश (बैटरी चालित) सर्किट में महत्वपूर्ण है। दूसरी समस्या यह है कि डिवाइडर किसी भी महत्वपूर्ण प्रवाह का स्रोत नहीं बन सकता है। यदि आप करंट खींचना शुरू करते हैं, तो यह विभक्त अनुपात को बदल देता है, और चीजें नियोजित नहीं होती हैं :) तो, यह वास्तव में केवल उच्च-प्रतिबाधा कनेक्शन चलाने के लिए उपयोग किया जाता है।

दूसरी ओर, एक वोल्टेज नियामक, इसके इनपुट की परवाह किए बिना एक निश्चित वोल्टेज प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह वही है जो आप अन्य सर्किटरी को शक्ति प्रदान करने के लिए उपयोग करना चाहते हैं।

जहाँ तक कई वोल्टेज रेल बनाने की बात है: इस उदाहरण के लिए, मान लें कि आप स्विचिंग नियामकों का उपयोग कर रहे हैं जो 80% कुशल हैं। कहें कि आपके पास 9 वी है, और 5 वी और 3.3 वी का उत्पादन करना चाहते हैं। यदि आप समानांतर में नियामकों का उपयोग करते हैं, तो प्रत्येक को 9 वी तक हुक करना, फिर दोनों रेल 80% कुशल होंगे। यदि, हालांकि, आप 5V बनाते हैं और फिर 3.3V बनाने के लिए उपयोग करते हैं, तो आपकी 3.3V दक्षता (0.8 * 0.8) = केवल 64V दक्षता है। टोपोलॉजी मायने रखती है!

दूसरी ओर, रैखिक नियामकों का मूल्यांकन अलग तरीके से किया जाता है। वे किसी भी दिए गए करंट के लिए आउटपुट वोल्टेज को कम करते हैं। ताप के रूप में शक्ति का अंतर व्यर्थ है। यदि आपके पास 10V और 5V बाहर हैं, तो वे 50% कुशल हैं।

वे अपने फायदे हैं, हालांकि! वे छोटे, कम महंगे, और कम जटिल हैं। वे विद्युत रूप से शांत हैं, और एक चिकनी आउटपुट वोल्टेज बनाते हैं। और, यदि इनपुट और आउटपुट वोल्टेज के बीच बहुत अंतर नहीं है, तो दक्षता स्विचिंग आपूर्ति को शीर्ष कर सकती है।

ऐसे आईसी हैं जो कई नियामक प्रदान करते हैं। रैखिक टेक, मैक्सिम इंटीग्रेटेड, टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स, सभी का अच्छा चयन है। उदाहरण के लिए, LTC3553, लिथियम बैटरी चार्जर, एक स्विचिंग हिरन नियामक और एक रैखिक नियामक का संयोजन प्रदान करता है। उनके पास या बिना चार्जर के फ्लेवर हैं, कुछ में दो स्विचर हैं और कोई लिनियर नहीं है, कुछ में कई लाइनर हैं ...

मेरे वर्तमान उत्पादों में से एक 3.7V बैटरी का उपयोग करता है, और इसे 3.3V और 2.5V की आवश्यकता होती है। यह 3.3 वी के लिए एक रैखिक के लिए मेरे लिए सबसे अधिक कुशल था, और 2.5 वी के लिए एक स्विचर (बैटरी द्वारा खिलाया गया, 3.3 वी रेल नहीं)। मैंने LTC3553 का उपयोग किया।

आप अपनी वेबसाइट के उत्पाद चयनकर्ता टूल पर कुछ समय बिताना चाहेंगे।

सौभाग्य!

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मुझे लगता है कि यह उल्लेखनीय है कि एकाधिक आपूर्ति रेल के साथ दक्षता की आपकी चर्चा केवल स्विचिंग नियामकों पर लागू होती है, न कि रैखिक नियामकों पर।

— जो हस

"विभक्त कोई भी महत्वपूर्ण धारा स्रोत नहीं बना सकता है" यह मामला क्यों है?

— किमी।

@kmort कल्पना कीजिए कि आप 10V को 5V से विभाजित कर रहे हैं। विभाजन करने के लिए आप दो 500-ओम प्रतिरोधों का उपयोग करते हैं। तो, अब, आपके पास 10 (V) / 1000 (ओम) = 10mA विभक्त होकर बह रहा है। अब, अपना लोड जोड़ें। यह भार नीचे अवरोधक के समानांतर जाता है, जो रोकनेवाला विभक्त गणना को रोक देता है, और वोल्टेज अनुपात को बदल देता है। यदि आपका लोड तय हो गया है, तो आप समायोजित विभक्त मूल्यों को शांत कर सकते हैं। अंगूठे का एक अच्छा नियम डिवाइडर के केंद्र नोड से 10% से कम खींचना है, इसलिए आप अनुपात को बहुत अधिक नहीं बढ़ाते हैं। लेकिन अब, आप विभक्त के माध्यम से 10x अपने आवश्यक वर्तमान का उपयोग कर रहे हैं!

— बिट्समैक

@bitmack हां, बहुत मायने रखता है। मुझे उस बारे में थोड़ा और सोचना चाहिए था। आपकी सहायता के लिए धन्यवाद। :-)

— किमीॉर्ट

@kmort खुशी मदद करने के लिए :)

— बिट्समैक

Answer 2

चूंकि वोल्टेज डिवाइडर विनियमित नहीं करता है , इसलिए जब कोई विनियमित वोल्टेज चाहता है, तो कोई वोल्टेज डिवाइडर का उपयोग नहीं करना चाहेगा ।

एक वोल्टेज नियामक , अपनी सीमा के भीतर, आउटपुट वोल्टेज को एक निश्चित मूल्य पर भी बनाए रखेगा क्योंकि इनपुट वोल्टेज और लोड करंट भिन्न होता है।

एक वोल्टेज विभक्त ऐसा नहीं करेगा। वोल्टेज विभक्त समीकरण पर विचार करें:

$$v_{OUT} = v_{IN}\frac{R_2}{R_1 + R_2} - i_{OUT}\cdot R_1||R_2$$

$v_{IN}$$i_{OUT}$

हालांकि, वोल्टेज डिवाइडर के लिए बहुत सारे अनुप्रयोग हैं, उदाहरण के लिए, क्षीणन , लेकिन वोल्टेज विनियमन उनमें से एक नहीं है।

Answer 3

एक वोल्टेज विभक्त विशेष रूप से खराब वोल्टेज को एक चर या कम-प्रतिबाधा भार प्रदान करने में खराब है। परिवर्तनीय भार काफी सामान्य हैं, और इसमें ग्रह पर अधिकांश डिजिटल सर्किट शामिल हैं।

फिक्स्ड, उच्च-प्रतिबाधा भार उनके सामने एक वोल्टेज विभक्त हो सकता है। यह तब होता है जब एडीसी को मापने के लिए या किसी बड़े वोल्टेज को बाड़ देने के लिए एक तुलनित्र का उपयोग किया जाता है, या वोल्टेज नियामक के अर्थ इनपुट में।

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इसलिए अगर मेरे पास एक बोर्ड है जहां मुझे 5v और 3.3v दोनों तर्क शक्ति की आवश्यकता है, तो संभवत: यह बेहतर है कि एक प्रतिरोधक वोल्टेज विभक्त को 3.3v बिजली देने की बजाय प्रत्येक वोल्टेज के लिए दो नियामक एक हों?

— पीट

आदर्श रूप से आपके पास एक वोल्टेज नियामक होगा जो दोनों वोल्टेज प्रदान करेगा, लेकिन दो नियामकों का होना समान कार्य करने के लिए किसी भी वोल्टेज डिवाइडर की संख्या से बेहतर है।

— इग्नासियो वाज़क्वेज़-अब्राम्स

क्या आपके पास हाथ से एक भाग संख्या का एक उदाहरण है जो दोहरी वोल्टेज प्रदान कर सकता है?

— पीट

नहीं।

— इग्नासियो वाज़केज़-अब्राम्स

@ पे हेट! बस अगर आपने ध्यान नहीं दिया, तो इग्नासियो का "

— नोप

Answer 4

वोल्टेज डिवाइडर का उपयोग आमतौर पर आपूर्ति वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए नहीं किया जाता है क्योंकि वे कोई विनियमन प्रदान नहीं करते हैं। कई भार वैसे भी अपने आउटपुट वोल्टेज को बदल देंगे, उदाहरण के लिए जमीन के लिए एक प्रतिरोधक लोड अनिवार्य रूप से R2 के समानांतर है।

वोल्टेज डिवाइडर आमतौर पर एक उच्च प्रतिबाधा इनपुट के लिए एक वोल्टेज प्रदान करने के लिए उपयोग किया जाता है। इस मामले में आप प्रतिबाधा के बारे में सोच सकते हैं कि मूल रूप से प्रतिरोध के समान है। R2 के समानांतर 10M रोकनेवाला होने से इसका ज्यादा असर नहीं होगा, क्योंकि R2 खुद ही 10k जैसे कम परिमाण के आदेश है। बेशक, विभक्त के लिए कम मूल्य के प्रतिरोधों का उपयोग करने से भी इसके माध्यम से प्रवाह में वृद्धि होती है, इसलिए बैटरी संचालित उपकरणों के लिए समस्याएँ होती हैं।

उच्च प्रतिबाधा इनपुट में वोल्टेज विभक्त का एक सामान्य उदाहरण एक उच्च वोल्टेज को एक सीमा तक विभाजित करना है जो एडीसी माप सकता है। मान लें कि आपके ADC में 1V संदर्भ है और आप इसके साथ 3.6V बैटरी मापना चाहते हैं। आप एक 4: 1 विभक्त का उपयोग इस पैमाने पर कर सकते हैं कि यह 1V से कम हो और ADC द्वारा मापने योग्य हो।

एक अन्य सामान्य उदाहरण एक द्वितीयक संदर्भ वोल्टेज प्रदान करना है। मान लें कि आपके पास 3.6V की आपूर्ति है और एक 1.8 ऑफसेट संदर्भ की आवश्यकता है (आधा आपूर्ति वोल्टेज, उदाहरण के लिए एक डीसी ऑफसेट के साथ एसी सिग्नल को पूर्वाग्रहित करने के लिए)। महंगे वोल्टेज संदर्भ आईसी के साथ परेशान करने के बजाय आप केवल आपूर्ति वोल्टेज को आधा करने के लिए एक वोल्टेज विभक्त का उपयोग कर सकते हैं और इसे एक ऑप-एम्प बफर को खिला सकते हैं। Op-amp में एक उच्च प्रतिबाधा इनपुट है, और आउटपुट का उपयोग पूर्वाग्रह के लिए किया जा सकता है।

एक नियामक एक निश्चित मात्रा में भार प्रदान कर सकता है, जिसमें वोल्टेज को नियंत्रित किया जा सकता है क्योंकि यह सबसे अच्छा हो सकता है, इसलिए आपूर्ति वोल्टेज और इस तरह के लिए उपयुक्त है।