Эффективное регулирование низкой мощности? т.е. 9 -> 5 вольт

Для обеспечения максимально возможного тока небольшой цепи, регулируемой от ~ 9 В до 5 В (или 5 В -> 1,5 В), я рассмотрел некоторые возможные варианты. То, что я первоначально собирался сделать (возможно, регулятор для солнечного элемента или батареи на 9 В), я полагаю, что используется стандартная ИС LM7805 (5 В). Я читал, что он использует небольшой, но достаточный ток, чтобы сделать это, особенно когда доступен только пиковый ток 50-100 мА.

Сможет ли диод Зенера, рассчитанный на ~ 5 вольт, сделать это более эффективно, так как он должен поддерживать напряжение на уровне или очень близким к 5 В в течение довольно продолжительного времени, «регулируя» его?

Может ли (MOS | J) FET / другой транзистор (если он более эффективен, игнорировать немного странное использование) или что-то в этом смысле снизить напряжение с помощью очень простого преобразования энергии?

Линейные регуляторы, такие как 7805, неэффективны, особенно когда входное напряжение выше. Он работает как переменный резистор, который меняет свое значение для поддержания постоянного выходного напряжения, здесь 5В. Это означает, что ток, потребляемый вашей цепью 5 В, также протекает через этот переменный резистор. Если ваша схема рассеивает 1А, то рассеяние мощности в 7805 будет

$P = \Delta V \cdot I = (9V - 5V) \cdot 1A = 4W$

4 Вт в одном компоненте - это довольно много, 5 Вт в вашей схеме, вероятно, будут распределены по нескольким компонентам. Это означает, что 7805 потребуется радиатор, и это чаще всего плохой признак: слишком большое рассеивание мощности. Это будет хуже при более высоких входных напряжениях, и эффективность регулирования можно рассчитать как

$\eta = \dfrac{P_{OUT}}{P_{IN}} = \dfrac{V_{OUT} \cdot I_{OUT}}{V_{IN} \cdot I_{IN}} = \dfrac{V_{OUT}}{V_{IN}}$

так как . Так что в этом случае η = 5 $I_{OUT} = I_{IN}$
или 56%. При более высоких входных напряжениях эта эффективность будет еще хуже.$\eta = \dfrac{5V}{9V} = 0.56$

$V_{IN}/V_{OUT}$$V_{OUT}$$V_{IN}$
, как для данного отношения 5V / 9V. Различные соотношения напряжений могут привести к несколько меньшей эффективности. В любом случае, эффективность 95% означает, что мощность, рассеиваемая в регуляторе,

$P_{SWITCHER} = \left(\dfrac{1}{\eta} - 1\right) \cdot P_{OUT} = \left(\dfrac{1}{0.95} - 1\right) \cdot 5W = 0.26W$

который достаточно низок, чтобы не нуждаться в радиаторе. На самом деле, сам коммутационный регулятор может быть в корпусе SOT23, вместе с другими компонентами, такими как катушки и диоды SMD.

Наиболее эффективным способом было бы использовать Buck Converter, который является типом переключающего регулятора .

Этот тип регулятора гораздо более эффективен, чем линейный регулятор, поскольку он преобразует мощность, а не умышленно рассеивает излишки в виде тепла.

Потраченная впустую мощность в вашем примере, если ваша схема
потребляет 100 мА, будет примерно равна: (9В-5В) * 0,1А = 0,4 Вт.
Потраченная впустую мощность при 1А будет примерно (9В-5В) * 1А = 4 Вт.
Эффективность будет только 55% по сравнению с 80-95% эффективности для импульсного регулятора.

Вот пример части, выбранной наугад.
Еще несколько примеров здесь (установите разные флажки, чтобы уточнить поиск - я просто выбрал выход 5 В)

Я понимаю, что это довольно старая тема, но я заметил, что Murata Semiconductor делает DC / DC преобразователь, который является заменой микросхем серии 78xx! Серия OKI-78SR с 85% эффективностью и 3-контактным корпусом в стиле TO-220. http://www.mouser.com/ds/2/281/oki-78sr-56393.pdf