Problema de fuente de alimentación, caída de voltaje bajo carga

Tengo la placa de control de vuelo Ardupilot Mega (APM), que genera 4.8V. Quiero alimentar CC3200 MCU con él, que necesita al menos 3 V para un funcionamiento estable. Enciendo APM usando un módulo de alimentación conectado a una fuente de alimentación adecuada y puedo generar hasta 2 amperios para APM y todos los dispositivos periféricos conectados a él. Eso es mucho más que suficiente. Cuando CC3200 está operativo bajo tensión máxima, puede consumir hasta 200 mA.

Estoy haciendo un cambio de nivel en la línea de 4.8V, bajándolo a 3.3V usando dos resistencias de 220Ohm y 100Ohm conectándolas apropiadamente para formar un divisor de voltaje. 3.3V es la entrada de voltaje perfecta para la MCU, que bajo carga completa debería reducir el voltaje en quizás 0.1-0.2 voltios, lo cual es comprensible.

Sin embargo, cuando hago este divisor de voltaje usando las resistencias, mido el voltaje en el CC3200 y es 0.3V, en lugar de ~3.1V. Probé 2.2kOhm + 1kOhm con los mismos resultados. Probé con otro módulo (módulo bluetooth WiFi) el voltaje allí va a 2V, un poco mejor, ¡pero aún así es una caída de voltaje de 1.3! También intenté encender los LED y otras cosas del APM, pero en todos los casos, el voltaje cae mucho cuando se conecta una carga cuando se usa un divisor de voltaje para el traductor de nivel. No pasa nada con el CC3200, normalmente lo enciendo con 2 pilas AA. Pero preferiría alimentarlo desde el APM.

Pero, si enciendo el módulo WiFi Bluetooth sin cambio de nivel (puede manejar hasta 6 V), ¡el voltaje permanece casi perfectamente estable a ~ 4.8 voltios!

Este problema me ha estado preocupando. ¿No hay suficiente corriente para alimentar el dispositivo externo cuando se usan resistencias como divisor de voltaje (desafortunadamente no tengo otro dispositivo traductor de nivel para probar esta teoría)? No se me ocurre mucho más, pero no sé cómo asegurarme. Necesito la ayuda de personas más experimentadas y conocedoras. ¿Cuál podría ser la razón? ¿Lo que está mal? ¿Qué me estoy perdiendo? ¡Gracias de antemano!

Usar un divisor de resistencia como suministro no funciona, eso no los conecta correctamente. Calcule la caída de voltaje sobre sus 100 ohmios con un uso de corriente máxima de 200 mA: 20 V. ¡Los 100 Ohm querrán bajar 20V! Sea sensato y utilice un regulador lineal normal.
Como sugirió VSV Mani, los divisores de voltaje no funcionarán como reguladores de voltaje, ya que su impedancia de salida es ALTA. Si desea tomar más corriente de él, los divisores de voltaje deben tomar 4-5 veces más que la corriente real, entonces solo el voltaje es estable. Si las resistencias del divisor de voltaje son ~ 100 ohmios, la impedancia paralela es de 50 ohmios, por lo tanto, la corriente tomada por la salida debe ser inferior a 3.3*/5*50 = 13.2 mA (todo esto aproximadamente asumiendo 5 veces). Utilice el regulador paralelo LDO o Zenar.

Respuestas (3)

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Figura 1. Circuito abierto del divisor de tensión. Figura 2. Micro conectado en paralelo.

  • La figura 1 muestra el divisor de voltaje cuando se prueba descargado. Todo parece estar bien y se miden 3,3 V en los terminales del divisor.
  • La figura 2 muestra el divisor de voltaje cargado por el micro. El micro está representado por una resistencia de 33 Ω que pasaría 100 mA si se conectara a una fuente de alimentación estable de 3,3 V.
  • La combinación de R4 y R5 en paralelo es de unos 30 Ω (28,7 Ω).
  • Ahora nuestro punto medio divisor potencial dará 4.8 30 100 + 30 = 4.8 ⋅ 0.23 = 1.1 V

La moraleja de la historia es que un divisor de potencial no le dará un voltaje estable bajo condiciones de carga cambiantes, como un micro cuyos requisitos de corriente variarán con el tiempo. Necesitas usar un regulador de voltaje.

el divisor de resistencia no funciona porque tiene una resistencia de fuente demasiado alta = alrededor de 100 ohmios. el concepto de resistencia dinámica es importante aquí e intente usar un diodo para reducir el voltaje en 0,7 V. Necesitaría dos diodos ya que la caída requerida es de 4.5 a 3.3 o aproximadamente 1.2V. los diodos tienen una resistencia dinámica mucho menor que 1 ohm cuando se usan con corrientes de 25 mA o más. Si está interesado en saber sobre la resistencia dinámica, aquí están los datos. Es cambio en voltaje / cambio en corriente. La resistencia dinámica de un diodo es de 26 ohmios a 1ma [Se gray y meyer]. ¡Es por eso que un zener es mucho mejor que un divisor de voltaje! Los Zeners tienen una resistencia dinámica de alrededor de 10 a 15 ohmios. Entonces, si tiene 15 V y quiere 5 V, no use un divisor de voltaje, use un zener de 10 V en serie que puede bajar los 10 V. el diodo tiene una caida de 600mV a 1ma, 660mV a 10mA y 720mV a 100mA. Tiene una resistencia dinámica decreciente de 26,2.6 y .26 a 1mA, 10mA y 100mA respectivamente. por lo tanto, es mucho mejor que un divisor de voltaje cuando tiene que bajar los voltajes. use un 1N4007 {dos en serie} para su caída de 1.2 de 4.5 a 3.3

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Hice exactamente lo que dijiste. Afortunadamente tenía diodos 1N4007. Puse 2 en serie y el resultado fue perfecto! ¡Gracias!

Echa un vistazo a los convertidores de dinero. En su aplicación, necesita ahorrar la mayor cantidad de energía posible. Otra opción es usar un regulador lineal, sin embargo, que consumirá energía bajando el voltaje convirtiéndolo en calor, lo cual no es favorable. Este divisor de voltaje de cadena de resistencia requerirá mucha energía. Desea conservar todo lo que pueda si está volando un dron.

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