Регулятор напряжения неправильно себя ведет при определенных условиях

Ладно, ребята, это меня сбило с толку. Возьмите эти две схемы:

введите описание изображения здесь

Типичные вещи; Питание идет на + шину, GND на - шину. Это источник питания 19 В. Он проходит через регулятор напряжения (рассчитанный на 35 В, 1 А), выходной контакт проходит через нагрузку и возвращается к земле.

Теперь в схеме слева, взяв мультиметр и измерив напряжение между положительной и отрицательной шиной (общее напряжение), получим 19 В. Измерение от А до В (выходной контакт регулятора напряжения до отрицательной клеммы) дает 5В.

Теперь замените этот резистор другой нагрузкой: Raspberry Pi. Он подключен правильно (т.е. правильно преобразован в USB, он должен работать от 5В).

В схеме справа измерение напряжения между положительной и отрицательной шинами дает 19 В. Измерение от A до B, выходной контакт до конца дает 2,5 В.

Это просто так. Raspberry Pi даже не включается. Выньте его и снова вставьте резистор, вы измеряете 5 В на выходном контакте.

Это неисправный регулятор? Или я чего-то не понимаю?

P = (Vin - Vout) * Iload = (19 - 5) * 0,5 = 7 Вт (по крайней мере, при условии, что Pi потребляет 2,5 Вт)

Ответы (2)

Первое замечание : Развязывающие конденсаторы должны быть подключены как на входе, так и на выходе стабилизатора, как можно ближе к контактам, соединяющим шину заземления. Без них, скорее всего, регулятор будет колебаться на выходе.

Обратите внимание, что наблюдаемое вами выходное напряжение составляет ровно половину ожидаемого выходного сигнала, что указывает на то, что выходное напряжение колеблется между 5 и 0 Вольт. Вольтметр постоянного тока не улавливает колебания, а только результирующее среднее напряжение. Это покажет осциллограмма.

Второе наблюдение : несмотря на то, что регулятор рассчитан на 1 ампер, а нагрузка, вероятно, рассчитана на гораздо меньшую нагрузку, это не учитывает импульсный ток, необходимый плате Raspberry Pi при запуске. Этот скачок, скорее всего, заставляет регулятор включить защиту от перегрузки по току, и это может быть одной из вероятных причин колебаний.

Резистор, с другой стороны, представляет собой пассивную нагрузку, которая будет нести по существу постоянный ток как при запуске, так и позже. Следовательно, нет неожиданного всплеска тока, способного дестабилизировать регулирование.

Добавление подходящего большого развязывающего конденсатора на выходную ветвь регулятора также поможет гасить скачки нагрузки на регулятор, поэтому вполне возможно, что регулятор и ваш Pi стабилизируются. Если нет, вам может понадобиться регулятор с более высоким номиналом, чтобы справиться с перенапряжением и потребностями рабочего тока вашей системы.

Заключительное наблюдение: некоторым линейным регуляторам для стабильного регулирования требуется базовый минимальный ток нагрузки. Этого можно достичь за счет сопротивления нагрузки рядом с выходным развязывающим конденсатором (параллельно ему) — используемое сопротивление будет рассчитываться так, чтобы едва потреблять требуемый минимальный ток нагрузки. Хотя это, вероятно, не проблема в вашей схеме, полезно знать и решать, основываясь на информации в техническом описании регулятора.

Отличный ответ. Самое высокое энергопотребление на RPi, безусловно, будет во время запуска, когда загружается встроенная ОС. Если вы используете RPi Model B, постоянный ток может достигать 750 мА, но пиковое значение будет значительно выше. В вики есть хорошая статья о самодельных блоках питания RPi, если хотите взглянуть. Большинство успешных рассчитаны на 1,5А или 2А.
Я не думаю, что при запуске будет такой большой всплеск, так как многие телефонные адаптеры, рассчитанные только на 750 мА, довольно хорошо работают с Pi. Скорее всего, это больше связано с тем, что Pi действует как нагрузка с постоянной мощностью (потребляя больше тока при более низком напряжении), а не как нагрузка с постоянным сопротивлением (например, резистор).
@Madmanguruman Телефонные адаптеры используют регулировку в режиме переключения, часто с поцикловым ограничением тока на частоте переключения. Кроме того, будет развязка выходных ветвей. Схема OP представляет собой 3-контактный (предположительно) линейный регулятор, в котором отсутствуют конденсаторы.
@AnindoGhosh Посмотрите на мой профиль. Я знаю, что такое импульсный регулятор. Пусковой импульс обычно создается зарядкой конденсатора в нагрузке или нагрузками с постоянной мощностью, потребляющими большой ток при низком входном напряжении. Я сомневаюсь, что Pi потребляет значительно больше, чем его максимальный установившийся ток, который является определением «броска».
@Madmanguruman Хороший профиль.
Спасибо! Обязательно добавлю конденсаторы по даташиту.
@Madmanguruman Мне наконец удалось одолжить RPi и проверить пусковой ток. На мгновение он достигает 1,21 ампера , а затем снижается до гораздо более разумных 280 мА, когда на нем ничего не работает и нет периферийных устройств.
Как долго на мгновение, из любопытства? Мне интересно, действительно ли это потребление ЦП (> сотни миллисекунд) или это зарядка конденсаторов.
@Madmanguruman Почти наверняка конденсаторы. Это минимальное измерение курсора в моем прицеле, то есть менее 1 миллисекунды.

Помимо развязывающих колпачков, упомянутых в другом ответе, обратите внимание, что регулятор должен рассеивать:

п знак равно U × я знак равно ( 19 В − 5 В ) × 0,75 А знак равно 18 Вт

Стандартный TO-220 7805 без большого радиатора уйдет в тепловое отключение.

Следует проверить таблицу данных для макс. рассеивание мощности, но я должен бежать.
Да. Плакат не хочет использовать значительную часть усилителя при 5 В, понижая его с 19 В с помощью линейного регулятора. Это работа для импульсного регулятора.
Я думаю, что это было проблемой. Попытка сделать это с источником питания 9 В вместо 19 В не приводит к возникновению проблемы. Большое спасибо за вашу информацию; Я провел некоторое исследование переключающих регуляторов и теперь понимаю, почему они полезны в этой ситуации.
Регулятор напряжения неправильно себя ведет при определенных условиях
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v