Стабилитрон против линейного регулятора для выхода 5 В 100 мА

Размещение одного стабилитрона 5V1 с резистором не является хорошей идеей.

Стабилитрон-транзисторный регулятор: состоит из стабилитрона 5V6 (500 мВт или даже меньше), NPN-транзистора серии BD (например, BD241 или BCP56), 1 или 2 резисторов и 2 электролитических и 2 керамических конденсаторов.

Линейный регулятор L7805 или AMS1117-5: должен быть в корпусе TO-220 или D²PAK. Даже не пробуйте ТО-92. Конечно, вам нужно как минимум 2 электролитических и 2 керамических (100n или около того) колпачков.

В любом случае рассеиваемая мощность элемента регулятора (мощный транзистор в варианте 1, L7805 или AMS1117-5 в варианте 2) будет не менее

Почему бы вам не попробовать простое зарядное устройство для мобильного телефона?

Использование серии R с воздушным охлаждением перед регулятором для снижения Vin до предельного уровня при максимальном значении I снижает рассеяние регулятора до значения Vheadroom x Imax.
Резистор на 2 Вт номинально будет в порядке (рассеивание менее 50%), но в зависимости от доступной комнаты керамическая капля на 5 Вт будет очень кстати.

Насколько сложно «спроектировать» резистор? Давай выясним.

То, что делает резистор, излучает часть тепла, а не регулятор, но общее количество тепла одинаково, верно? –

Да.
Общее максимальное отходящее тепло равно (Vin-Vout) x Imax.
НО резисторы с воздушным охлаждением, рассчитанные намного больше, чем вы рассеиваете, дешевы и распространены и позволяют свести рассеивание регулятора до минимума, поэтому используемый радиатор и / или корпус могут быть менее значительными.

Резисторы, рассеивающие значительную мощность, должны работать с максимальной мощностью значительно ниже их номинальной мощности для надежности. Здесь у вас есть 700 мВт макс. Регулятор нуждается в НЕКОТОРОМ запасе, скажем, 500 мВт в резисторе макс. Таким образом, резистор на 2 Вт, вероятно, будет в порядке, НО Если комната и т. Д. Не проблема, я бы использовал керамический блочный резистор на 5 Вт - дешевый и распространенный.

fyi керамические блочные резисторы мощностью 5 Вт около 0,20 долл. США за штуку и металлопленочный резистор мощностью 2 Вт 47 Ом около 0,03 долл. США за штуку. Я прав, стремясь к 47 Ом? для керамики, похоже, ограничены 22, 47 и 75 Ом.

Цель состоит в том, чтобы распределить тепло наиболее мягко.
Во-первых, вы ДОЛЖНЫ взять максимальное потребление тока КОГДА-ЛИБО и максимальное значение Vin.
Если Imax обычно составляет 100 мА, но иногда на 100 или 120 мА больше, чем очень кратковременно, тогда используйте наихудший случай, если только это не будет достаточно коротким периодом, чтобы не иметь теплового значения.

Затем посмотрите на питание 12 В - регулируется ли оно на 1%, или на 5%, или на 10%, или ???.
Кратковременный всплеск при запуске не имеет термического значения (вероятно), но если в худшем случае он может достигать 10%, то это то, что нужно использовать.
Скажем, в худшем случае это 13 В и 120 мА (вероятно, высокий).
Если vout = 5 В, то вам придется иметь дело с (13–5 В) x 120 мА
= 8 * 120 мА = 960 мВт тепла.
Если бы это было 12 В и 100 мА, то тепловыделение = (12-5) x 100 мА = 700 мВт,
поэтому 13 В / 120 мА было бы примерно на 35% больше тепла, если бы оно применялось.

Затем посмотрите на бортовой регулятор. Какой Vmin требуется в худшем случае при максимально возможном токе? Некоторые регуляторы безопасно допускают «запас» 1 В или меньше, в то время как некоторым может потребоваться от 2 до 3 В. Скажем, это был современный LDO и разрешите 2V. Таким образом, минимально возможная максимальная мощность регулятора составляет 2 В x 120 мА = 240 мВт. Тогда резистор МОЖЕТ понизить входное напряжение регулятора в пределах 2 В от 5 В = 7 В. Теперь вам нужна МИНИМАЛЬНАЯ шина 12 В для расчета резистора, поэтому запас поддерживается на уровне 12 В_min_level. Скажем, это всегда не менее 12В.
Таким образом, сопротивление резистора может быть R = V/I = (12-7)/120 мА = 41,666 Ом.
Вы можете использовать меньше, но не больше, чтобы сохранить запас 2 В.
Если Imaxpossible = 100 мА, тогда Rmax = (12-7)/100 мА = 50 Ом, поэтому 47R в порядке.
Теперь взгляните на регулятор - в худшем случае выше 240 мВт все в порядке с радиатором и т. д.
Если он легко справляется с этим, то все в порядке.
Но если будет слишком жарко, вам понадобится дополнительный радиатор или внешний регулятор.
Эти 240 мВт были основаны на наихудшем случае 120 мА и допуске на отключение 2 В - и они МОЖЕТ быть намного ниже. Итак, наконец, рассчитайте Rexternal на основе всего вышеперечисленного

3 цента за металлическую пленку мощностью 2 Вт звучит очень дешево в США. Достаточно легко в Китае. Здесь рассеяние R составляет максимум 960 мВт на основе вышеизложенного и, возможно, ниже. Рассчитайте фактические цифры для наихудшего случая. Не существует жесткого правила относительно того, насколько резистор может быть близок к его номинальной мощности, и теоретически 100% - это нормально, НО взгляд на техническое описание может показать, что этот рейтинг предназначен только для невозможных условий воздуха и т. д. Поэтому ВНИМАТЕЛЬНО изучите техническое описание и корпус и т. д. Я бы постарался не использовать резистор выше 50% от его допустимых номиналов в данном приложении, а чем ниже, тем лучше.
Использование резистора 5 Вт при мощности менее 1 Вт дает мне ощущение комфорта.
Использование 2 Вт после рейтинга для условий РЕЗИСТОР (например, может быть 3 Вт номинал) при приближении к 1 Вт в устойчивом наихудшем случае оставило бы меня гораздо менее комфортным.
Выполнимо? Конечно.
Надежный? Вероятно.
Мудрый? Вам платят за звонки? :-).

Пожалуйста, предоставьте ссылки на соответствующие резисторы, если таковые имеются.