Este é um circuito válido para o regulador de alta corrente de 12 a 5 volts? Preciso de aproximadamente 10 amperes. As DICA terão um enorme dissipador de calor.
A fonte é uma bateria de carro montada neste enorme robô R2D2.
voltage-regulator
Pål Thingbø
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Respostas:
Essa não é a topologia correta para o uso de transistores para aumentar a corrente de um regulador linear. Aqui está como é feito usando um único transistor para fornecer mais corrente:
Isso ainda mantém a tensão de saída bem regulada. No seu circuito, a queda BE dos transistores reduzirá a tensão de saída.
Em correntes baixas, há pouca tensão em R1, então Q1 permanece desligado. Quando a corrente de carga aumenta, a tensão em R1 aumenta, ativando Q1, que despeja mais corrente na saída. O regulador ainda está regulando, mas a corrente através dele deixará de aumentar em torno de 3/4 A neste caso, após o qual o transistor assume a maior parte da carga adicional.
Um grande transistor de potência com um grande dissipador de calor deve poder suportar sua corrente de saída de 10 A. No entanto, se você deseja espalhar o calor por vários transistores, não pode simplesmente adicionar mais deles em paralelo. A maneira de adicionar mais transistores é fornecer a cada um o seu próprio resistor emissor. Isso fornece um pequeno feedback negativo, de modo que, se um transistor estiver passando mais do que sua parte da corrente, a tensão no resistor emissor será maior, o que diminuirá a tensão do BE, o que diminuirá a corrente no resistor.
Aqui está um exemplo com 3 transistores externos que absorvem a maior parte da carga atual, enquanto o regular está fornecendo a regulação:
Esta é basicamente a mesma idéia de antes, mas cada transistor possui seu próprio resistor emissor. O R1 também foi aumentado um pouco para garantir que haja uma abundância de acionamento básico disponível para os três transistores e para compensar a queda de tensão adicional nos resistores de emissor. Ainda assim, R1 é maior do que precisa neste exemplo. No entanto, você tem bastante tensão disponível, portanto, deixar um pouco mais de resistor não é problema.
Lembre-se da dissipação dos resistores. Digamos que, para explicar um pouco de desequilíbrio e alguma margem, queremos que cada transistor seja capaz de lidar com 4 A. Isso é 400 mV no resistor do emissor, mais 750 mV ou mais na queda de BE, para um total de 1,15 V que precisa atravessar R1 na corrente máxima. Isso significa que ele dissipará 660 mW, por isso precisa ser pelo menos como resistor de "1 W".
Cada resistor emissor deve ser capaz de dissipar com segurança (4 A) 2 (100 mΩ) = 1,6 W. Esses devem ser pelo menos resistores de "2 W".
Tudo isso dito, eu concordo com Wouter no sentido de que esta é a maneira errada de resolver seu problema geral. A regulagem linear de 12 V para produzir 5 V será mais problemática e muito mais dispendiosa do que um comutador. No entanto, a maneira real de resolver isso é recuar alguns níveis e repensar no nível do sistema. Executar muitas coisas de alta corrente a 5 V a partir de uma bateria de 12 V faz pouco sentido. Você deve encontrar motores que funcionem a 12 V, na verdade com mais facilidade do que aqueles que operam a 5 V nesse nível de potência. Você precisará fornecer apenas 5 V para a lógica de controle, que controla comutadores que habilitam energia para os dispositivos de 12 V. Ou ainda é possível usar dispositivos de 5 V com uma unidade PWM adequada para ligar e desligar os 12 V com rapidez suficiente para que os dispositivos vejam apenas a média de 5 V.
Deve haver várias boas opções no nível do sistema, nenhuma das quais inclui desperdiçar 70 W como calor para acionar motores de 5 V a partir de 12 V.
Descrevi como criar um regulador linear de corrente mais alta a partir de um transistor externo e de algum transistor externo para documentar como fazê-lo corretamente, mas isso não deve realmente fazer parte da sua solução geral.
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Várias observações, em ordem aproximada de importância:
Se você realmente deseja criar algo parecido com isto: existem circuitos padrão para isso que usam um transistor de potência PNP ou vários com resistores de balanceamento de carga.
Alguém acha que você acertou é que será mais fácil resfriar o sistema com vários transistores, porque seus Rth jc (1 C / W cada) estão em paralelo. Para o TIP35 (com diferença de temperatura de 70 W e 140C), seria necessário um Rth total de 2C / W, portanto, um dissipador de calor de 1C / W. Com 3 em paralelo, você precisaria de um dissipador de calor de 1.6C / W. Ainda é grande, mas não tão grande quanto 1C / W. (Observe que, na prática, o 140C pode ser muito alto, portanto, você precisará de 1C / W de qualquer maneira).
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Com as informações adicionadas:
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Fuga térmica, isso está errado. Você supõe erroneamente que os transistores são iguais, mas na prática eles não são.
O transistor que transporta um pouco mais de corrente aquece um pouco mais do que os outros, resultando em um aumento adicional da corrente e no aquecimento ainda mais. Um transistor acabará tendo a maior parte da carga.
Para resolver isso, você pode adicionar pequenos resistores de emissor que causarão feedback e equalizarão as correntes nos ramos.
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Prefiro um comutador a um regulador linear funcionando tão quente que você não pode tocá-lo, mas não consegui encontrar nenhum regulador em um pacote com as especificações necessárias (12v a 5v @ 10A). Tudo o que parece disponível parece ser de montagem em superfície, em pacotes definitivamente não amigáveis para trabalhar (pinos ocultos na parte inferior, QFN e outros).
Não sei qual é o seu orçamento, mas encontrei este conversor de 12v para 5v DC-DC que fará 10A. (A entrada pode realmente variar de 10v a 14v.)
Custa menos de US $ 15 na Digi-Key, muito melhor que o anterior (US $ 65).
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