如何低成本把72V降压至5V?

一般的项目中,我们常接触到的电压等级更多的为:3.3V,5V,12V,24V。但是类似于蓄电池这些的电压能高达36V,48V,60V,72V。

那如何低成本把72V降压至5V(负载电流很小,且要求稳定性不高的情况下)

如下图1所示:

图1

要理解图1,我们要先温习一下射极跟随器的相关知识点,如下图2所示:

图2

图2就是常见的射极跟随器典型电路图,由图2中可以知道:

Ie=Vout/Re-------------公式1

三极管的放大倍数为β,则

Ib=Ie/β ------------------公式2

由公式1和公式2可求得:

Ib≈Vout/β*Re-------------公式3

接着求一下Rb上的压差URb

URb=Ib*Rb=Vout*Rb/β*Re-----------公式4

由图2可知:Vout=Vin-URb-Ube

Vout=Vin-(Vout*Rb/β*Re)-Ube ------公式5

换算可得:

Vout=(Vin-Ube)/(1+Rb/β*Re)--------公式6

最后我们举例验证一下,假设三极管的放大倍数β=100,Ube=0.6V

Rb=1K,Re=10K   代入公式6可得:

Vout=(Vin-0.6)/1+(1/1000)≈0.99(Vin-0.6)≈Vin-0.6

由计算的结果可以看的出来,Vout和Vin非常接近,实际中,按照理想状态,可以表示:Vout=1Vin   也就是电压增益接近1的意思,这就是“跟随”的由来。

 弄明白了射极跟随器的原理之后,再去分析图1就简单很多了,如下图3所示:

图3

由图3可以知道,Ub的电压由于D1稳压二极管的存在,电压保持在稳定的电压5.6V。三极管Q1的be电压Ube=0.6V,故输出Vout=Ub-0.6V≈5V。

稳压二极管的计算流程可以戳这里:

稳压二极管电路,你真的会算吗?(一)

由于输入电压高达72V,所以R1是不能省的,而且还需要注意电阻的功率,从而选择合适的封装,避免电阻发热量大导致电阻烧毁。

在实际的项目中,高输入的DC-DC芯片并不多,而且成本过高,在一些对成本比较苛刻的产品中,这个电路不失为一个不错的选择,但要注意的是:

(1)电阻R1和三极管承担了大部分电压,负载工作时发热会比较明显。

(2)在一些电池供电的场景下,静态功耗不能忽略,需要综合考虑。

好了,这章就先写到这吧!

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