Tengo dos componentes separados, uno de los cuales necesita una fuente de alimentación de 5V 500mA-1A, el otro necesita una fuente de alimentación de 12V 5A. ¿Hay alguna manera de combinar una sola fuente de alimentación de alguna manera para que sólo tenga que enchufar una cosa en la pared con el fin de alimentar ambos componentes?
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
Sí, utiliza una entrada de 12VDC (>6,5A o más), y luego regúlala a 5V para la sección de baja tensión.
Puede utilizar un simple regulador lineal fijo como un LM7085 para esto, o para una mejor eficiencia utilice un regulador buck como el TL2575 (muchas más opciones aquí ).
EDIT - más detalles sobre la diferencia entre las opciones de reguladores lineales y de conmutación.
Con un regulador lineal, baja y regula la tensión simplemente disipando la diferencia en forma de calor.
Por ejemplo en tu caso de 12V de entrada y 5V de salida a 1A, la disipación será:
(12 - 5) * 1A = 7W (como Steven también calculó en su respuesta)
¿Necesitamos un disipador? ¿Cuánto se calentará el regulador?
En la hoja de datos del LM7805, la resistencia térmica de la unión al aire (Rθja) se indica como 65°C/W. Esto significa que por cada vatio disipado, la temperatura de la unión aumentará 65°C por encima de la temperatura ambiente.
Así que a 7W, obtenemos 7 * 65°C = 455°C = ¡demasiado calor! (el regulador se apagará a unos 150°C para protegerse)
La temperatura máxima absoluta antes de que se produzcan daños es de 150°C, y la temperatura máxima de funcionamiento es de 125°C, por lo que se necesitaría un disipador de tamaño razonable para mantener la temperatura dentro de los límites.
Para calcular el disipador necesario, se toma el valor nominal de la unión a la carcasa (Rθjc), se suma al valor nominal de la carcasa al disipador (Rθc-hs) y el valor nominal del disipador al aire (Rθhs). Aquí tienes una introducción a la selección del disipador: Fundamentos del disipador térmico
Un regulador de conmutación es una historia diferente. Los reguladores de conmutación regulan transformando la potencia en lugar de disiparla (como un transformador).
Si ignoramos por un momento las pequeñas ineficiencias y asumimos el 100%, sabemos que la potencia de entrada debe ser igual a la de salida.
Así que si la tensión de entrada = 12V, y la tensión de salida es igual a 5V y tiene que ser de 1A, sabemos que se necesitan 5W de potencia en la salida.
Con esta información podemos calcular la corriente en:
5W / 12V = 417mA.
Ahora añadamos la ineficiencia (digamos el 88%, de la hoja de datos del TL2575 enlazada anteriormente) y calculemos:
5W / 0,88 = 5,68W en la entrada
5,88W / 12V = 473mA de corriente de entrada
5,68W - 5W = 680mW disipados en forma de calor.
¿Y el disipador?
El TL2575 tiene una resistencia térmica de 31,8°C/W, por lo que:
31,8 * 0,68 = 21,62°C de aumento sobre el ambiente.
Si la temperatura ambiente es de 20°C, la temperatura será de 41,62°C.
Incluso a 50 °C de temperatura ambiente, estaríamos dentro de los límites de funcionamiento.
Así que puedes ver que usar el regulador de conmutación en este caso tiene sentido. Puedes optar por un módulo "listo para usar" como en la respuesta de Steven, o construir el tuyo propio usando algo como el CI TL2575 enlazado arriba. La hoja de datos tendrá algunos circuitos de ejemplo para ayudarte (ten en cuenta que un "regulador buck" es un tipo de regulador de conmutación que reduce la tensión. Un "regulador boost" es un regulador de conmutación que eleva la tensión)
lillq
Puntos
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Oli menciona una alimentación de 12 V y 6,5 A. Los 6,5 A son los 5 A que necesitas para los 12 V + 1 A para los 5 V + 500 mA de margen. El 1 A para los 5 V es necesario si se utiliza un regulador lineal como el LM7805 que menciona Oli. Eso suministrará 5 V x 1 A = 5 W a su carga, pero también disipará (12 V - 5 V) x 1 A = 7 W por sí mismo.
A regulador de conmutación provocará una disipación de energía mucho menor.
En lugar de perder 7 W en el LM7805 puedes perder, por ejemplo, 0,88 W si la eficiencia es del 85 %. No hará mucho en su consumo total de energía; bajará de 72 W a 66 W, o una ganancia de sólo el 9 %, pero no necesitará un disipador para el regulador de 5 V.
