Reduciendo 12V a 5V

Question

DESCARGO DE RESPONSABILIDAD: No sé nada de ingeniería eléctrica, solo vi esto como la categoría más adecuada para mi pregunta.

Tengo un panel solar que está conectado a un interruptor de control (por falta de un mejor nombre), este interruptor de control tiene una conexión para una batería y una conexión para la salida. Tengo la batería conectada y está suministrando 12V - 12.8V a la salida.

Quiero conectar un extremo hembra USB a la salida. Pero sé que un puerto USB solo debería proporcionar alrededor de 5V.

Antes de tener el controlador y la batería, tenía el panel solar conectado directamente a las entrañas de un antiguo cargador de teléfono para encendedor de cigarrillos. Funcionaba muy bien. Pero cuando intenté conectar esa misma pequeña placa de circuito a la salida del controlador, simplemente provocó un arco eléctrico, así que la quité.

No tengo ni idea de qué estoy haciendo mal aquí. Conecté un medidor de voltaje a la salida y efectivamente, marcaba 12V. Conecté una luz LED y se iluminó muy brillante. Pero cada vez que conecto ese pequeño circuito, se produce un arco eléctrico y si conecto la placa de circuito del interior de un cargador de pared USB... Nada, no hay energía proveniente del puerto USB (medido con un medidor de voltaje).

Answer 1

El circuito más simple será usando un regulador de voltaje como LM7805. Estos reguladores son muy comunes.

Sin embargo, solo puede suministrar un máximo de corriente de 1A y también necesitarás un disipador de calor.

Es simple de construir: conecta el cable de 12V en el terminal más izquierdo del IC, mirando la inscripción y con los pines hacia abajo. Conecta la salida de 5V para el puerto USB en el pin más derecho. Conecta la tierra de tu fuente de 12V y de tu USB al pin del medio o al disipador de calor. También puedes agregar dos capacitores como:

De la hoja de datos de Fairchild.

Answer 2

Lo que necesitas para esta aplicación es un regulador de voltaje, para ser más precisos, un regulador de voltaje de reducción de paso.

Los reguladores de voltaje vienen en 2 tipos:

• Lineal
• Conmutación

Lineal:

Un regulador de voltaje lineal convierte tu voltaje disipando el excedente como calor. Lo que esto significa es que en tu aplicación el calor disipado es

(Voltaje de Entrada - Voltaje de Salida) * Corriente Suministrada = (12-5) * 1 = 7W!!!!

Esa es una gran cantidad de calor que necesitarás disipar, así que definitivamente necesitarás un disipador de calor y un buen flujo de aire para no quemar tu regulador.

Conmutación:

Ahora, un regulador de conmutación funciona cambiando estados, lo cual es mucho más eficiente y disipa mucho menos calor. Un regulador de conmutación es la mejor opción cuando tu consumo de corriente es alto.

Lo que recomendaría para tu aplicación es comprar una PCB de regulador de conmutación disponible comercialmente que tenga todos los componentes ya soldados, todo lo que necesitas hacer es conectar la fuente de alimentación, probar la salida hasta obtener 5V y alimentar tu dispositivo USB.

Otras Referencias:

• http://www.ti.com/lit/an/snva558/snva558.pdf
• https://www.sparkfun.com/products/9370
• http://www.aliexpress.com/item/10pcs-XL6009-DC-DC-Non-isolated-step-up-converter-replace-LM2577-dc-dc-module/1508297668.html (he usado esto personalmente y lo he encontrado bastante bueno)

Answer 3

Aunque un regulador lineal como el LM7805 puede ser suficiente, hay un par de cosas que deben tenerse en cuenta:

• La disipación de potencia podría ser alta, dependiendo de tus necesidades de corriente. A 1A, estarás disipando un poco más de 7W, lo cual, a menos que instales un disipador térmico, freirá tu regulador en poco tiempo.

• Incluso si nada está conectado al pin de 5V del regulador, habrá una corriente de fuga que eventualmente agotará tu batería, con el tiempo.

Si te preocupa el consumo de energía, puede que sea mejor usar convertidores DC-DC que puedes encontrar a precios muy bajos. Su eficiencia es bastante buena.

Asegúrate de cablear correctamente el puerto USB.

Además, incluso si tu cargador proporciona una salida de 5V limpia, no necesariamente todos los dispositivos podrán cargarse desde él. Algunos necesitan un cierto voltaje en sus pines D- y D+.