如何將電源適配器5v降為3v?

我心飛翔67006504


根據提問者的要求,怎麼將輸出為5V的電源適配器改為3V輸出?直流電源DCDC降壓,可實現的方法很多,下面列舉幾種比較常用的例子供大家參考。

▲電源適配器內部

(1)串聯2~3個整流二極管,整流二極管的壓降0.7V左右,電流較大時可達1V左右,因此,根據負載情況串聯2~3個整流二極管完全可以滿足要求。這種方法比較簡單,不需要過多的更改電路設計,只需串聯2~3個整流二極管即可,可根據負載電流的要求尋找合適的整流二極管,比如1N4007最大工作電流為1A,1N5408最大工作電流為3A。但是這種方法輸出電壓穩定性不高,容易受到負載電流的影響,只能運用於負載對電源電壓要求不高的場合。

▲整流二極管

(2)串聯限流電阻,根據負載電流的情況串聯合適的電阻,使電阻的壓降為2V即可,R=2V/I,其中I為負載電流。此方法只能適用於負載電流小且較穩定,而且負載對電壓穩定性要求不是很高的場合。若負載電流100mA,則串聯20Ω的電阻即可,電阻的功率P=U^2/R=2*2/20=0.5(W);若負載電流1A,則串聯2Ω的電阻即可,電阻的功率P=U^2/R=2*2/2=2(W)。特別注意:限流電阻阻值滿足的同時,一定要考慮電阻的功率,否則容易忽略電阻的功率而導致電阻功率過大而過熱燒燬。

(3)使用DCDC電源芯片降壓,這類芯片比較多,有線性電源芯片LM317、AMS1117-ADJ等,這類芯片效率較低;也有開關電源芯片LM2596、LM2577、TPS5410、PL5900-ADJ等,這類芯片轉換效率較高。

下面以PL5900為例,PL5900是高效同步整流DCDC降壓芯片,該芯片的轉換效率可達90%左右,輸入電壓範圍2.5V~5.5V,輸出電壓值有固定:1.2V、1.5V、1.8V、3.3V和ADJ(可調)5種規格,最大輸出電流700mA,SOT23-5封裝(封裝很小巧),其原理如下圖所示。

▲PL5900原理圖

其輸出電壓公式為:VOUT=0.6V*[1+(R1/R2)],要求輸出為3V,將VOUT=3V代入公式可得0.6V*[1+(R1/R2)]=3,求得R1/R2=4,選擇合適的R1、R2阻值即可,比如可選取R1=1.2KΩ,R2=300Ω或R1=12KΩ,R2=3KΩ等。

▲SOT23-5封裝

(4)直接調整電源適配器內部電路,這一方法比較美觀,但是實現難度較大,需要這方面的專業技術人員才有可能完成。需要了解適配器的內部原理才行,若適配器是由7805穩壓輸出的簡易電源,可將7805更換為LM317,適當調整一下電路使輸出為3V即可;若為下圖所示的反饋穩壓開關電源電路,可更換光耦旁邊的穩壓二極管即可,現為4.1V的穩壓管,更換為2V左右的穩壓管即可實現3V電壓輸出,非常方便。更換完成後需經過實驗測試合格才能正常使用(必須帶載測試)。

▲電源適配器原理

總結:DCDC電源變換的方式有很多種,本人提供了以上幾種比較常用的方法,供大家參考。若是非專業人士或對適配器內部電路經驗不足者最好不要嘗試更改適配器內部電路,適配器內部前端有高壓部分,對於非專業人士來說相當危險。若是有一定專業知識的電子愛好者,不妨可以試一試,但是要注意安全,最好在具有短路跳閘等保護電路中進行,發生意外時能夠斷電保護。

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技術閒聊


想將電源適配器輸出的5V電壓降為3V,方法很簡單,可以採用現在常用的低壓差穩壓集成電路LM1117來實現。

▲ 上圖為LM1117 5V轉3V穩壓電路圖。

LM1117是美國國家半導體公司生產的一款低壓差三端穩壓集成電路,其最高輸入電壓為15V,輸出電壓分為固定版和可調版。固定版的可以輸出1.2V、1.5V、1.8V、2.5V、3.3V和5.0V這幾種電壓。可調版的輸出電壓可在1.25~13.8V之間調整。該IC的最大輸出電流為800mA。在輸出電流為800mA時,其最大壓差為1.2V。圖中,輸出電壓的計算公式為:Vout=1.25(1+R2/R1)。由於LM1117的Adj端的電流Iadj僅50μA,故IadjR2可以忽略不計。可見,只要改變R2阻值即可獲得3V的輸出電壓。



▲ TO-220封裝的LM1117adj的外形。

▲ TO-263封裝的LM1117的外形。

LM1117的最大壓差為1.2V,也就是說,只要輸入電壓高於輸出電壓1.2V,該穩壓IC即可輸出3V的穩定電壓。本電路若採用LM317,將無法輸出3V的穩定電壓。因為LM317正常工作時,最小壓差也得3V,若小於此值,LM317內部電路將無法正常工作,輸出電壓也會不穩定,會隨輸入電壓變化而變化。

順便說一下,若採用串聯二極管的方法來獲得3V的穩定電壓,是不可能的。因為二極管是一個非線性元件,其正向壓降會隨流過該二極管的正向電流的變化而變化,這樣負載電流變化時,輸出電壓也會變化,所以這種方法無法保證輸出電壓是穩定的3V電壓。


▲ AMS1117降壓電源模塊。

現在市場上還有一種採用AMS1117(其應用電路及參數與LM1117基本一樣)構成的成品降壓電源模塊,這種模塊輸出電壓大都為固定的,最常用的就是3.3V和5.0V的,輸出3V電壓的不常見。


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將5V轉化為3V需要用到降壓IC,最常用的IC是AMS1117系列,該系列有固定輸出版本和可調輸出版本,固定輸出版本有2.5V、3.3V、5V等,而要輸出3V的話需要用到ADJ版本,通過兩個外接電阻來調節。AMS1117-ADJ的電路原理圖如下圖所示。

該芯片輸出電壓紋波低、波形平滑,在單片機電路中應用廣泛,只需要使用幾個濾波電容即可,外圍電路簡單,佔用空間較小。最大輸入電壓為15V,輸出電流最大可到1A,內置1.25V的參考電壓,通過兩個外接電阻即可調節輸出。輸出電壓計算公式為:

Vo=1.25×(1+R205/R204),輸出為5V的話,只需要R205/R204的比值為1.4即可,所以可以選擇470R和330R的電阻作為輸出電壓調節電阻。

其常用封裝有SOT223、SOT89以及TO220等,如上圖所示。

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