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12 Vから5 Vへ降圧:三端子レギュレータかDC-DCか計算

三端子(7805、AMS1117)か降圧DC-DCか:発熱・効率・どちらを使うか。

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12 Vの電源から5 Vや3.3 Vを作る方法は2つあります。7805やAMS1117のような三端子レギュレータ(リニアレギュレータ)は余分な電圧を熱にして捨て、降圧DC-DCコンバータ(スイッチングレギュレータ)は高い周波数でスイッチングするのでロスが少なくて済みます。

入力電圧、出力電圧、回路の消費電流を入力すると、それぞれの発熱、効率、入力電流、三端子レギュレータに放熱板が必要かどうかがわかります。

使い方

  1. 入力電圧を入力します。車やACアダプターなら12 V、電池なら9 V、トラックや機械なら24 Vです。
  2. 出力を選びます。Arduino、USB、たいていのモジュールは5 V、ESP32、ESP8266、Raspberry Pi Picoは3.3 Vです。
  3. 回路の消費電流を入力します。わからなければ、小さなボードで100 mA、モジュールをいくつかつないだボードで500 mA、スマホの充電器やLEDテープなら1 A以上が目安です。
  4. おすすめを確認し、2つの方式の発熱を比べます。

分圧回路ではだめなの?

分圧回路で正しい電圧が出るのは、電流がほとんど流れないときだけです。回路が電流を流した瞬間に出力が下がり、負荷によって変わります。電源にするならレギュレータを使いましょう。回路が10 mAでも1 Aでも出力は一定に保たれます。

三端子レギュレータか降圧DC-DCか

三端子レギュレータは(Vin − Vout) × Iを熱として捨てます。12 Vから5 Vで0.5 Aなら3.5 Wで、放熱板なしの7805は焼けてしまいます。降圧モジュール(LM2596、MP1584)なら同じ2.5 Wをロス約0.3 Wで出せて、熱くなりません。

電流が小さいときや電圧差が小さいときは三端子のほうが有利です。安くて小さく、スイッチングノイズがないので、オーディオやアナログセンサーでは大事なポイントです。ただし電圧差(ドロップアウト)が必要で、7805は約2 V、AMS1117は約1.3 Vです。

よくある質問

12Vから5Vを作るには?

電流が小さければ(100 mA程度まで)、7805かAMS1117-5.0とコンデンサ2個で十分です。それ以上なら、LM2596やMP1584などの降圧モジュールを5 Vに合わせて使います。熱くならず、12 V側の電流も少なくなります。

7805に放熱板は必要?

発熱しだいです:(Vin − 5 V) × I。放熱板なしのTO-220パッケージの7805は約1.5 Wまで。12 Vからならおよそ200 mAです。それを超えるなら放熱板を付けるか、降圧DC-DCを使ってください。

ESP32用の3.3Vはどう作る?

5 V(USB)からならAMS1117-3.3で大丈夫です。ESP32のピーク電流は約500 mAで、発熱は約0.9 Wです。12 Vからなら3.3 Vに合わせた降圧DC-DCを使ってください。

抵抗で12Vを5Vに下げられる?

LED1個のような一定で小さな負荷だけです。直列抵抗や分圧回路は電流が変わると電圧を保てず、マイコンやモジュールは電流が常に変わります。レギュレータを使いましょう。

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