LDO, nebo měnič
Napájení na desce se dělá dvěma způsoby a rozhoduje mezi nimi jediné číslo: kolik voltů se má zahodit a při jakém proudu.
LDO je řízený rezistor
Lineární regulátor drží výstup tak, že mezi vstup a výstup vloží odpor, který sám nastavuje. Rozdíl napětí krát proud se změní v teplo. Účinnost je proto přesně poměr napětí a nedá se zlepšit ničím — ani lepší součástkou, ani lepším zapojením:
Z pěti voltů na 3,3 V to je 66 %; z dvaceti čtyř na 3,3 V je to 14 %, a zbylých 86 % je teplo v pouzdře velikosti nehtu.
Měnič neschovává napětí, spíná ho
Spínaný měnič nezahazuje rozdíl — vypíná. Cívka energii přebere během sepnutí a vydá během rozepnutí, a to, co se ztratí, jsou jen odpory a hrany. Účinnost proto na poměru napětí skoro nezávisí a bývá 85 až 95 %.
Co doopravdy rozhoduje, není účinnost, ale teplo. LDO z 5 V na 3,3 V při 200 mA ztrácí 340 mW — v SOIC-8 s θJA = 120 K/W to je 41 K ohřevu, tedy 66 °C. Tentýž LDO z 24 V při 500 mA ztrácí 10 W, což by dalo přes 1200 °C. Nespálí se proto, že by měl špatnou účinnost — spálí se proto, že to teplo nemá kudy odejít.
Kdy který
| situace | co | proč |
|---|---|---|
| 5 V → 3,3 V, do 300 mA | LDO | malá ztráta, žádné rušení, dva kondenzátory |
| analogové napájení za měničem | LDO | filtruje zvlnění měniče, potřebuje jen 0,3 V navíc |
| 24 V → 5 V, cokoli | měnič | LDO by zahodil 80 % výkonu |
| baterie, kde jde o výdrž | měnič | účinnost přímo prodlouží provoz |
| 3,3 V → 5 V | jen boost | LDO ani buck nahoru neumí |
Nejčastější zapojení na desce robota je ostatně obojí za sebou: měnič z 24 V na 5 V, kde se ušetří výkon, a za ním LDO na 3,3 V pro analogovou část, kde se ušetří zvlnění. Každý dělá to, v čem je dobrý.