Делитель напряжения
Выходное напряжение, коэффициент деления, ток и мощность резистивного делителя по R1 и R2.
Формула делителя напряжения
Делитель — это два резистора, включённых последовательно. Входное напряжение распределяется между ними пропорционально сопротивлениям, а выход снимают с нижнего плеча:
Uвых = Uвх × R2 / (R1 + R2)
Отношение R2 / (R1 + R2) называют коэффициентом деления. Ток через делитель: I = Uвх / (R1 + R2), мощность: P = Uвх² / (R1 + R2).
Пример
Вход 12 В, R1 = 10 кОм, R2 = 4,7 кОм. Коэффициент деления: 4700 / 14700 = 0,32. Выходное напряжение: 12 × 0,32 = 3,84 В. Ток через делитель — около 0,82 мА, мощность — около 0,01 Вт.
Типичные применения
- Измерение напряжения. Делитель понижает напряжение до безопасного уровня для АЦП микроконтроллера.
- Опорное напряжение. Смещение рабочей точки транзистора или задающий уровень для компаратора.
- Подстройка. Верхнее плечо заменяют подстроечным резистором, чтобы регулировать выход в нужном диапазоне.
Ограничения
Главный недостаток — зависимость от нагрузки. Если подключить потребитель параллельно R2, его сопротивление уменьшится, и выходное напряжение просядет. Чтобы этого избежать, ток делителя делают минимум в 10 раз больше тока нагрузки.
Второй момент — потери. Делитель постоянно потребляет ток, даже когда нагрузка отключена. Для батарейных устройств это важно: номиналы в сотни килоом снижают расход, но повышают чувствительность к помехам и входному сопротивлению измерителя.
Расчёт для постоянного тока и идеальных резисторов. Для переменного напряжения учитывайте частоту и паразитные ёмкости.
Частые вопросы
Как рассчитать делитель напряжения?
Выходное напряжение снимают с нижнего плеча: Uвых = Uвх × R2 / (R1 + R2). Например, при 12 В, R1 = 10 кОм и R2 = 4,7 кОм получится 3,8 В.
Почему выходное напряжение падает при подключении нагрузки?
Нагрузка включается параллельно R2 и уменьшает его сопротивление, поэтому коэффициент деления меняется. Чтобы просадка была небольшой, ток делителя должен быть в 10 и более раз больше тока нагрузки.
Какие номиналы резисторов выбрать?
Обычно берут от 1 до 100 кОм. Слишком большие номиналы дают ошибку из-за входного сопротивления измерителя, слишком малые — лишний расход тока и нагрев.
Можно ли использовать делитель для питания устройства?
Только для маломощных цепей вроде опорного напряжения АЦП. Для питания нагрузки нужен стабилизатор или преобразователь: делитель не держит напряжение под нагрузкой и тратит энергию.
Как посчитать делитель для 5 В из 12 В?
Нужен коэффициент 5 / 12 = 0,417. Подойдут R1 = 10 кОм и R2 = 7,15 кОм; из ряда E24 берут 6,8 или 7,5 кОм, тогда выход будет 4,9 или 5,1 В.