Reguladores lineares como o 7805 são ineficientes e, mais ainda, quando a tensão de entrada é maior. Funciona como um resistor variável, que varia seu valor para manter a tensão de saída constante, aqui 5V. Isso significa que a corrente consumida pelo seu circuito de 5V também flui através desse resistor variável. Se o seu circuito dissipa 1A, a dissipação de energia no 7805 será
P=ΔV⋅I=(9V−5V)⋅1A=4W
4W em um único componente é bastante, os 5W em seu circuito provavelmente serão distribuídos por vários componentes. Isso significa que o 7805 precisará de um dissipador de calor e isso costuma ser um sinal ruim: muita dissipação de energia. Isso será pior com tensões de entrada mais altas e a eficiência do regulamento pode ser calculada como
η=POUTPIN=VOUT⋅IOUTVIN⋅IIN=VOUTVIN
desde .
Portanto, neste caso, ou 56%. Com tensões de entrada mais altas, essa eficiência fica ainda pior. η = 5 VIOUT=IIN
η=5V9V=0.56
A solução é um regulador de comutação ou comutador, para abreviar. Existem diferentes tipos de comutador, dependendo da proporção . Se for menor que você usa um conversor buck .
Embora até um regulador linear ideal tenha baixa eficiência, um comutador ideal tem 100% de eficiência, e a eficiência real pode ser prevista pelas propriedades dos componentes usados. Por exemplo, há uma queda de tensão no diodo e resistência da bobina. Um comutador bem projetado pode ter uma eficiência de até 95%VIN/VOUTVOUTVIN
, como para a relação 5V / 9V fornecida. Diferentes taxas de tensão podem resultar em eficiências um pouco mais baixas. De qualquer forma, 95% eficiente significa que a energia dissipada no regulador é
PSWITCHER=(1η−1)⋅POUT=(10.95−1)⋅5W=0.26W
que é baixo o suficiente para não precisar de um dissipador de calor. De fato, o próprio regulador de comutação pode estar em um pacote SOT23, com os outros componentes, como SMDs de bobina e diodo também.