Обновлено:

Расчет делителя напряжения онлайн

Ситуация знакома каждому радиолюбителю: нужно с 12 В аккумулятора получить 5 В для питания микроконтроллера или снизить сигнал с датчика до уровня, безопасного для входа АЦП. Вместо сложных стабилизаторов часто проще собрать резистивный делитель напряжения – схему из двух резисторов, которая работает по закону Ома.

Ниже – полный разбор принципа работы, точные формулы расчета и интерактивный калькулятор, который мгновенно подберет номиналы или рассчитает выходное напряжение.

Как работает делитель на резисторах

Делитель состоит из двух последовательно соединенных резисторов (R1 и R2), подключенных к источнику напряжения Uвх. Точка между ними дает выходное напряжение Uвых, которое пропорционально отношению сопротивлений.

Ток через делитель определяется суммарным сопротивлением:

\[ I = \frac{U\_{вх}}{R1 + R2} \]

Напряжение на резисторе R2 (выходное) находится по закону Ома:

\[ U*{вых} = I \times R2 = \frac{U*{вх} \times R2}{R1 + R2} \]

Это основная формула. Если знаете Uвх, R1, R2 – подставляете и получаете результат. Но на практике чаще нужно обратное: подобрать резисторы под заданное Uвых.

Онлайн-калькулятор делителя напряжения

Калькулятор выполняет три типа расчета: по известным сопротивлениям находит Uвых, либо подбирает R1 или R2 под требуемое выходное напряжение. Дополнительно отображается мощность, рассеиваемая на каждом резисторе – критичный параметр при работе с высокими напряжениями.

Что нужно рассчитать?

Должно быть меньше входного напряжения
4.90 В
Расчетное выходное напряжение (Uвых)
Ток в цепи делителя (I)
1.04 мА
Мощность на резисторе R1 (P1)
7.42 мВт (рекомендуется 0.125 Вт)
Мощность на резисторе R2 (P2)
5.12 мВт (рекомендуется 0.125 Вт)
Нагрузка: Данный делитель рассчитан на ток . При подключении нагрузки её сопротивление должно быть минимум в 10 раз больше сопротивления R2, иначе выходное напряжение сильно просядет.
Нагрев: Резисторы выделяют значительную мощность (более 0.5 Вт). Убедитесь, что используются компоненты соответствующего номинала, иначе возможен перегрев или возгорание. Для снижения нагрева пропорционально увеличьте сопротивления R1 и R2.

Что учитывает расчет:

  • Входное напряжение (Uвх) – от 0,1 В до 1000 В. Для цепей с батарейками обычно 3–24 В, для сетевых решений – 220–380 В.
  • Сопротивления – стандартный ряд E24 (1,0; 1,2; 1,5; 2,2; 4,7 и т.д.) или произвольные значения. При подборе R1/R2 калькулятор находит ближайший стандартный номинал.
  • Мощность – вычисляется по формулам P1 = (Uвх - Uвых)² / R1 и P2 = Uвых² / R2. Результат округляется до ближайшего стандартного значения мощности (0,125; 0,25; 0,5; 1; 2 Вт).

Примечание: расчет справедлив для идеального делителя без нагрузки. При подключении нагрузки Rн параллельно R2 эквивалентное сопротивление нижнего плеча становится R2||Rн, и Uвых падает.

Примеры практического расчета

Пример 1: Согласование уровней 12→5 В

Нужно подключить датчик с выходом 12 В к входу Arduino (максимум 5 В). Защитный диод на входе микроконтроллера начинает открываться при 5,7 В, поэтому целевое Uвых = 5 В.

Выбираем ток делителя около 1 мА (чтобы не перегружать датчик и не греть резисторы):

  • R2 = 5 кОм (Uвых / I = 5 В / 0,001 А)
  • R1 = 7 кОм ((12-5) / 0,001)

Из стандартного ряда E24 берем R2 = 4,7 кОм, R1 = 6,8 кОм. Проверяем:

  • Uвых = 12 × 4700 / (6800 + 4700) = 4,9 В – подходит.
  • Мощность: P1 = (7)²/6800 = 7 мВт, P2 = 25/4700 = 5 мВт – хватит резисторов 0,125 Вт.

Пример 2: Делитель для измерения 300 В мультиметром

Мультиметр измеряет до 2 В. Нужно сделат коэффициент деления 1:150.

Задаем R2 = 10 кОм, тогда:

  • R1 = R2 × (Uвх/Uвых - 1) = 10000 × (150 - 1) = 1,49 МОм.

Берем стандартный 1,5 МОм. Реальное Uвых при 300 В:

  • 300 × 10000 / (1500000 + 10000) = 1,98 В – в пределах шкалы.

Важно: ток через делитель 0,2 мА, мощность на R1 = 300²/1,5М = 60 мВт. Можно использовать резисторы 0,5 Вт с запасом на пробойное напряжение.

Пример 3: Подстройка опорного напряжения

Для стабилизатора LM317 нужно 1,25 В на выходе при регулировке. Если R1 = 240 Ом (стандарт для LM317), то R2 = 240 × (1,25 / (Uвх - 1,25)). При Uвх = 12 В получаем R2 = 27 Ом для минимального выхода.

Ограничения и типичные ошибки

Низкоомные делители (сопротивления единицы-десятки Ом) потребляют много тока и сильно греются. При питании от батареек это критично – емкость расходуется впустую.

Высокоомные делители (мегаомы) чувствительны к наводкам и входному сопротивлению измерительной цепи. Если вы подключаете осциллограф с входным сопротивлением 1 МОм к делителю с R2 = 1 МОм, эквивалентное сопротивление станет 500 кОм, и напряжение упадет на 30–50%.

Для цепей переменного тока учитывайте ёмкостные свойства резисторов и паразитные индуктивности. На частотах выше 1 МГц обычный резистивный делитель работает некорректно – используйте компенсированные делители с конденсаторами.

Когда использовать, а когда нет

Делитель напряжения – решение для сигнальных цепей, где ток нагрузки ничтожен (входы операционных усилителей, АЦП, компараторы).

Не используйте для питания:

  • Светодиодов – ток будет плавать при изменении питания.
  • Микроконтроллеров – при скачках питания или изменении потребления тока напряжение «плавает», возможен сбой.
  • Мощных нагрузок (реле, моторы) – резисторы перегреются.

Для питания применяйте линейные стабилизаторы (7805, AMS1117) или импульсные DC-DC преобразователи. Делитель оставьте только для измерений и согласования логических уровней.

Расчеты в статье носят теоретический характер. Перед сборкой схемы с напряжением выше 50 В проконсультируйтесь с электронщиком и проверьте мощность рассеяния резисторов экспериментально.

Часто задаваемые вопросы

Какая формула делителя напряжения на резисторах?

Выходное напряжение Uвых = Uвх × R2 / (R1 + R2), где Uвх – входное напряжение, R1 – сопротивление верхнего плеча, R2 – нижнего. Для расчета R1 или R2 при известном Uвых используются производные формулы R1 = R2 × (Uвх - Uвых) / Uвых или R2 = R1 × Uвых / (Uвх - Uвых).

Как выбрать мощность резисторов для делителя?

Рассчитайте мощность по формуле P = U² / R для каждого резистора. Для R1: P1 = (Uвх - Uвых)² / R1. Для R2: P2 = Uвых² / R2. Выбирайте резисторы с запасом 1,5–2 раза больше расчетной мощности.

Почему делитель напряжения греется?

Нагрев возникает из-за протекания тока через резисторы. Чем меньше сопротивления R1 и R2, тем сильнее нагрев, поскольку через цепь течет больший ток I = Uвх / (R1 + R2). Для снижения нагрева увеличивайте сопротивления, но учитывайте входное сопротивление нагрузки.

Можно ли использовать делитель для питания нагрузки?

Только при условии, что ток нагрузки много меньше тока делителя (минимум в 10 раз). Иначе нагрузка шунтирует нижнее плечо, и Uвых падает. Для питания цепей используйте стабилизаторы напряжения.

Чем отличается резистивный делитель от емкостного?

Резистивный делитель работает на постоянном и переменном токе, зависит от сопротивлений. Емкостной делитель используется только в цепях переменного тока и зависит от ёмкостей конденсаторов по формуле Uвых = Uвх × C1 / (C1 + C2), где C1 – верхнее плечо.

Какое минимальное сопротивление R1 при питании 220В?

При сетевом напряжении сопротивление должно быть таким, чтобы ток делителя был безопасным. Обычно не менее 22–47 кОм для ограничения тока до 5–10 мА. При меньшем сопротивлении резисторы перегреются и потреблять много энергии.

  1. Расчет светодиодов: онлайн калькулятор сопротивления и мощности
  2. Калькулятор расхода топлива: рассчитать онлайн по километражу
  3. Диаметр круга онлайн – калькулятор и формулы
  4. 15 градусов в радианы: формула и калькулятор
  5. Рассчитать напряжения на резисторе – формулы и примеры
  6. Рассчитать резистор для светодиода – онлайн калькулятор