Dos formas de reducir un sistema de 12 voltios a 4 voltios son usar divisores de voltaje o diodos Zener.
Los divisores de voltaje están hechos de resistencias colocadas en serie. El voltaje de entrada se divide en una salida que depende del valor de las resistencias utilizadas. Obedecen la ley de Ohm, donde el voltaje es proporcional a la corriente con la resistencia como constante de proporcionalidad.
Los diodos Zener son diodos que funcionan como fuentes de CC cuando tienen polarización inversa o se colocan al revés en los circuitos. Deben usarse con una resistencia limitadora de corriente para mantenerse dentro de los requisitos de energía del fabricante.
Estudie la ley de Ohm para resistencias en serie. Se utilizan como divisores de voltaje. La ecuación para una muy básica con dos resistencias es Vout = Vin * (R2 / (R1 + R2)), donde el voltaje de salida deseado se mide sobre R2.
Construya un divisor de voltaje que produzca 4 voltios. Conecte el lado positivo de la fuente de 12 voltios a un lado de la resistencia de 660 ohmios, que es R1. Conecte su extremo libre a un lado de la resistencia de 330 ohmios, que es R2. Conecte el terminal restante de R2 al lado negativo de la fuente de alimentación.
Coloque el multímetro en una configuración de voltaje CC. Mida el voltaje de salida en R2. Alternativamente, mida la salida entre las dos resistencias conectando un cable y colocando una sonda en él y la otra en un cable a tierra. La salida debe ser de aproximadamente 4 voltios.
Revise las especificaciones y fórmulas de resistencia y potencia del diodo 1N4731A. Produce 4,3 voltios estables y tiene una potencia nominal de 1 vatio. También tiene una corriente Izm máxima de 1 W / 4,3 V = 233 mA. La corriente Zener máxima que utiliza la resistencia de 330 ohmios es (Vin - Vout) / R = 12 V - 4,3 V / 330 ohm = 23 mA. Esto está dentro de Izm y también dentro de la potencia nominal del diodo, ya que P = IV = 23 mA * 4,3 V = 100 mW.
Construya un circuito con el diodo Zener y la resistencia de 330 ohmios en serie. Conecte el lado positivo de la fuente de alimentación de 12 voltios a un lado de la resistencia. Conecte el otro extremo de la resistencia al lado de polarización inversa del diodo Zener, que es el lado indicado por una marca. Conecte el terminal de diodo restante al lado negativo de la fuente de 12 voltios.
Referencias
- Principios electrónicos; Albert Malvino; 1999
- Introducción a la electrónica; Forrest Mims III; 2000
- El arte de la electrónica; Paul Horowitz y Winfield Hill; 1997
Consejos
- El diodo Zener se puede emparejar con un circuito seguidor de emisor de amplificador operacional si se necesita una corriente de salida más alta.
- Estos cálculos no tienen en cuenta la resistencia Zener, que es importante para las mediciones de precisión.
Advertencias
- El Zener debe tener polarización inversa, o de lo contrario se comportará como un diodo de silicio normal.
- Los semiconductores son dispositivos sensibles. Asegúrese de no exceder las clasificaciones de potencia, corriente y temperatura especificadas por el fabricante.
- Siempre tenga cuidado al construir circuitos eléctricos para evitar quemarse o dañar su equipo.
Sobre el Autor
Kim Lewis es programadora y desarrolladora web profesional. Ha sido redactora técnica durante más de 10 años y ha escrito artículos para empresas y el gobierno federal. Lewis tiene una licenciatura en ciencias y ocasionalmente imparte clases sobre cómo programar para Internet.
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