Dos formas de reducir un sistema de 12 voltios a 4 voltios son el uso de divisores de voltaje o diodos Zener.

Los divisores de voltaje están hechos de resistencias colocadas en serie. La tensión 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 la constante de proporcionalidad.

Los diodos Zener son diodos que funcionan como fuentes de CC cuando están polarizados inversamente o colocados al revés en los circuitos. Deben usarse con una resistencia limitadora de corriente para mantenerse dentro de los requisitos de potencia del fabricante.

Voltage Divider

Estudie la ley de Ohm para resistencias en serie. Se usan como divisores de voltaje. La ecuación para una muy básica con dos resistencias es Vout = Vin * (R2 /(R1 + R2)), donde la tensión de salida deseada 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 un ajuste de voltaje de CC. Mida el voltaje de salida en R2. Alternativamente, mida la salida entre las dos resistencias conectando un cable y colocando una sonda en el mismo y la otra en un cable en el suelo. La salida debe ser de aproximadamente 4 voltios.

Zener Diode Regulator

Revise las especificaciones y las fórmulas de resistencia y potencia para el diodo 1N4731A. Emite 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 máxima de Zener 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 del rango de potencia 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 ohm 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 polarizado inversamente del diodo Zener, que es el lado indicado por una marca. Conecte el terminal del diodo restante al lado negativo de la fuente de 12 voltios.

Mida el voltaje en el diodo colocando un cable multímetro en cada terminal. Debe leer aproximadamente 4.3 voltios.

Consejo

El diodo Zener puede emparejarse con un circuito emisor-seguidor de amplificador operacional si se necesita una corriente de salida más alta.

Estos cálculos no tome en cuenta la resistencia de Zener, que es importante para mediciones de precisión.

Advertencia

El Zener debe estar polarizado inversamente, 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.