¿Por qué son útiles los divisores de voltaje? Parece que no puedo obtener suficiente corriente para que sean útiles

Parece que tienes esto:

Sincarga,esoproduciráelvoltaje(VinR2)/(R1+R2)=3.33V.Sinembargo,estoocurreconlaimpedanciadeR1paralelaaR2.R1//R2=67Ω.Dichodeotramanera,desdeelpuntodevistadealgoconectadoaOUT,sucircuitoesequivalentea:

A partir de esto, debería ser más obvio que el voltaje en SALIDA descenderá cuando intentes extraerle corriente. De hecho, si realiza un cortocircuito a tierra, la tensión está completamente en la resistencia y la corriente es (3.33 V) / (67 Ω) = 50 mA.

Puede hacer que la salida sea más rígida (puede suministrar más corriente) al reducir ambas resistencias, pero eso aumenta la corriente de reposo. Y, el voltaje de salida seguirá bajando proporcionalmente a la corriente, pero menos.

Esta es la razón por la que los divisores de voltaje no son muy útiles para proporcionar un voltaje más bajo del que tiene la intención de obtener una potencia significativa. Una mejor respuesta es un regulador de voltaje . Hay un montón de reguladores de voltaje fijo de 3,3 V de 3 terminales disponibles que pueden tomar 5 V y producir un 3.3 V razonablemente constante de 0 a 100 s de mA.

Un circuito divisor de voltaje se ve como el siguiente:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

El lado izquierdo es el circuito físico (excepto que estoy agregando un interruptor que inicialmente está apagado o abierto). El lado derecho es el circuito equivalente una vez que el interruptor está encendido o cerrado.

Las siguientes ecuaciones se generan al tratar \ $ R_1 \ $ y \ $ R_2 \ $ como un divisor de voltaje (y donde \ $ SW_1 \ $ está APAGADO):

$$ \ begin {align *} V_ {TH} & = V_S \ frac {R_2} {R_1 + R_2} \\\\ R_ {TH} & = \ frac {R_1 \ cdot R_2} {R_1 + R_2} \ end {align *} $$

Entonces, sin la carga agregada, \ $ R_1 \ $ y \ $ R_2 \ $ solo forman un simple divisor de voltaje. Como ya sabes y entiendes.

Pero una vez que el interruptor está activado (ON), se convierte en el circuito del lado derecho. ¿Y adivina qué? Ahora tienes otro divisor de voltaje! Creo que puede ver que el voltaje, \ $ V_L \ $ visto por la carga, será más pequeño que el voltaje descargado (interruptor = APAGADO) del divisor de voltaje original, \ $ V_ {TH} \ $. Y cuanto más bajo sea el valor de \ $ R_ {LOAD} \ $ (cuanto más corriente requiera), menor será el voltaje para \ $ V_L \ $.

Tal como probablemente observaste.

No lo acosaré con la ecuación diferencial que expresa la tasa de cambio de \ $ V_L \ $ con respecto a \ $ R_ {LOAD} \ $. Pero no es una buena forma de hacerlo, la mayoría de las veces. La conclusión es que su carga debe ser más ligera que el divisor original en al menos un factor de 10, pero generalmente incluso más que eso. Entonces, si su carga necesita \ $ 100 \: \ textrm {mA} \ $ por ejemplo, entonces su divisor resistivo debería usar tal vez varios amperios. Lo que generalmente se considera "loco".

Una solución simple es utilizar un seguidor de emisor:

^{simular este circuito}

En este caso, está permitiendo que el recolector de BJT maneje la mayor parte del trabajo con una "carga" mucho más pequeña ahora en el divisor resistivo. Dado que un BJT a menudo puede proporcionar \ $ \ beta \ ge 100 \ $ veces (o más) el colector actual que la corriente base requerida, la corriente base será \ $ \ beta \ $ veces más pequeña que su carga actual. (Los BJT actuales más grandes pueden tener un \ $ \ beta \ $ más pequeño, pero por ahora solo estoy tratando de transmitir la idea general). Por lo tanto, ahora el divisor resistivo solo debe requerir de 5 a 10 veces less actual que la carga. Lo cual es casi bueno, ahora.

Pero deberá calcular un divisor resistivo que proporcione aproximadamente \ $ V_ {BE} \ approx 700 \: \ textrm {mV} \ $ más de lo que usa su carga. Y todavía habrá una cierta variación en el voltaje de carga a medida que la carga consume más o menos corriente. Pero será mucho, mucho mejor que solo usar dos resistencias para establecer el voltaje.

Un paso adicional que se puede tomar es usar un zener para \ $ R_2 \ $. Y / o para reemplazar el BJT anterior con un Darlington, en su lugar, y ajuste aún más el voltaje del divisor para acomodarlo aún más grande \ $ V_ {BE} \ $. Pero no quiero insistir demasiado en todo esto. Así que me detengo aquí.

Su cálculo actual debería depender de cómo tenga conectadas las resistencias.

Si los tiene en serie (como lo son la mayoría de los divisores de tensión), la corriente es la misma a través de ambas resistencias

I = V/(R1 + R2) 
= 5V/300
= 16.6mA

Luego, si desea conectar una carga a la tensión de 3,3 V, debe calcular la corriente a través de cada una de las ramas (la carga y la resistencia en paralelo a ella). Si desea estar más actualizado, puede usar un par de transistores como se describe aquí: amplificadores de corriente y amp; Buffers para construir un amplificador actual en su lugar!

Preguntas "¿Por qué son útiles los divisores de tensión?"

Bueno, ¡cada vez que necesites reducir un voltaje!

Elcomparadordevoltajeanteriorcomparaambosvoltajesensussalidas"+" y "-" y establece su salida en el voltaje de alimentación positivo o negativo como resultado de la comparación. (Salida positiva si IN + > IN- por ejemplo).

Entonces, si desea comparar la entrada con un voltaje de umbral, primero debe generar este voltaje. Para simplificar, un divisor de los suministros funciona bien. Ajuste R1 y R2 (o use una olla) para tener el umbral que necesita.

Esto es solo un ejemplo, usted encuentra divisores de voltaje en todas partes, en la retroalimentación de un regulador de voltaje, etc.

Ahora, si desea crear 3.3V de su suministro de 5V, entonces necesita un regulador de voltaje. Hay toneladas de estos, dependiendo de la entrada a la tensión de salida, la corriente, etc.

  

¿Estoy haciendo algo mal aquí?

Usaste resistencias demasiado grandes. Use los más pequeños para un mayor flujo de corriente.