Tecnología Electrónica

Caída de Voltaje en Resistencia: Cálculo de Resistencia en Serie para 5V → 3V

El Divisor de Resistencia en Serie: Simple, Ineficiente y Limitado

Bajar de 5 V a 3 V con una sola resistencia solo funciona para una **carga de corriente fija, conocida y constante**. Falla para cargas variables (microcontroladores, sensores, radios) porque Vdrop = I × R cambia con I.

Cálculo (Ejemplo de Carga Fija)

  • Objetivo: 3 V en la carga.
  • Fuente: 5 V.
  • Corriente de carga (IL): **Debe conocerse.** Ejemplo: IL = 100 mA (0,1 A).
  • Caída de voltaje: VR = 5 V – 3 V = 2 V.
  • Resistencia: R = VR / IL = 2 V / 0,1 A = 20 Ω.
  • Potencia nominal: P = VR × IL = 2 V × 0,1 A = 0,2 W → Usar resistencia de **≥ 0,5 W (1/2 W)** (derating 50 %).
  • Tolerancia: Película metálica 1 % para precisión; película de carbón 5 % aceptable para no crítico.

Por Qué Esto Falla para la Mayoría de las Cargas

Tipo de CargaComportamiento de CorrienteResultado con R en Serie
MCU (Activo/Dormido)5 mA → 50 mA → 1 µAVcarga oscila 4,9 V → 0 V → 5 V (brownout / sobrevoltaje)
LED (I constante)Fija (si se impulsa correctamente)Funciona *si* se conoce I. Pero usar driver de corriente constante en su lugar.
Bobina de reléFija (CC)Funciona. Pero se necesita diodo de rueda libre.
Módulo sensorVariable (ráfagas de radio TX)VDD colapsa durante TX → reinicio/corrupción.

Soluciones Adecuadas para Conversión 5 V → 3,3 V / 3 V

  1. Regulador lineal LDO: MCP1700, HT7833, AMS1117-3.3. Baja caída (~200 mV), baja corriente en reposo (µA), barato, pequeño (SOT-23). **Ideal para < 500 mA.**
  2. Convertidor Buck (conmutado): MP1584, LM2596, XL4015, TPS5430. Eficiencia 90 %+. **Ideal para > 500 mA o cuando la vida de batería es crítica.**
  3. Divisor de voltaje (Solo referencia): Dos resistencias (p. ej., 10 k/20 k) → 3,3 V *referencia* para entrada de ADC / amplificador operacional. **Casi corriente cero.** Nunca para potencia.
  4. Diodo Zener + Resistencia: Regulación derivación rudimentaria. Mala regulación de línea/carga. Solo para referencia de voltaje / limitación.
  5. Conversor de niveles (Lógica): TXS0108, BSS138 FET — para traducción de señales, no potencia.

Árbol de Decisión Rápido

  • ¿Corriente de carga constante y < 20 mA? → R en serie *podría* estar bien (LED, polarización fija).
  • ¿Corriente de carga variable O > 20 mA? → **Usar LDO o Buck.**
  • ¿Alimentado por batería? → **Buck (si Vbat > 3,3 V) o LDO (si Vbat ≈ 3,3–4,2 V).**
  • ¿Necesita aislamiento? → Módulo DC-DC aislado.

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Cable coaxial