Conversor de Tensión de 12V a 3V3.

CREADO EL: 30-03-2016

INTRODUCCIÓN.

En la actualidad los que nos dedicamos a crear nuevas aplicaciones de electrónica, utilizamos los microcontroladores del mercado y entre estos uno de los de mayor repercusión y demanda es la conocida plataforma Arduino y sus derivados, todo esto es lo habitual, sin embargo, en los últimos tiempos han aflorado una gran cantidad de pequeñas aplicaciones que suelen ‘colgarse’ de nuestro Arduino, me estoy refiriendo a los sensores de movimiento, los detectores de presión, GPS’s, sondas ACSXXX y otros más que van apareciendo cada día.

Normalmente trabajamos con Arduino a 5V con sus limitaciones, esto va cambiando con los nuevos tiempos. La cuestión es que, estos nuevos E-Bits (pedacitos-electrónicos) suelen alimentarse con tensiones de 3V3 (3’3V) y en algunos casos con menos voltios (ya se verá, 1V8), por aquello de reducir consumos y sobre todo, gracias a las nuevas tecnologías de fabricación.

En el caso habitual del usuario de plataformas del tipo Arduino es que la placa trabaja a 5V, y tienes que pasar de 5V a 3V3. Que ocurre con la tensión o niveles de las señales de E/S, considero que se pueden ver afectadas, por lógica, si cambias los márgenes de tensión, evidentemente cambiarán los niveles de las entradas y salidas.

Recurriendo a los componentes que ya conocemos desde bastante tiempo, como es un LM317 y unos mínimos pasivos, vamos a disponer de un reductor o convertidor de 12V a los referidos 3V3 que estamos comentando. Veamos el esquema que utilizaremos:

 Fig. 1

LISTADO DE COMPONENTES.

• 1- LM317 -> Regulador ajustable.
• 1- Resistencia 290Ω
• 1- Resistencia 140Ω
• 1- Resistencia 330Ω
• 1- Condensador electrolítico de 47uf/16V

En el esquema, se ha desestimado el rectificado y filtrado de la tensión de 12V, dando por conocido esta parte del conversor y he dotado de un par de interruptores con unas cargas simuladas, así como un amperímetro y un voltímetro para comprobar sus posibilidades. Según esto, con una carga con impedancia de 2Ω, la intensidad que circula es de 1’62A con un desvío de 0’05mV. En el caso de una menor carga como la especificada de 3Ω, no se produce desvío de la tensión.

En algunas ocasiones disponemos de la tensión habitual de 5V de una fuente con la que estamos trabajando y necesitamos para un nuevo  proyecto una tensión de 3’3V. Una solución que se puede utilizar es poner en serie un par de diodos rectificadores como los 1N4007 para reducir la tensión de los 5V a 3’6V, tensión que nos sirve y nos saca de un apuro.

Conclusión. Se puede obtener un conversor con muy pocos componentes habituales. Este alimentador sin duda es interesante cuando tenemos que utilizar unos de los referidos E-Bits ya comentado más arriba, sin embargo, cuando estos han de convivir con nuestro Arduino, puede que tengamos los temidos fallos por los niveles de las señales, aunque no debiera. En todo caso, también tenemos una solución muy simple de implementar y para eso hemos pensado utilizar un circuito integrado de la serie CMOS como es el CD4050.

El CD4050, según el fabricante, es un circuito integrado compuesto por seis buffers no-inversores de 16 pines, con especial protección de entrada ante tensiones superiores que VDD.

 Fig. 2

Estos dispositivos cuentan con conversión del nivel lógico usando sólo una tensión de alimentación (VDD). La señal de entrada alta nivel (V_IH) puede ser superior a la tensión de alimentación VDD cuando éstos dispositivos se utilizan para las conversiones de nivel lógico. Estos dispositivos están indicados para su uso como amortiguadores hexa, CMOS para convertidores TTL/TTL, CMOS o como conductores de corriente, y a VDD = 5.0V, pueden manejar directamente dos cargas DTL/TTL sobre el rango de temperatura de funcionamiento completo.

 Fig. 3

La siguiente es una imagen la aplicación típica del CD4050 para convertir los niveles lógicos entre dos dispositivos que difieren en sus tensiones de alimentación. De modo que, mientras un dispositivo por sus características es alimentado a 5V, las señales de salida pueden destruir el segundo dispositivo que sólo admite 3V3, es entonces cuando debemos aplicar el conversor de tensiones. Con este conversor disponemos de seis registros por cada CD4050.

 Fig. 4

Y la siguiente imagen es el PCB del conversor de seis entradas y seis salidas dispuesto para servirnos en nuestras experiencias.

Fig. 5

Esta placa del conversor adaptador dispone de una entrada de tensión 3V3 y un condensador de 100nf para filtrar y alimentar el CD4050. Si usted está interesado en este PDF para construir el suyo, lo puede descargar de aquí.

 Fig. 6

Esta pequeña placa de PCB (25x22mm), alimentada con la tensión de 5V, lleva un rectificador de 3V3, puede ser una sencilla forma que nos ayude con nuestras prácticas y evitar que tengamos algún disgusto, al utilizar los nuevos E-Bits (IoT). El siguiente es el esquema de utilidad de este conversor de tensión.

 Fig. 7

Esto es todo, por este simple tutorial.