Divisor de voltaje para alimentar resistencia de carga

Divisor de voltaje para alimentar resistencia de carga

¿Para qué se usa un divisor de voltaje para alimentar resistencia de carga? Es muy común que para alimentar una carga resistiva (RL) a un voltaje constante, se utilice una fuente de voltaje de la magnitud adecuada sin ningún problema, especialmente tomando en cuenta la existencia de fuentes variables, que permiten una gran variedad de voltajes de salida.

Pero hay casos en que no es posible o no está disponible un regulador que ayude a lograr nuestro objetivo. Para estos casos existe un método bastante sencillo, como es el de la división de tensión. Una primera opción sería colocar en serie con la carga una resistencia R1.

La fórmula del voltaje en la carga quedaría: VL = V x RL/(R1 + RL).

Este método funciona mientras el valor de RL se mantenga constante. Si se analiza la fórmula, se ve que si varía RL, varía también VL. Lo ideal es que el voltaje de salida VL, se afecte lo menos posible ante las variaciones de los valores de RL.

Para lograr esto se utiliza el circuito mostrado en la figura anterior. En este caso la resistencia de carga se conecta en paralelo con otra resistencia R2. R2 forma parte del conjunto de división de voltaje R1 y R2.

Si el valor de R2 es pequeño comparado con el valor de RL, las variaciones de RL no afectarán mucho el valor del voltaje que hay entre los terminales del paralelo de R2 y RL o sea el voltaje de salida VL se mantendrá relativamente constante.

El voltaje de salida VL tendrá un valor dado por la siguiente fórmula: VL = V x Req / (R1 + Req).

Diseño de un divisor de voltaje para alimentar una resistencia de carga

La carga en cuestión debe poder variar entre 300 y 600 ohms y tener un voltaje entre sus terminales de 6 Voltios.

La fuente de voltaje que alimenta el circuito es de 10 Voltios. Con RL = 600 ohms, se escoge al azar R2 = 200 ohms (R2 < RL). La resistencia equivalente será: Req = R2 x RL / (R2 + RL) = 600 x 200/(600 + 200) = 150 ohms.

Para obtener R1 utilizamos la fórmula: R1/Req = V1/VL, donde V1 = V – 6 = 4 voltios, entonces R1 = 150 x 4 / 6 = 100 ohms.

Con los cálculos anteriores se obtuvieron todos los valores necesarios para armar nuestro circuito para VL = 6 Voltios. Ahora probamos el circuito cuando la carga cambia de 600 a 300 ohms. (RL = 300 ohms).

Req’ = 300 x 200 / (300 + 200) = 120 ohms.
VL = V x Req’ /(R1 + Req’) = 10 x 120 / (100 + 120) = 5.45 voltios

Se puede ver que el voltaje ha disminuido 0.55 voltios, que para muchas aplicaciones es aceptable. En el caso de que esta variación no sea aceptable, se reduce más el valor de la resistencia R2.

Se puede concluir que:

A mayor corriente circulando por el divisor de tensión, menor será la fluctuación del voltaje en la carga cuando esta cambia de valor.

Nota: Una gran desventaja de este método es su alto consumo de corriente.  Muy ineficiente en cuanto a consumo de potencia.