Door Kim Lewis – Bijgewerkt op 24 maart 2022

Het reduceren van een 9 V-batterij naar een stabiele 3,3 V-voeding is gebruikelijk bij projecten met een laag vermogen. De eenvoudigste methode maakt gebruik van een zenerdiode met een vermogen van 3,3 V, gecombineerd met een serieweerstand om de stroom te beperken en de diode binnen de vermogenslimieten te houden.

We lopen door de berekeningen, componentselectie, bedrading en veiligheidsmaatregelen. Als je een hogere nauwkeurigheid of minder ruis nodig hebt, worden aan het einde alternatieven zoals een spanningsdeler, op-amp-regelaar of LDO-regelaar (low-dropout) besproken.

De juiste zener kiezen

De 1N4728A is een 3,3 V-zener met een nominaal vermogen van 1 W, wat zich vertaalt naar een maximale stroomsterkte van ongeveer 303 mA (P=V×I). In de praktijk houden we de stroom ver onder deze waarde om thermische spanningen te voorkomen en de betrouwbaarheid op lange termijn te garanderen.

Weerstandberekening

Met behulp van een weerstand van 330Ω wordt de zenerstroom:

Ik_Z  = (V_in  – V_uit )/R = (9V – 3,3V)/330Ω ≈ 17mA.

Vermogen gedissipeerd in de Zener:P = I_Z  × V_uit  ≈ 0,057 W, ruim onder de classificatie van 1 W. Dit laat een comfortabele marge over voor temperatuurvariaties en weerstandstolerantie.

Stap-voor-stap bedrading

Stap 1

Sluit de positieve pool van de 9 V-batterij aan op één kant van de 330 Ω-weerstand. Als u een batterijhouder gebruikt, is dit de rode draad.

Stap 2

Sluit de andere kant van de weerstand aan op de kathode (gemarkeerde kant) van de Zener. De Zener moet een omgekeerde voorspanning hebben.

Stap 3

Sluit de anode van de Zener aan op de negatieve accupool (zwarte kabel in houder).

Stap 4

Stel een multimeter in op gelijkspanning, plaats één sonde over de Zener-aansluitingen en controleer ~3,3 V. De spanning op de accuklemmen blijft 9 V.

Componenten die je nodig hebt

• 9V-batterij (nieuw of volledig opgeladen)
• Batterijhouder (optioneel maar handig)
• 1N4728A of gelijkwaardige zenerdiode van 3,3 V
• 330Ω precisieweerstand (±1% aanbevolen)
• Printplaat of prototypingbord
• Draden en soldeerbenodigdheden
• Multimeter voor verificatie

TL;DR (te lang; niet gelezen)

Gebruik een weerstand van 330 Ω en een zener van 3,3 V om 9 V te verlagen naar 3,3 V. Houd de stroom < 20 mA voor betrouwbaarheid. Voeg een kleine condensator over de Zener toe als ruis een probleem is. Voor een strakkere regeling kunt u een spanningsdeler of een op-amp LDO-regelaar overwegen.

Veiligheidsopmerkingen

Stel de Zener altijd in tegengestelde richting in; anders gedraagt ​​​​het zich als een normale siliciumdiode. Respecteer de door de fabrikant gespecificeerde vermogens-, stroom- en temperatuurlimieten om schade of brandgevaar te voorkomen. Ga voorzichtig om met batterijen om kortsluiting te voorkomen.

Referenties

• Malvino, Albert. Elektronische principes . 1999.
• Mims III, Forrest. Aan de slag met elektronica . 2000.
• Horowitz, Paul &Hill, Winfield. De kunst van elektronica . 1997.