Menurunkan Tegangan dari 5 volt ke 3.3 volt

Pada beberapa rangkaian elektronika, kita memerlukan penurunan tegangan dari 5 volt ke 3.3 volt. Ada 2 skenario yang sering terjadi sebagai berikut:

• Power supply / catu daya yang tersedia adalah 5 volt, namun ada komponen yang menggunakan catu daya 3.3 volt, sehingga catu daya 5 volt mesti diubah menjadi 3.3 volt
• Suatu komponen digital menghasilkan tegangan output digital dengan tegangan TTL 5 volt, kemudian tegangan ini mesti disambungkan ke komponen lain yang memiliki tegangan input digital maksimal 3.3 volt. Pada keadaan ini jika output 5 volt langsung disambung ke input 3.3 volt akan merusak perangkat 3.3 volt, jadi tegangan 5 volt mesti diubah dulu menjadi 3.3 volt

Jadi ringkasnya ada 2 kasus yang perlu penanganan berbeda:

• Catu daya 5 volt diubah menjadi catu daya 3.3 volt
• Sinyal digital 5 volt diubah menjadi sinyal digital 3.3 volt

Contoh kasusnya misal kita mau menggunakan ESP32 yang menggunakan tegangan 3,3 volt, namun catu daya hanya ada 5 volt dari USB. Pada kasus ini kita memerlukan konversi output catu daya, dari catu daya dengan tegangan 5 volt menjadi 3,3 volt.

Contoh kasus lain, misal kita mau menghubungkan output dari Arduino Nano dengan prosesor ATmega328, ke input di sebuah prosesor ESP32. Output Arduino Nano adalah 5 volt, sedangkan ESP32 hanya dapat menerima input maksimum 3,3 volt. Untuk kasus ini kita memerlukan perubahan sinyal digital 5 volt menjadi sinyal digital 3,3 volt.

Catu Daya 5 Volt Menjadi 3.3 Volt

Untuk mengubah daya 5 volt menjadi 3.3 volt, ada beberapa cara yang dianjurkan:

• Menggunakan regulator seri 3.3 volt
• Menggunakan regulator zener 3.3 volt
• Menggunakan DC to DC converter 5 volt ke 3.3 volt

Komponen regulator 3.3 volt yang mudah didapat antara lain adalah AMS1117.

Jika repot menyolder sendiri komponen SMD ini, ada juga yang menjualnya dalam bentuk modul yang lebih mudah disolder.

Referensi: 1A Low Dropout Voltage Regulator http://www.advanced-monolithic.com/pdf/ds1117.pdf

Regulator 3.3 volt dengan Zener 3.3 volt

Referensi: https://learn.sparkfun.com/tutorials/diodes/all

Sinyal Digital 5 Volt Menjadi 3.3 Volt

Ada beberapa cara

• Pembagi tegangan
• Bi directional level converter
• Inverter dengan transistor

Rangkaian pembagi tegangan

Referensi: Why you can’t use resistors as voltage regulator https://majenko.co.uk/blog/why-you-cant-use-resistors-voltage-regulator

Bi directional level converter dibahas secara lebih detail di artikel “3.3 volt 5 volt Bi Directional Logic Level Converter“

Alternatif lain adalah menggunakan transistor sebagai inverter, seperti pada gambar berikut:

Uin adalah input 5 volt TTL, Vout menggunakan tegangan 3.3 volt. Maka tegangan Uout akan bervariasi dari 0 sampai 3.3 volt. Cara ini cukup praktis hanya memerlukan 1 buah transistor BJT / MOSFET, namun perlu diperhatikan bahwa rangkaian ini secara logika adalah inverter, sehingga perlu disesuaikan dengan fungsi rangkaian.

Referensi rangkaian transistor sebagai inverter: https://en.wikipedia.org/wiki/Inverter_(logic_gate)

Cara lain yang lebih tidak konvensional:

• Menggunakan op amp dengan penguatan tertentu

Op-Amp dapat digunakan sebagai penguat yang mampu mengubah tegangan 5 volt menjadi 3.3 volt dengan penguatan 0.66 kali. Secara teoritis rangkaian ini dapat dibuat dan dapat berfungsi baik, namun kelemahannya adalah memerlukan op amp yang perlu catu daya positif dan negatif, sehingga cukup repot, serta kecepatan rangkaian op-amp terbatas, lebih lambat dibandingkan komponen digital biasa.