Dado um regulador série operando com
,
.
Determine:
a) A tensão e a corrente na carga.
b) A corrente no coletor.
c) A corrente na fonte de entrada.
d) A corrente no zener.
a) A tensão e a corrente na carga.
b) A corrente no coletor.
c) A corrente na fonte de entrada.
d) A corrente no zener.
Passo 1
O enunciado dá os seguintes valores e pede as grandezas indicadas:
Dado:
Pede-se:
a) A tensão na carga e a corrente na carga.
b) A corrente no coletor.
c) A corrente fornecida pela fonte de entrada.
d) A corrente no diodo zener.
a) A tensão na carga e a corrente na carga.
b) A corrente no coletor.
c) A corrente fornecida pela fonte de entrada.
d) A corrente no diodo zener.
Passo 2
Entendendo o circuito (explicação didática, passo a passo): geralmente num regulador série com zener e transistor passador em configuração seguidora de emissor (emitter-follower), o zener mantém a tensão no nó da base em
(quando está em regulação). Como a junção base-emissor tem queda
, a saída (emissor) fica aproximadamente em
Isso significa que a tensão na carga é fixada em
enquanto o zener estiver regulando. Vou usar essa relação para achar
(tensão na carga) e daí todas as correntes.
Passo 3
Calcular a tensão na carga usando a relação do seguidor de emissor:
Substituindo os valores:
Comentário: isso é típico de um seguidor: o emissor fica cerca de
abaixo da base.
Passo 4
Calcular a corrente na carga usando a lei de Ohm:
Substituindo
e
:
Explicação: é só dividir tensão pela resistência; aqui a corrente é relativamente grande para um regulador pequeno, por isso verificamos se o transistor e o zener podem suprir isso.
Passo 5
Relacionar correntes do transistor para achar a corrente de base. Em regime estacionário:
Como o emissor fornece a corrente de carga, temos
. Além disso
. Substituindo:
Logo:
Passo 6
Calcular
numericamente:
Mostrar a conta passo a passo: dividimos a corrente do emissor pela soma
para obter a corrente de base, porque o emissor carrega tanto
quanto
.
Passo 7
Calcular a corrente do coletor usando
:
Verificação rápida:
— consistente.
Passo 8
Calcular a corrente que sai da fonte através de
. A tensão sobre
é
(porque o zener mantém o nó da base em
), então:
Explicação: essa corrente do resistor alimenta tanto o zener quanto a base do transistor.
Passo 9
A corrente no zener é a diferença entre a corrente que vem pelo resistor
e a corrente que entra na base:
Substituindo:
Comentário: enquanto
o zener está conduzindo e, portanto, regulando. Aqui temos cerca de
no zener, suficiente na maioria dos casos.
Passo 10
Calcular a corrente total fornecida pela fonte de entrada. A fonte fornece a corrente que vai pelo resistor
mais a corrente que entra no coletor (correto também dizer que é
). Assim:
Observação alternativa:
(pois o que sai da fonte acaba indo para a carga mais o zener), e isso dá o mesmo valor:
.
Resposta
a)
e
(ou
).
b) (ou
).
c) (ou
).
d) (ou
).
b)
c)
d)