Projetar fonte regulada fixa. Ela deve ter as seguintes características:
1 - Regulada por zener.
2 - Ponte completa.
3 - Zener de 1W.
4- Tensão de entrada: 220V
5 - Tensão de saída na carga: 4V
Os componentes escolhidos devem ser valores comerciais (o mais próximo possível do valor calculado).
Calcular a carga (valor ôhmico, corrente, potência).

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de eletrônica juntos! A gente precisa projetar uma fonte regulada fixa que utiliza um diodo Zener para regular a tensão. Pra isso, vamos usar conceitos de retificação de tensão, regulação com Zener e cálculo de resistores. Vamos precisar calcular a resistência da carga, a corrente que passa por ela e a potência que ela consome.

Passo 2

Primeiro, vamos transformar a tensão de entrada de 220V AC em DC usando uma ponte retificadora. A tensão de pico da corrente alternada é dada por:
Vpico = Vrms times raiz2 = 220V times 1,414 approx 311V
Mas em uma ponte retificadora, perdemos uma queda de tensão em dois diodos (cada diodo tem cerca de 0,7V de queda). Então, a tensão DC após a ponte será aproximadamente:
VDC = Vpico - 2 times Vdiódo = 311V - 1,4V approx 309,6V ó
Vamos arredondar para 310V para facilitar.

Passo 3

Agora, queremos uma tensão de saída de 4V regulada pelo Zener. Para isso, precisamos calcular o resistor que vai limitar a corrente passando pelo Zener. A potência do Zener é de 1W, então a corrente máxima que ele pode suportar é:
IZmax = PV = 1W4V = 0,25A
Mas é bom ter uma margem, então vamos considerar uma corrente de operação menor, tipo 0,05A (50mA), pra não estressar o Zener.

Passo 4

Vamos calcular o resistor limitador usando a diferença de tensão entre a entrada DC e a saída regulada:
R = VDC - VoutI = 310V - 4V0,05A = 306V0,05A = 6120Ω
O valor comercial mais próximo é 6,2kΩ.

Passo 5

Com o resistor definido, vamos calcular a corrente que a carga vai consumir. Sabemos que a tensão na carga é 4V, então se definirmos a resistência da carga, podemos achar a corrente. Mas queremos determinar essa resistência.
Se o Zener mantém a tensão em 4V, a corrente na carga pode variar dependendo da resistência. Para facilitar, vamos assumir que a carga também consome 50mA.
Então, a resistência da carga será:
Rcarga = VI = 4V0,05A = 80Ω

Passo 6

Agora, vamos verificar a potência consumida pela carga:
P = V times I = 4V times 0,05A = 0,2W

Resposta

A carga tem uma resistência de 80 Ω, consome uma corrente de 50 mA e possui uma potência de 0,2 W.

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