1. Projete um regulador de tensão que mantenha uma tensão de saída de 20 V através de uma carga de 1 \mathrm{k} \Omega, com uma entrada que varia entre 30 e 50 V . Ou seja, determine o valor apropriado de R_{s} e a corrente máxima I_{z M}.

Passo 1

O enunciado pede um regulador com diodo zener que mantenha V_{\text{out}}=20\text{ V} em uma carga R_{L}=1\text{ k}\Omega, com entrada variando de 30 a 50 V. Vamos usar análise de circuitos: primeiro calculamos a corrente de carga, depois dimensionamos R_{s} para o caso mais crítico ( V_{\text{in,min}}=30 V) e, por fim, achamos a corrente máxima pelo zener quando V_{\text{in,max}}=50 V.

Passo 2

A corrente que sai para a carga é
I_{L}=\frac{V_{\text{out}}}{R_{L}}=\frac{20\text{ V}}{1\,000\\ \Omega}=20\text{ mA}.

Passo 3

No pior caso, com V_{\text{in,min}}=30 V, toda a corrente que sai de R_{s} vai para a carga (assumindo que a corrente mínima do zener seja zero para manter exatamente 20 V). Assim,
I_{s,\min}=I_{L}=20\text{ mA}.
Então R_{s} é dado por
R_{s}=\frac{V_{\text{in,min}}-V_{\text{out}}}{I_{s,\min}} =\frac{30\text{ V}-20\text{ V}}{20\text{ mA}} =500\\ \Omega.

Passo 4

Agora, para V_{\text{in,max}}=50 V, a corrente total em R_{s} é
I_{s,\max}=\frac{V_{\text{in,max}}-V_{\text{out}}}{R_{s}} =\frac{50\text{ V}-20\text{ V}}{500\\ \Omega} =60\text{ mA}.
Desse total, 20\text{ mA} vai para a carga, e o restante circula pelo zener:
I_{Z,\max}=I_{s,\max}-I_{L} =60\text{ mA}-20\text{ mA} =40\text{ mA}.

Resposta

R_{s}=500\\ \Omega I_{Z,\max}=40\text{ mA}

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