Projete um regulador de tensão que mantenha uma tensão de saída de 20 V através de uma carga de 1 k Omega, com uma entrada que varie de 30 a 50 V . Ou seja, determine o valor apropriado de RS e a corrente máxima IZN.

Passo 1

Beleza, então o enunciado pede pra gente projetar um regulador simples usando um diodo Zener, de modo que ele mantenha sempre 20 V na saída, alimentando uma carga de 1 kΩ, quando a fonte de entrada varia entre 30 V e 50 V.
Conteúdo: Regulador com diodo Zener, Lei de Ohm, divisão de corrente.
O que precisamos:
  1. Calcular a corrente de carga .
  2. Dimensionar o resistor série para que, no pior caso (tensão mínima de entrada), ainda haja corrente suficiente para manter 20 V.
  3. Calcular a corrente máxima que vai passar pelo Zener ( ) quando a entrada estiver no máximo e parte da corrente não for usada pela carga.

Passo 2

Primeiro, a corrente que a carga exige (corrente de carga):
IL = VoutRL = 20 V1,kOmega = 0,02 A = 20 mA

Passo 3

Agora vamos achar RS = Vin(min) - VoutIL = 30 V - 20 V0,02 A = 10 V0,02 A = 500 Omega . A ideia é: no pior caso de entrada (30 V), todo excesso de tensão precisa cair em e deve suprir pelo menos os 20 mA da carga (aqui a gente está desprezando uma corrente mínima do Zener, ou seja, projetamos para o caso em que o Zener começa a conduzir com praticamente zero corrente).
Então:

Passo 4

Por fim, a corrente máxima no Zener acontece quando a tensão de entrada estiver no máximo (50 V).
Nesse caso, a corrente total que sai de IS = Vin(max) - VoutRS = 50 V - 20 V500 Omega = 30 V500 Omega = 0,06 A = 60 mA é
IZN(max) = IS - IL = 60 mA - 20 mA = 40 mA
Mas parte disso (20 mA) vai para a carga, então o que sobra é só pro Zener:

Resposta

Rs = 500 Ω
Corrente máxima do Zener = 40 mA

Exercícios relacionados