Um regulador paralelo utiliza um diodo zener cuja tensão é de 5,1 V com uma corrente de 50 mA , corrente zener de joelho de 0,15 mA e cuja resistência dinâmica é de 7 Omega. O diodo recebe alimentação de uma tensão nominal de 15 V através de um resistor de 200 Omega. Qual a tensão de saída sem carga? Qual o novo valor da saída quando uma carga de 5 k Omega é conectada a saída?

Passo 1

Beleza, o enunciado diz que a gente tem um regulador paralelo com um diodo zener de referência 5,1 V (medido quando passa 50 mA por ele), tem resistência dinâmica VZ,real = VZ0 + rz,(IZ - IZ0) e corrente de joelho miníma de 0,15 mA. Ele é alimentado por uma fonte de 15 V em série com um resistor de 200 Ω.
Conteúdo: teoria de diodo zener (modelo com tensão de referência mais resistência dinâmica), Lei de Ohm e KCL (somatório de correntes).
Para resolver, vamos usar:
  1. Corrente pelo resistor série: .
  2. Modelo dinâmico do zener: onde a .
  3. No caso com carga, aplicar KCL no nó de saída: corrente que entra pelo resistor divide em carga e zener.

Passo 2

Cenário sem carga:
  1. Calcula a corrente que sai do resistor de 200 Ω: IS = 15 - 5,1200 = 9,9200 = 0,0495 A = 49,5 mA
  2. Como essa é praticamente a corrente do zener ( Vout = 5,1 + 7,l(IZ - 0,050r) = 5,1 + 7,(0,0495 - 0,050) = 5,1 - 7 times 0,0005 = 5,1 - 0,0035 = 5,0965 V ), usamos o modelo dinâmico: Arredondando, dá cerca de 5,10 V.

Passo 3

Cenário com carga de IS = IZ + IL, :
  1. Montamos KCL no nó de saída (tensão IS = 15 - Vout200, IL = Vout5000 ): IZ = IS - IL = 15 - Vout200 - Vout5000 onde Vout = 5,1 + 7,l(IZ - 0,050r)
  2. Expressamos Vout = 5,1 + 7l(15 - Vout200 - Vout5000 - 0,050r) em função de IZ - 0,050 = 0,075 - 0,005,Vout - 0,0002,Vout - 0,050 = 0,025 - 0,0052,Vout : Vout = 5,1 + 7,(0,025 - 0,0052,Vout) = 5,1 + 0,175 - 0,0364,Vout
  3. Voltaje real do zener: Vout + 0,0364,Vout = 5,275 Longrightarrow 1,0364,Vout = 5,275 Longrightarrow Vout = 5,2751,0364 approx 5,089 V Substituindo :
  4. Vamos simplificar:

    • Então
    Multiplicando por 7: Passando pro lado esquerdo:

Resposta

Sem carga: .
Com carga de : .

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