Características del regulador de voltaje con zener
El diodo zener se puede utilizar para regular una fuente de voltaje.
Este semiconductor se fabrica en una amplia variedad de voltajes y potencias
Estos van desde menos de 2 voltios hasta varios cientos de voltios, y la potencia que pueden disipar va desde 0.25 watts hasta 50 watts o más.
La potencia que disipa un diodo zener es simplemente la multiplicación del voltaje para el que fue fabricado por la corriente que circula por él. Pz = Vz x Iz
Esto significa que la máxima corriente que puede atravesar un diodo zener es:
Iz = Pz/Vz.
Donde:
- Iz = Corriente que pasa por el diodo Zener
- Pz = Potencia del diodo zener (dato del fabricante)
- Vz = Voltaje del diodo zener (dato del fabricante)
Ejemplo: La corriente máxima que un diodo zener de 10 Voltios y 50 Watts, podrá aguantar será: Iz = Pz/Vz = 50/10 = 5 Amperios
Cálculo de la resistencia limitadora Rs.
Ver esquema del regulador de voltaje con diodo zener
El cálculo del resistor Rs está determinado por la corriente que pedirá la carga (lo que vamos a conectar a esta fuente de voltaje).
Este resistor se puede calcular con la siguiente fórmula:
Rs = [Venmin - Vz]/1.1 x ILmáx
donde:
- Ven (min): es el valor mínimo del voltaje de entrada. (acordarse que es un voltaje no regulado y puede variar)
- IL (max): es el valor de la máxima corriente que pedirá la carga.
Una vez conocido Rs, se obtiene la potencia máxima del diodo zener, con ayuda de la siguiente fórmula:
PD=[[Venmin-Vz]/Rs-ILmin]xVz
Ejemplo de un diseño de regulador de voltaje con zener:
Una fuente de 15 voltios debe alimentar una carga con 9 Voltios, que consume una corriente que varía entre 200 y 350 mA. (mili amperios). Se escoge un diodo zener de 9.1 voltios pues no hay de 9 y....
- Calculo de Rs: Rs = (15-9.1) / (1.1x0.35) = 15 ohms
- Cálculo de la potencia del diodo zener: PD = [(15 - 9.1) / 15] x 9.1 = 3.58 watts.
Como no hay un diodo zener de 3.58 Vatios, se escoge uno de 5 vatios que es el más cercano
- Potencia de Rs: Un cálculo adicional es la potencia del resistor Rs. Este se hace con la fórmula: P = I2 x R. Ver Potencia en una resistencia (ley de Joule)
Los datos actuales son: I (max) = 350 miliamperios = 0.35 amperios y Rs = 15 Ohmios. Aplicando la fórmula, PRs = 0.352 x 15 = 1.84 Watts. Esto significa que a la hora de comprar este resistor deberá ser de 2 Watts o más.
Nota: Ohmios = Ohms. Watts = Vatios.
