As fórmulas seguintes são usadas para calcular os componentes de um regulador de tensão com diodo zener, como o mostrado na figura 1.
Fórmulas 1
Corrente máxima através de um diodo zener:
Onde : Iz(max) é a corrente máxima através do zener em ampères (A)
Iz(min) é a corrente mínima através do zener em ampères (A)
Uin(min) é a tensão mínima de entrada em volts (V)
Uin(max) é a tensão máxima de entrada em volts (V)
UL é a tensão de saída ou de carga em volts (V)
IL é a corrente de saída em ampères (A)
R é a resistência ohms (?)
Formulas 2
As fórmula seguintes são usadas para calcular a faixa de valores de R.
Onde : R(min) é o valor mínimo de R em ohms (?)
R(max) é o valor máximo de R em ohms (?)
Uin(max)é a tensão máxima de entrada em volts (V)
Uin(min) é a tensão mínima de entrada em volts (V)
Iz(min) é a corrente mínima no zener em ampères (A)
Iz(max) é a corrente máxima no zener em ampères (A)
UL é a tensão na carga em volts (V)
IL é a corrente de carga em volts (V)
Formula 3
Corrente máxima no zener:
Onde: Iz(max) é a corrente máxima no diodo zener em ampères (A)
P(max) é a dissipação máxima do zener em watts (W)
Uz é a tensão zener em volts (V)
Fórmulas derivadas:
Formula 4
Dissipação máxima do zener:
Onde : P(max) é a potência máxima dissipada pelo zener em watts (W)
Uz é a tensão zener em volts (V)
Iz(max) é a corrente máxima através do zener em ampères (A)
Exemplo de Aplicação:
Uma carga de 20 mA precisa ser alimentada por uma fonte regulada de 9 V. A faixa de tensões de entrada do regulado varia entre 12 V e 15 V e a corrente através do zener deve ser mantida entre 10 mA e 50 mA. Calcule o valor e a dissipação de R.
Dados: IL = 20 mA
UL = 9 V
Uin(max) = 15 V
Uin(min) = 12 V
Iz(max) = 50 mA = 0.05 A
Iz(min) = 10 mA = 0.01 A
a)Calculando R(min) e R(max) - fórmula 2:
Podemos adotar um resistor de 220 ohms, que é valor comum mais próximo do calculado.
Determinando a potência dissipada pela fórmula 4.
P(max) = 0.05 x 9 = 0.45 Watt
Um zener de W é o recomendado para esta aplicação, com uma boa margem de segurança.
