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.
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)
- 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 resistor limitador Rs
El cálculo del resistor Rs está determinado por la corriente que pedirá la carga (lo que vamos a conectar a esta fuente de voltaje).Ver esquema del regulador de voltaje con diodo zener, con el resistor Rs conectado entre Vin y el cátodo del zener
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] x Vz
Ejemplo de un diseño de regulador de voltaje con zener
Una fuente de voltaje de 15 voltios debe alimentar una carga con 9 Voltios, que consume una corriente que varía entre 200 y 350 mA. (miliamperios). Se escoge un diodo zener de 9.1 voltios (muy cercano a 9 voltios y....
- Cálculo 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.
- 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.
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.
Fuente: http://www.unicrom.com
