Problema 64-2    Fuente:  Problema elaborado por el autor del sitio.

Sea el circuito que se muestra en la Figura 64-2.1. Suponiendo que Vi = 20 volts, V_Z = 10 volts y la corriente de carga varía de 30 hasta 90 mA. Verifique que el zener 1N758 que puede disipar hasta 0,5 W se pueda usar en el proyecto.

Solución del Problema 64-2   

Tenga en cuenta que el voltaje de entrada es constante pero la carga es variable. Entonces habrá variación en la corriente que fluye a través de la carga y también por el zener. Por lo tanto, aplica el CASO 2 estudiado en el ítem Teoría . Como se debe usar zener 1N758 y la potencia de zener es 0.5 vatios , se puede calcular I_Zmax y I_Zmin, o:

Y su vez I_Zmin, es:

Con estos dos valores, uno puede calcular R_Smin e R_Smax utilizando las dos ecuaciones estudiadas. Vea abajo:

E por sua vez:

Como ves R_Smin > R_Smax haciendo que el proyecto sea inviable. Por lo tanto, se concluye que no podemos usar zener 1N758 en este proyecto.

Para solucionar este problema, use un zener que le permita disipar 1 vatio , como el modelo 1N4740 . Por lo tanto, recalculando los valores para verificar si es posible ejecutar el proyecto.

Y a su vez I_Zmin, es:

Por lo tanto, los nuevos valores de R_Smax y R_Smin, son:

Y a su vez

Ahora R_Smax > R_Smin. El valor comercial de la resistencia entre estos valores es 82 ohmios y 100 ohmios. El valor de 100 ohmios se descarta ya que el componente estaría funcionando en el límite aceptable. Por lo tanto, la mejor opción para la resistencia en serie es el valor de R_Smax = 82 ohms. Así:

Debes determinar la potencia que la resistencia R_S se disipará en el circuito. La corriente que pasa por R_S viene dada por:

Tenga en cuenta que la corriente a través de R _S es constante. No depende de variaciones en la carga porque estas variaciones son absorbidas por el zener. Entonces la potencia disipado es:

Por lo tanto, se puede usar una resistencia de 2 W , o más bien una 5 watts.

Para concluir, calculemos la potencia disipada por el zener . Tenga en cuenta que para calcular la potencia disipada por el zener, debe usar la corriente más grande que fluye a través de él. Entonces, la peor situación es cuando la carga consume la corriente más pequeña. Luego, I_Zmax = I_S - I_Lmin = 0,09195 A = 91,95 mA. Así:

Dado que la potencia es inferior a 1 vatio , se puede usar este zener. Sin embargo, una mejor solución es usar un diodo zener que admita 5 watts.