Problema 64-4    Fuente:  Problema elaborado por el autor del sitio.

Sea el circuito que se muestra en la Figura 64-4.1. Suponiendo que Vi = 24 volts con ΔV = 6 volts y V_Z = 12 volts. La corriente consumida por la carga varía de 30 mA hasta 100 mA. Determinar los valores de R_Smax y R_Smin y cuál es la potencia en zener.

Solución del Problema 64-4   

Tenga en cuenta que el voltaje de entrada es variable y la carga también. Por lo tanto, aplicamos el CASO 4 estudiado en el ítem Teoría . Dado que no se proporciona el modelo zener a utilizar, debe comenzar estipulando una corriente zener máxima. Como la carga consume 100 mA , se puede hacer la corriente máxima para el zener de, digamos, I_Zmax = 200 mA. En este caso, la potencia en el zener será:

Comercialmente no hay zener para este potencia. El más cercano es 5 vatios. Así que supongamos que el zener es 5 vatios . Puede calcular cuál es la corriente máxima que puede transportar el zener o:

Entonces, I_Zmin será de:

Con estos dos valores, es posible calcular R_Smin y R_Smax utilizando las dos ecuaciones estudiadas. Vea abajo:

Recordando que en este problema, V_i(min) = V_i - (ΔV/2) = 24 - 3 = 21 volts y para encontrar la máxima, V_i(max) = V_i + (ΔV/2) = 24 + 3 = 27 volts. Entonces:

Y a su vez:

Nota que R_Smax > R_Smin haciendo viable el proyecto. Puedes elegir la serie de resistencia es el valor promedio de los valores calculados. Así, R_S = 48,6 ohms. Un valor comercial que se puede usar es R_S = 47 ohms

Tenga en cuenta que la corriente a través de R_S No es constante Depende de las variaciones en el voltaje de entrada. Entonces tenemos  I_Smax = (V_i(max) - V_Z) / R_S = 0,32 A . Por lo tanto, la corriente máxima que fluye a través del zener es cuando la carga consume la corriente más pequeña, o I_Lmin = 0,03 A .   Así,   I_Zmax = (I_Smax - I_Lmin) = 0,29 A . Entonces zener soporta esta corriente sin problemas. La potencia disipado por él será:

Por lo tanto, el zener 5 vatios utilizado en el diseño satisface plenamente las necesidades del circuito. Caso I_L = 0 A (problemas de carga), la corriente máxima que circulará a través del zener es I_Zmax = I_Smax = 0,32 A, curriente perfectamente compatible con el zener.