Otras carreras Problema con diodo Zener

[jonhambriento]

Hola! Buenas a todos!

Bueno pues vereis, tengo un problema de un circuito con diodo Zener que no tengo mucha idea de como hacerlo, y espero que me podeís echar una mano. El problema dice así:

Diseñar un circuito estabilizador de tensión con diodo Zener capaz de alimentar una carga
de 200 Ω con 20 V constantes, sabiendo que la tensión de entrada a dicho circuito puede
oscilar entre 24 V y 30 V. El diodo Zener a emplear tendrá una potencia máxima de 8 W.

No tengo mucha idea de ejercicios con diodos Zener, asique espero que podais ayudarme.
Muchas gracias de antemano!

[jonhambriento]

Re: Problema con diodo Zener

Ya consegui resolverlo.

[Alriga]

Diseñar un circuito estabilizador de tensión con diodo Zener capaz de alimentar una carga de 200 Ω con 20 V constantes, sabiendo que la tensión de entrada a dicho circuito puede oscilar entre 24 V y 30 V. El diodo Zener a emplear tendrá una potencia máxima de 8 W

Aplicamos el método de los nudos basado en la 1ª ley de Kirchhoff

$$\dfrac{U_g-U_z}{R}=I_z+\dfrac{U_z}{R_L}$$

La potencia que disipa el diodo

$P_z=U_z I_z$

Sustituyendo y despejando:

$R=\dfrac{U_g-U_z}{\dfrac{P_z}{U_z}+\dfrac{U_z}{R_L}}$

El valor mínimo de resistencia de limitación admisible lo obtenemos de la tensión de entrada $U_g=30 \ V$ máxima y la disipación en el diodo máxima $P_z=8 \ W$. El enunciado nos dice que $R_L=200 \ \Omega$ y que $U_z=20 \ V$

$R_m=\dfrac{30-20}{\dfrac{8}{20}+\dfrac{20}{200}}=20 \ \Omega$

Para que el diodo pueda regular, la tensión en su cátodo no debe ser menor que 20 V. Para calcular el mayor valor posible de resistencia $R_M$, supongamos el diodo Zener desconectado y forcemos la tensión $U_z=20 \ V$ cuando la entrada es mínima $U_g=24 \ V$. Aplicamos "divisor de tensión"

$$U_z=\dfrac{U_g R_L}{R_M+R_L}$$

$20=\dfrac{24\cdot 200}{R_M+200}$

Despejamos el valor máximo de la resistencia limitadora:

$R_M=40 \ \Omega$

Debemos diseñar el circuito con una resistencia de limitación $20\ \Omega < R < 40 \ \Omega$. Se podría usar, por ejemplo uno de los valores normalizados en ese rango, como puede ser $R=27 \ \Omega$

Con esta elección, la corriente máxima por el diodo Zener, aplicando de nuevo la 1ª ley de Kirchhoff (1) será:

$I_z=\dfrac{30-20}{27}-\dfrac{20}{200}=270 \ mA$

Y la potencia máxima que disipará el diodo

$P_z=U_z I_z=20\cdot 0.270=5.41 \ W < 8 \ W$

Con el diodo desconectado, la tensión mínima $U_z$ aplicando (2) sería:

$U_z=\dfrac{24\cdot 200}{27+200}=21.15 \ V > 20 \ V$

Saludos.