Placa con regulador zener

Guía para principiantes en electrónica – Diseño de una fuente de alimentación 02 – Estabilizador o regulador zener

Continuamos con la placa de estabilizadores o regulador de voltaje que sigue a la parte de filtrado de la placa anterior.

Novato: ¿Por qué el uso de un regulador?

Porque el voltaje que nos sale después del filtro no permanece constante debido a variaciones en el mismo.

Novata: ¿Por eso se usa un regulador? Para mantener una salida de voltaje constante.

Eso es. A la fuente con estas características se les llama Fuente Reguladas.

Novata: En esta fuente de alimentación que estamos diseñando dijimos que a la salida queríamos unos 9 V.

Ya veo que vas viendo por dónde van los tiros, Novata. Pero también debemos saber qué tipos de reguladores o estabilizadores podemos usar:

  • Diodos zener.
  • Transistores.
  • Circuitos integrados o reguladores monolíticos.

Novato: Uff que nombres más raros. Me estoy empezando a perder…

Novato, sólo necesitas saber qué tipo de esos 3 que antes he mencionado debes usar. Para nuestro ejemplo usaremos un diodo zener para 9V y un circuito integrado para 9V también. Ambos tienen la misma función pero sólo debemos usar uno u otro.

DIODO ZENER

Hablemos primero de este tipo. Este está diseñado para mantener un voltaje constante entre sus terminales (voltaje zener o Vz).

Novata: Pero ¿un diodo solo permite el paso de corriente en una dirección?

Eso es correcto pero un diodo zener funciona de esa manera a menos que el voltaje esté por debajo del voltaje zener (Vz). En este caso 9V.

Novato: Entonces con poner a la salida de la placa anterior un diodo zener conseguimos los 9V a la salida, teniendo ya una fuente de alimentación de 9V.

Casi pero no. Antes es necesario calcular la resistencia limitadora.

Novata: ¿La qué?

Vamos a verlo con un ejemplo. Supongamos que un zener tiene:

Debemos determinar la máxima corriente inversa (Izmax) que puede conducir el diodo zener sin sobrecalentarse.

Novato: Entonces si la corriente que pasa por el zener es superior a 55 mA, este se destruye.

Exactamente, entonces para evitar que esto pase, los zener se protegen mediante una resistencia en SERIE. A esta se le llama la Resistencia Limitadora que antes hemos mencionado.

Como podemos observar, el zener se poner en paralelo con la Rload (resistencia de salida) para obtener los 9V de salida o los que hayamos especificado.

Novato: ¿Entonces ya podemos calcular que resistencia limitadora poner?

No del todo. Ahora tenemos que ver el datasheet del zener que queremos usar. En nuestro caso es obtener 9V a la salida. Por tanto, mirando y suponiendo que disipe 0,5W, tenemos el diodo zener BZX55C. Buscamos el datasheet del mismo y vemos lo siguiente:

Por tanto, el zener que elegimos es de 9,1V. Donde podemos ver que la corriente mínima es de 5mA y máxima de 43 mA. Para calcular la resistencia limitadora suponemos un valor intermedio de 20mA. Los cálculos los hacemos de la siguiente manera:

Novato: Voy ahora mismo a comprar una resistencia de 180Ω.

Un momento, Novato. ¿No se te olvida algo? Díselo tú, Novata.

Novata: Antes debes mirar los valores estándares de las resistencias a ver cuál se nos asemeja mejor a lo calculado.

Novato: Es cierto, lo vimos en la anterior explicación…

Novata: En este caso lo he mirado y sí que hay un valor estándar para 180Ω.

Muy bien hecho, Novata. Ahora seguimos con los siguientes cálculos…

Novato: ¿Aún hay más?

Si. Como la tensión que entrará en nuestro zener dependerá del transformador, el filtrado de los condensadores o la carga, debemos disponer de 2 valores de resistencia limitadora:

  • 180Ω
  • 330Ω

Calculamos para 330Ω y saber si está dentro de nuestros límites.

Ambas intensidades están dentro de los límites de corriente del zener. Pero debemos calcular la resistencia de carga (la resistencia que pondrá el aparato al que conectemos la salida de nuestra fuente de alimentación regulada con zener).

Novato: Algo ha salido mal en los cálculos…

Los cálculos están bien, Novato. Lo que nos viene a decir esto es que pasaría mas corriente por la resistencia de carga que por la limitadora. Por tanto, la corriente no es suficiente como para hacer trabajar al zener correctamente y la tensión de salida es inferior a 9,1V (sería un divisor de tensión de las 2 resistencia sin el zener).

Novata: ¿Y si ponemos una resistencia límite mayor? Como 330Ω

La corriente sería aún menor y tampoco funcionaría.

Novata: ¿Y variando el valor del condensador, es decir, el filtrado?

Con eso tampoco mejoramos la corriente. Vamos a comprobarlo ahora con otra Rload (resistencia de carga). Rload=1KΩ

Esta corriente si es suficiente para que el zener trabaje bién. Ahora probemos poniendo una resistencia límite mayor, por ejemplo, de 330Ω. Volvemos a hacer los cálculos y obtenemos:

Esta corriente tampoco es suficiente para que el zener trabaje bien y la salida será inferior a 9,1V.

Vamos a suponer los 180Ω y una resistencia de carga (Rload) de 10KΩ.

Podemos observar que el zener trabajar bien, ya que varía poco la corriente tenga o no carga. Vamos a ver si pasa lo mismo al subir la resistencia límite del zener en 330Ω.

Podemos decir que aquí también trabaja correctamente el zener.

En otro post veremos si en vez de usar un zener, usamos un regulador 7809.

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