Regulador de Tensión con carga y tensión de entrada variables

Fig.1 Ei > Eo

En la malla de salida de la Fig.1 se cumple la siguiente expresión:

VD + VZ = VBE + Eo      (1)

Como VD = VBE

tenemos:

Eo = VZ= Constante          (2)

Por otro lado se tiene:

(IB + IZ) = (Ei  - VD - VZ) / RB          (3)

Diseño del circuito

Datos:  Ei max, Ei mín, Eo, RLmáx, RLmín,

Elegimos el transistor en base al criterio de máxima disipación: (Ei max – Eo) IRL máx < Pmax del transistor y también debe ser la corriente IRL menor que la corriente máxima admisible de colector.

1º) Suponemos Ei =Constante en su  valor nominal y RL variable

Según la (3), (IB + IZ) = Constante          (4)

De modo que cuando IB aumente, IZ debe disminuir y viceversa, en el mismo valor. Entonces, cuando tengamos IBmáx, tendremos IZ mínimo y viceversa:

IBmáx = IRLmáx / β --------------RLmín------------------ IZ mínimo   (5)

IBmín = IRLmín  / β ---------------RLmáx------------------ IZ máximo  (6)

Seleccionamos un zener que admita la variación de corriente dada por (5) y (6) y elegimos su corriente mínima IZ mínimo, verificando que su  IZ máximo x Vz no sobrepase la máxima disipación del Zener.

Calculamos RB, despejando de la (3):

RB = (Ei  - VD - VZ) / (IBmín + IZmáx)    (7)

O bien :

RB = (Ei  - VD - VZ) / (IBmáx + IZmín)     (8)

Ambas expresiones nos deben dar el mismo valor de RB, según la (4).

Ya tenemos un circuito dimensionado, en base al valor nominal de la tensión de entrada y que va a soportar las variaciones de la carga.

2º) Vamos a verificar el circuito con Ei = Ei mín

Aplicamos la (8), reemplazando Ei por  Ei mín  y despejamos IZmín . Verificamos que su valor quede dentro de la parte vertical de la curva del zener. En caso de no cumplirse, habrá que fijar un valor mayor de IZmín  y volver a calcular RB con la (7) o Con la (8).

3º) Vamos a verificar el circuito con Ei = Ei máx

Aplicamos la (7), reemplazando Ei por  Ei máx  y despejamos  Izmáx. Verificamos que no se sobrepase la disipación admisible de zener con esta corriente multiplicada por su tensión. En caso de sobrepasarse deberemos seleccionar otro zener de mayor potencia.