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Electricidade Industrial
DIODO ZENER
Um dodo comum no pode trabalhar na regio de ruptura, sob pena de
ser danificado, mas os dodos zener
so justamente optimizados para trabalharem nesta regio, como
reguladores de tenso. Uma outra
particularidade do dodo zener que ele trabalha reversamente
polarizado no circuito, coisa que no ocorre
com o dodo comum. A fig.1 mostra a curva caracterstica do diodo
zener e sua simbologia.
Fig.1 Dodo Zener
FUNCIONAMENTO :
Como j exposto, um dodo zener especialmente dopado para operar
na regio de ruptura, embora ele
possa operar tambm na regio directa (funcionando como um dodo
comum). Observando a curva
caracterstica, nota-se que a regio de ruptura tem um joelho
acentuado, seguido de um aumento de corrente
praticamente vertical. Podemos observar que a tenso praticamente
constante, aproximadamente igual a Vz
em quase toda regio de ruptura, mesmo que a corrente que passa
por ele varie. E por operar na regio de
ruptura que o dodo zener tem que ser polarizado
reversamente.
A sua principal aplicao a de conseguir uma tenso estvel (tenso
de ruptura), independente da corrente
que o atravessa.
O modo de ligao de um dodo zener o mostrado na fig.2:
Fig.2 modo de ligao do dodo Zener
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Em funcionamento normal, a ligao do dodo deve ser reversa. Para
produzir a ruptura, a tenso da fonte
tem que ser maior que a tenso Vz e deve ser usado um resistor em
srie para limitar a corrente zener num
nvel abaixo da sua especificao de corrente (definida pelo
fabricante), para evitar que se queima (como
qualquer componente comum com excessiva dissipao de
potncia).
Graficamente possvel obter a corrente elctrica sob o zener com o
uso de recta de carga.
ESPECIFICAES TCNICAS:
De modo prtico, um dodo zener pode ser especificado atravs de
dois parmetros essenciais: a tenso de
regulao Vz e a potncia mxima de dissipao Pz.
Corrente mxima do zener:
=
Exemplo:
Se um dodo zener de 12 V tem uma especificao de potncia mxima de
400 mW, Qual ser a corrente
mxima permitida?
=400 103
12= 33,3
Este zener suporta uma corrente mxima reversa de 33,3 mA
Corrente mnima do zener
A corrente mnima define o ponto aproximado em que o dodo comea a
sair da regio de ruptura em
direco regio de corte, onde no h conduo de corrente. Quando o
dodo entra na regio de corte, sua
tenso cai com relao ao valor da tenso de ruptura VZ.
Considera-se a corrente mnima do zener como
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sendo de 10 a 20% do valor da corrente mxima do zener.
Considerando uma proporo de 15%, temos a
expresso abaixo:
= 0,15
Regulador de tenso com zener
Fig.3 Regulador zener
A fig.3 mostra um dodo zener usado para regular a tenso atravs
da resistncia de carga. Isto um pouco
mais complexo que no circuito anterior por causa da existncia de
duas malhas.
Tensao Thevenin
Devido ao resistor de carga, a tenso Thevenin que alimenta o
dodo zener menor que a tenso da fonte.
=
+
Para o funcionamento na regio de ruptura do dodo zener, deve ser
maior do que . Esta a primeira
relao que deve ser satisfeita em qualquer regulador zener.
Corrente em srie (sob )
A corrente atravs do resistor em srie dada por: =
Corrente na carga
Como , temos que =
Corrente zener
Pelo facto do circuito ser composto de duas malhas, aplicando a
lei de Kirchhoff, tem-se: = + logo,
=
Exemplo
A figura mostra um circuito regulador de tenso na carga de 2.
Pede.se para calcular a corrente que
atravessa o dodo zener.
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=2
2,82 40 = 28,4
=40 10
820= 36,6
Sabemos que a tenso na carga aproximadamente 10V, portanto a
corrente na carga
=10
2000= 5
Logo, = 36,6 5 = 31,6
Ondulao pelo resistor de carga
O regulador zener empregue em circuitos rectificadores com um
filtro de capacitor na entrada. Nesse caso,
o regulador zener reduz a ondulao de pico a pico na carga.
Onde
=
=
= ()
=
Resistncia crtica sem srie (max) a mxima resistncia em srie
permitida. A resistncia em srie deve
ser sempre menor do que o valor crtico; caso contrrio perde-se o
funcionamento na regio de ruptura e o
regulador para de funcionar.
() =()
()
Onde
() =
() =
=
() =
