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Escuela Superior de Salud Pública – Mantenimiento de Servicio de Salud Bioelectrónica – TP3 – Reguladores de tensión – Diodos Zéner Parte 1: Variación de corriente y tensión en la carga utilizando resistencias. Variación de la corriente o voltaje: En caso que se disponga de una alimentación alterna o continua de valor estable y deba conectarse una carga a la cual se le debe regular la corriente o el voltaje, entonces las formas mas sencillas son la colocación de una carga extra que puede estar en serie o en paralelo a la carga en cuestión. Supongamos que necesito alimentar una lámpara de 5V 10W pero dispongo de una fuente de alimentación de 9V con una resistencia interna de 1ohm (aparece en el diagrama como una resistencia en serie con la fuente). Analizar a.1) ¿Qué sucede si conecto directamente la lámpara como se muestra en el gráfico de la derecha? Responder calculando las corrientes y tensiones en la lámpara.

Si utilizo una resistencia en serie para limitar la tensión como se muestra a la derecha: b.1) ¿Cómo se denomina este tipo de regulación? b.2) Calcular los valores de resistencia y potencia disipada en Rs para que la lámpara trabaje en sus valores normales. b.3) ¿Qué sucedería con la resistencia Rs si desconecto la lámpara?

Si utilizo una resistencia en serie para limitar la tensión como se muestra a la derecha: c.1) ¿Cómo se denomina este tipo de regulación? c.2) Calcular los valores de resistencia y potencia disipada en Rp para que la lámpara trabaje en sus valores normales. c.3) ¿Qué sucedería con la resistencia Rp si desconecto la lámpara? Conclusión Mencione las ventajas y desventajas de cada uno de los métodos de regulación propuestos.

Escuela Superior de Salud Pública – Mantenimiento de Servicio de Salud Bioelectrónica – TP3 – Reguladores de tensión – Diodos Zéner Parte 2: Introducción Teórica: En la mayoría de las aplicaciones donde se utiliza alimentación eléctrica, se requiere que la tensión mantenga lo valor relativamente constante. En el caso de usar corriente contínua existen diversos dispositivos para tal fin llamados reguladores de tensión siendo el mas sencillo y económico el diodo zéner. Polarización Inversa: Como veremos, el diodo zéner se utiliza en polarización inversa. Para entender de que se trata observemos el gráfico de la derecha donde se encuentran los símbolos del diodo común (arriba) y del diodo zéner para los cuales están indicados los nombres y la polaridad de sus extremos. Ahora supongamos que lo conectamos en un circuito donde trabaja unido a una fuente de tensión, en este caso de corriente continua o simplemente una “pila”. Si la polaridad de cada uno de los bornes de la batería coincide con la polaridad de los terminales del diodo a los cuales están conectados, en este caso se dice que el diodo está en “polarización directa”. Como ya se vio en teoría y en los trabajos prácticos, en este caso el diodo conduce una corriente Id (corriente directa) apareciendo un voltaje Vo a la salida. Del mismo modo como ya se vio antes si invertimos el voltaje de alimentación o invertimos el diodo, entonces la corriente no circulará por el mismo a menos que se supere el “voltaje de ruptura” y el voltaje Vo a la salida será nulo. Las propiedades mencionadas anteriormente se cumplen tanto para un diodo común como para un diodo zéner en ciertos rangos de voltaje que según el tipo de diodo. Centraremos nuestra atención en las propiedades del voltaje y corriente cuando se conecta al zéner en inversa. Lo haremos observando la gráfica corriente-voltaje y un circuito especial mostrado a continuación. Comportamiento del zéner Supongamos que armamos un circuito con una fuente de tensión continua, un zéner en inversa y medimos el voltaje de salida Vo en los bornes de este último. Además, supongamos que dispongo de un dispositivo que me permite controlar la cantidad de corriente que circula por el circuito.(como una “canilla” que controla el caudal de agua en la cañería). Debido a que estamos polarizando en inversa, nos encontramos en la zona 2 de la gráfica del zéner que se observa en la próxima página. La zona 1 corresponde a polarización directa donde el zéner se comporta como un diodo común que empieza a conducir corriente una vez superado el voltaje de umbral que generalmente se estima en 0,7 voltios.

Escuela Superior de Salud Pública – Mantenimiento de Servicio de Salud Bioelectrónica – TP3 – Reguladores de tensión – Diodos Zéner Parte 2: Análisis teórico de la curva de zéner Para el análisis vamos a suponer que Vi de batería vale 15 V y que con el regulador de corriente limito el valor de esta última entre valores de 0 y 500 mA. Del gráfico se desprende que:

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Cuando la corriente Ii es nula, la tensión Vpi (que en el circuito es Vo) también es nula.ç Cuando la corriente es 5 mA s

CONCLUSIÓN: Si logramos que la corriente se mantenga entre ciertos valores límites (10mA < I < 500mA), entonces la tensión de salida se mantendrá cercana a los 12 V (entre 11,9 V y 12,1 V). Entonces, un diodo zéner es útil para absorber variaciones de corriente en la carga manteniendo el voltaje de salida relativamente constante convirtiéndose así en un regulador de voltaje. Teniendo en cuenta los métodos mencionados un la parte 1 de este TP, ¿Qué tipo de regulación sería esta?. La cuestión a solucionar ahora es como regulo la corriente?