Exercicios Zener e Regulador

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Lista de Exercícios de Eletrônica Analógica 
 
 Lista VII de Eletrônica Analógica I – Regulador de Tensão com Diodo Zener 
Prof. Gabriel Vinicios Silva Maganha (http://www.gvensino.com.br) 
Lista de Exercícios 7 de Eletrônica Analógica 
 
1. O circuito regulador abaixo com Zener apresenta um problema. Qual é esse problema? Proponha 
uma solução adequada. 
 
 
2. Determine o valor máximo e mínimo da resistência de segurança para que o diodo zener funcione 
corretamente: 
 
 
3. Determine RS mínimo e máximo para os reguladores de tensão abaixo: 
 
a) 
 
 
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b) 
 
 
4. Qual será a tensão na carga (VRL) dos circuitos abaixo? 
 
a) 
 
 
b) 
 
 
c) 
 
 
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5. Desenhe a forma de onda na Carga para os circuitos abaixo, conhecidos como circuitos limitadores: 
 
 
 
6. O rádio de um carro precisa de uma tensão de 9V para funcionar e consome uma corrente máxima de 
320mA. Ora bolas, um carro possuí uma bateria de +12V e se você alimentar 12V direto no rádio, ele irá 
queimar. Por isso, precisaremos usar um regulador de tensão com Diodo Zener. 
Você tem um diodo zener de 9V1, o modelo 1N960, de 130mW de Potência Máxima. Projete o circuito para 
abastecer este rádio corretamente. 
 
 
 
 
Parte II 
 
 
7. Analisando o gráfico do Diodo Zener abaixo, qual é a sua Tensão Zener (Vz) e a sua Corrente Mínima 
(aproximada)? 
 
 
 
 
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8. Se quisermos projetar um circuito para obter uma tensão de aproximadamente +7V, usando diodos comuns 
ao invés de diodos Zener, como ficaria esse circuito? 
 
 
 
 
 
9. Sobre o Diodo Zener, qual a alternativa correta? 
( A ) – É uma bateria 
( B ) – Age como uma bateria na região de ruptura 
( C ) - É um dispositivo de corrente constante 
( D ) – É diretamente polarizado 
 
 
 
 
 
10. A tensão na Carga é aproximadamente constante quando um diodo Zener está: 
( A ) – Diretamente Polarizado 
( B ) – Reversamente Polarizado 
( C ) – Operando na região de ruptura 
( D ) – Não Polarizado 
 
 
 
 
 
11. Quando a tensão da entrada do regulador Zener aumenta, qual das correntes permanece aproximadamente 
constante? 
( A ) – A corrente no Resistor de Segurança 
( B ) – A corrente no Zener 
( C ) – A corrente na Carga 
( D ) – A corrente total 
 
 
 
12. Se um diodo Zener num regulador Zener for conectado com polaridade trocada, a tensão na Carga ficará 
próxima de: 
( A ) – 0,7V 
( B ) – 10V 
( C ) – 3,3V 
( D ) – Infinito 
 
 
 
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13. Analise o circuito da fonte linear abaixo, com Regulador Zener: 
 
Dados do Diodo Zener: Vz = 11V1, Pz = 500mW 
 
 
13.1 – Qual é a tensão de pico no Capacitor (Vcp)? 
13.2 – Sabendo-se que desejamos um Ripple de 2V, qual é a tensão média filtrada no Capacitor? 
13.3 – Calcule RS máximo, mínimo e ideal 
13.4 – Qual é a corrente máxima sobre o Resistor RS? 
13.5 – Qual é o valor do Capacitor de filtro? 
 
 
14. Para a fonte linear estabilizada com Zener abaixo, qual é o valor de RS ideal e do Ripple no Capacitor? 
 
Dados do Diodo Zener: Vz = 9V1, Pz = 1W 
 
 
 
 
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Respostas: 
1) O problema é que é que a corrente no Zener é menor do que a mínima, de maneira que o Zener não 
conseguirá estabilizar a tensão em 8,2V. A solução é diminuir o valor do Resistor de Segurança (RS) para que 
o Zener possa receber uma corrente mínima necessária para o seu funcionamento. O Valor máximo de RS 
será de 311,6 Ω. 
 
 
 
 
2) RSm = 119,17 Ω 
RSM = 1191,7 Ω 
 
 
 
 
 
3) A- IzM = 109,09mA 
IZm = 10,9 mA 
IRL = 23,4mA 
RSm = 30,19 Ω 
RSM = 116,62 Ω 
RSideal = 73,4 Ω 
 
 
B – IzM = 93,75mA 
IZm = 9,38mA 
IRL = 571,4 µA 
RSm = 339,27 Ω 
RSM = 3215,63 Ω 
RSideal = 1777 Ω 
 
 
 
 
 
 
4) a) VRL = 16,7V 
b) VRL = 7,5V 
c) VRL = 4,9V (considerando Si) 
 
 
 
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5) As telas abaixo foram visualizadas em um osciloscópio ajustado na Escala Vertical para 5V/div e 
na Escala Horizontal para 10ms/div: 
 
 
 
 
Vendo o sinal de entrada (em azul) ao mesmo tempo que o sinal na Carga: 
 
 
0,7V reversos 
5,1V 
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6) 
IRL = 320mA 
VRL = Vz = 9,1V 
Logo, RL = 9,1 / 0,32 = 28,44 Ω 
IzM = 14,28mA 
Izm = 1,43mA 
RSm = 8,68 Ω 
RSM = 9,02 Ω 
RSideal = 8,85 Ω 
 
 
7) Vz = 5V e IZm = 4mA (aprox.) 
 
 
 
8) Usando diodos de Silício (Si), ficaria um circuito assim: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ou seja, usaríamos 10 diodos de Si, pois 10 x 0,7V = 7V. E ligaríamos a carga em paralelo com todos esses 
diodos. 
 
9) B 
10) C 
11) C 
12) A 
13) 
13.1) V2 = 127/8 = 15,88V 
V2p = 15,88 x √2 = 22,45V 
Vcp = 22,45 – 1,4V = 21,05V 
 
13.2) Vond = 2V 
VCmed = 21,05 – (2 /2) = 20,05V 
RS 
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13.3) IzM = 0,5 / 11,1 = 45,05mA 
Izm = 4,5mA 
IRL = 11,1 / 300 = 37mA 
RSm = 
20,05−11,1
45,05𝑚+37𝑚
=8,95 / 82,05mA = 109,08 Ω 
RSM = 
20,05−11,1
4,5𝑚+37𝑚
= 8,95 / 41,05mA = 218,03 Ω 
RsIdeal = (109,08 + 218,03) / 2 = 163,55 Ω (aproximado) 
 
13.4) IRSM = 45,05mA + 37mA = 82,05mA 
 
13.5) C = 
82,05𝑚𝐴
120𝐻𝑧 𝑥 2𝑉
= 341,88µ𝐹 
 
14) Para calcularmos o valor do Ripple, podemos usar a fórmula que usa a Corrente ou a que usa a Tensão Média e a 
Resistência da Carga. Como nós sabemos os dados do diodo Zener, podemos calcular as correntes na Carga e no 
Zener e, assim, calcular a Corrente que terá de ser drenada pelo Capacitor. Assim, usando a fórmula: 
𝑉𝑜𝑛𝑑 =
𝐼
𝑓𝐶
 
Ora, a Corrente que saí do Capacitor, no caso extremo, é a corrente máxima que passa no Zener, somada com a 
corrente na Carga. 
Dessa maneira, calculando IzM: 
𝐼𝑧𝑀 =
1
9,1
= 109,89𝑚𝐴 
Podemos aproveitar e calcular IZm: 
Izm = 0,1 x 109,89mA = 10,99mA 
 
E na Carga: 
IRL = 9,1 / 470 = 19,36mA 
 
Assim, a corrente máxima que passa por RS e que é drenada pelo Capacitor será de: 
IRSM = 19,36mA + 109,89mA = 129,25mA 
 
Ora, como o retificador utilizado é em Ponte, a frequência de saída é o dobro da de entrada, logo, f = 120Hz. 
Assim, podemos calcular o Ripple: 
𝑉𝑜𝑛𝑑 =
129,25𝑚𝐴
120𝐻𝑧 𝑥 1000𝑢𝐹
= 1,08𝑉 
 
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Cálculo de RS: 
Como foi pedido para Calcular RS também, temos de calcular a tensão na entrada do regulador. Assim: 
V2 = 12,7V 
V2p = 12,7 x √2 = 17,96V 
Vcp = 17,96 – 1,4V = 16,56V 
 
VCmed (ou Vmf em alguns livros) = 16,56 – (1,08 / 2) = 16,02V 
 
𝑅𝑆𝑚 = 
16,02 − 9,1
109,89𝑚 + 19,36𝑚
= 
6,92𝑉
129,25𝑚𝐴
= 53,54 Ω 
 
𝑅𝑆𝑀 = 
16,02 − 9,1
10,99𝑚 + 19,36𝑚
= 
6,92𝑉
30,35𝑚𝐴
= 228 Ω 
 
𝑅𝑆𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 = 
53,54 + 228
2
= 140,77 Ω