Circuitos com Diodos Reguladores

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Eletrônica Geral
Material Teórico
Responsável pelo Conteúdo:
Prof. Esp. Diego Bomfim Pedretti 
Revisão Textual:
Prof. Me. Luciano Vieira Francisco
Circuitos com Diodos Reguladores 
• Circuitos com Diodos Reguladores.
 · Verificar o funcionamento dos diodos semicondutores e suas aplica-
ções como reguladores de tensão.
OBJETIVO DE APRENDIZADO
Circuitos com Diodos Reguladores
Orientações de estudo
Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem 
aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua 
formação acadêmica e atuação profissional, siga 
algumas recomendações básicas: 
Assim:
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e 
horário fixos como seu “momento do estudo”;
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo;
No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos 
e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você 
também encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão 
sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados;
Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus-
são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o 
contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e 
de aprendizagem.
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Determine um 
horário fixo 
para estudar.
Aproveite as 
indicações 
de Material 
Complementar.
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
Não se esqueça 
de se alimentar 
e de se manter 
hidratado.
Aproveite as 
Conserve seu 
material e local de 
estudos sempre 
organizados.
Procure manter 
contato com seus 
colegas e tutores 
para trocar ideias! 
Isso amplia a 
aprendizagem.
Seja original! 
Nunca plagie 
trabalhos.
UNIDADE Circuitos com Diodos Reguladores
Circuitos com Diodos Reguladores
Na maioria das aplicações práticas, a estabilidade da tensão de saída de um 
bloco retificador com filtro não é satisfatória devido à sua sensibilidade a variações 
de tensão na entrada, do valor da carga conectada à saída, e de ondulações 
ocasionadas pelo processo de filtragem. Torna-se necessário, então, introduzir 
circuitos que realizam determinada regulagem, chamados de circuitos reguladores.
As funções desses circuitos correspondem a melhorar a estabilidade da tensão de 
saída, a fim de que esta permaneça com um valor constante, independentemente 
de outras variações que possam vir acontecer na entrada do circuito.
Além dos circuitos reguladores de tensão, existem também os circuitos regula-
dores de corrente, cuja função é manter a corrente de saída constante, indepen-
dentemente de variações no valor da carga conectada na saída ou da ondulação da 
tensão de entrada.
Um circuito regulador de tensão – ou corrente – comumente é alimentado por 
uma fonte não regulada que fornece uma tensão contínua, com uma componente 
alternada sobreposta. Como resultado, na saída do circuito regulador temos 
uma tensão ou Corrente Contínua (CC) regulada com a componente alternada 
significativamente atenuada. O parâmetro mais importante de um circuito regulador 
é a regulação ou estabilização, que mede a variação da saída regulada – tensão ou 
corrente – como resultado de mudanças em um ou vários parâmetros do circuito. 
Existem alguns tipos de equipamentos eletroeletrônicos que necessitam, em 
vários pontos de seus circuitos que constituem o equipamento, de certos níveis de 
tensão contínua para alimentação e correto funcionamento como, por exemplo, 
uma fonte de alimentação que cobra a necessidade de se manter uma tensão de 
saída para carga o mais constante possível, ou seja, sem variações.
Outro exemplo: em uma fonte para carregar o telefone celular temos alguns 
componentes eletrônicos juntamente com diodos que são encarregados de manter, 
em sua saída, uma tensão constante de 5 Volts para carregar a bateria desse aparelho. 
Basicamente, são três os fatores que mais influenciam no valor da tensão de 
saída de uma fonte, vejamos:
1. Variação de carga: a tensão Vo (tensão de saída) apresenta um valor má-
ximo quando a saída está em aberto; quando a saída é carregada, à me-
dida que IC aumenta há queda proporcional de Vo, conforme mostra o 
seguinte gráfico:
8
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Figura 1 – Tensão de saída em função da corrente de saída de uma fonte não regulada
Fonte: Wikimedia Commons
Tal comportamento é facilmente compreendido se considerarmos a resis-
tência interna das fontes de alimentação.
Figura 2 – Circuito equivalente de uma fonte de alimentação
Fonte: Wikimedia Commons
A equação de malha do circuito é dada por VO = VI - RI ∙ IO. Assim, 
considerando RI e VI como constantes, podemos perceber que o aumento 
na corrente de carga tem como consequência uma queda no valor da 
tensão de saída;
2. Variação de linha: na grande maioria das aplicações, a fonte CC é alimentada 
por uma fonte CA através de uma ponte retifi cadora e um fi ltro. A tensão 
de linha, fornecida pela concessionária de energia elétrica, varia em torno 
de 10% de seu valor efi caz, em função da demanda. Consequentemente, 
a tensão CC de saída variará nas mesmas proporções;
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UNIDADE Circuitos com Diodos Reguladores
3. Variação da temperatura: mudanças de temperatura provocam alterações 
físicas nos componentes eletroeletrônicos, principalmente nos semicondu-
tores, mudando o seu comportamento e ocasionando variações no qual, 
gerando muitas alterações e prejudicando o funcionamento.
Regulador Zener
Estudaremos os reguladores de tensão. O regulador a ser analisado neste mo-
mento é o Zener, por ser simples e por já conhecermos os componentes neces-
sários para a sua construção. Apesar de simples e de baixo custo, Zener possui 
complicações práticas, dadas as suas limitações técnicas.
O diodo Zener é especialmente fabricado para trabalhar em polarização reversa, 
pois em tais circunstâncias apresenta uma característica de tensão constante para 
uma faixa de corrente. Essa propriedade é denominada efeito Zener e ocorre pelo 
fato de o diodo trabalhar em situação de avalanche – porém, neste caso controlada. 
A curva característica de um diodo Zener é indicada na Figura 3:
+
_
Vz
Inclinação
(corrente de teste)
vZK
0 I
Q
=
i
I z
= 1
rz
- I zr
- Vz
- Vzo - VZK
V∆
V∆ zIr∆
I∆
Figura 3 – Símbolo do diodo Zener e sua curva característica
Pelo gráfico da curva característica podemos observar que, ao trabalhar na 
região reversa, com corrente maior que IZmin até o limite IZmax, a tensão sobre o 
diodo Vz permanece praticamente constante. Tal condição tem como aplicação 
a estabilização de tensão em circuitos que necessitam dessa devido à variação da 
tensão de entrada. 
Ademais, o símbolo do diodo Zener é visto na Figura 4:
Figura 4 – Símbolo do diodo Zener
Fonte: Acervo do Conteudista
10
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Comercialmente, os diodos Zener são especificados pelo valor da tensão de 
Zener (Vz) e pela potência máxima de trabalho, dada por Pzmax = Vzmax∙ Izmax. Como 
podemos notar, com os parâmetros Pzmax e Vz conseguimos determinar o valor de 
Izmax; porém, para estabelecer Izmin, faz-se necessária a utilização da característica 
dada pelo fabricante. Para fins de projeto, na prática utilizamos a equação para 
calcular a corrente mínima de Zener, que representa a aproximação do parâmetro 
real, extraído da seguinte característica:
IZ
IZ
min
max=
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Regulação de Tensão e Método de Análise de Circuitos com Diodos Zener
O circuito da Figura 5 representa uma fonte de alimentação com regulador 
Zener, o qual recebe a tensão de uma fonte simples – podendo ser usadoqualquer 
retificador, com filtro – e entrega, à carga RL, a tensão regulada.
Figura 5 – Circuito de tensão com o regulador Zener
Fonte: Acervo do Conteudista
Podemos observar que Zener se encontra em paralelo com a carga. Dessa 
forma, se a tensão em Zener (Vz) é fixa, conforme visto, a tensão na carga (Vcc) 
também será.
O resistor Rs deverá limitar a corrente do circuito, de modo que se possa alimentar 
a carga e o diodo Zener com correntes suficientes para permitir a regulação da 
tensão de saída. Deve-se ter cuidado para que a corrente de Zener não seja maior 
que a corrente máxima que esse componente pode suportar (Izmáx).
Adotaremos, a partir de agora, outra sigla para a tensão sobre o capacitor, 
tendo em vista que Vcc é a sigla clássica para a tensão média na carga do circuito. 
Comumente, nas fontes sem regulador o capacitor de filtro encontrava-se em 
paralelo à carga, o que não mais acontecerá em fontes reguladas. Assim, a tensão 
no capacitor de filtro passa a ser diferente da tensão média na carga. De modo que 
aplicaremos ao circuito da Figura 6 as seguintes siglas:
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UNIDADE Circuitos com Diodos Reguladores
• Vcc = tensão média na carga;
• Icc = corrente média na carga;
• Vcc’ = tensão média no capacitor de filtro;
• Is’ = corrente que sai do nó no qual encontra-se conectado o capacitor de filtro;
• Vz = tensão no diodo Zener;
• Iz = corrente no diodo Zener;
• VRs = tensão no resistor limitador Rs;
• Is = corrente no resistor limitador Rs.
A Figura 6 mostra os parâmetros descritos, com os sentidos das correntes e 
quedas de tensão nos componentes do circuito.
Importante!
Lembre-se de que no capacitor carregado a circulação de corrente é desprezível – tende 
a 0 A. Ademais, observe que neste circuito Is’ será igual a Is – logo, as duas correntes são 
definidas ao mesmo ramo. 
Importante!
Figura 6 – Parâmetros da fonte de tensão com regulador Zener, com o sentido das 
correntes e quedas de tensão nos componentes do circuito.
Fonte: Acervo do Conteudista
A tensão no capacitor (Vcc’) corresponderá ao mesmo valor da tensão de saída 
do retificador. Portanto, pode-se ter, dependendo do retificador empregado – des-
prezando a tensão de ondulação –, as seguintes tensões:
• Vcc’ = V2p - Vd (retificador em meia onda);
• V Vdcc� � �
V p2
2
 (retificador em onda completa, derivação central);
• Vcc’ = V2p - (2 ∙ Vd) (retificador em onda completa em ponte).
Identificado o tipo de retificador, a tensão Vcc’ será conhecida. A partir disso, 
pode-se proceder a análise do circuito da Figura 6, com o uso das leis de Ohm 
e de Kirchhoff.
12
13
Como a carga está em paralelo ao diodo Zener, este que tem tensão conhecida 
(Vz), tem-se a tensão média na carga (Vcc) diretamente da concepção de circuitos 
em paralelo: Vcc = Vz.
Pela Lei de Ohm, encontramos o valor da corrente média na carga (Icc) para uma 
de valor RL: I
V
RLcc
cc= .
Aplicando-se a Lei das malhas de Kirchhoff para a malha A indicada no circuito, 
pode-se encontrar a tensão sobre o resistor limitador Rs (VRs): + Vcc’ – VRs – Vz = 0 
⇒ VRs = Vcc’ – Vz.
Ademais, pela Lei de Ohm é encontrado o valor de corrente nesse resistor
(Is): I
V
Rss
rs= .
Como dito, o valor da corrente Is é o mesmo da corrente que parte do nó do 
capacitor de filtro (Is’), ou seja: Is’ = Is.
Usando a Lei dos nós de Kirchhoff ao nó B, indicado na Figura, pode-se 
encontrar a corrente no Zener da seguinte forma: Is = Iz + Icc ⇒ Iz = Is – Icc. Veja o 
exemplo de aplicação no circuito da Figura 7:
Figura 7 – Exemplo de um circuito com fonte regulada, empregando retifi cador
de meia onda com fi ltro e regulador Zener
Fonte: Acervo do Conteudista
• Vcc’ = V2p - Vd = 12 ∙ √2 - 0,7 = 16,3V;
• Vcc = Vz = 10V;
• I
V
RLcc
cc= = =
10
270
37 0, ;mA
• VRs = Vcc’ - Vz = 16,3 - 10 = 6,3V;
• I
V
Rss
Rs= = =
6 3
120
52 5
,
, ;mA
• Is’ = Is = 52,5 mA;
• Iz = Is - Icc = 52,5 - 37 = 15,5mA.
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UNIDADE Circuitos com Diodos Reguladores
Limitações de Funcionamento do Regulador Zener
O circuito regulador Zener possui limitações de funcionamento devido à capaci-
dade máxima de potência – ou corrente – de seu principal elemento, o diodo Zener.
Deve-se ter em mente que a corrente drenada por circuitos eletrônicos – que 
correspondem à carga alimentada pela fonte – é proporcional à atividade realizada 
por esses circuitos e à intensidade com que essa atividade é realizada. Por exemplo:
• Quando ouvimos música em um aparelho de som, podemos aumentar ou dimi-
nuir o volume do aparelho, o que significa maior ou menor consumo de corrente;
• Avançar ou retroceder um filme em um aparelho de DVD requer corrente de 
carga diferente daquela drenada no momento da exibição do filme.
Enfim, raramente a carga alimentada por uma fonte de energia drenará uma 
corrente fixa dessa fonte. Dessa forma, a fonte deve ser capaz de fornecer correntes 
desde valores pequenos – zero ampère, ou algo próximo a isso –, até o máximo 
que sua carga possa consumir.
Nos exemplos, utilizamos a carga de valor fixo para facilitar o entendimento 
dos circuitos analisados. Entretanto, em projetos de fontes, em geral, o dimen-
sionamento de seus componentes é realizado em função do máximo consumo de 
corrente de sua carga.
De acordo com a seguinte equação, retirada da análise do circuito regulador, 
percebe-se que a corrente no Zener depende da corrente no resistor limitador e da 
corrente na carga: Iz = Is - Icc.
Considerando fixa a corrente no resistor limitador, as limitações do regulador 
Zener podem ser analisadas mediante dois pontos de vista:
1. Se a corrente limitada pelo resistor limitador (Rs) for totalmente consumida 
pela carga RL, em algum momento do seu funcionamento não haverá 
corrente para polarizar o Zener que, portanto, não conseguirá manter a 
tensão de Zener (Vz) entre os seus terminais;
2. Se a corrente limitada pelo resistor limitador (Rs) for suficiente para fornecer 
a corrente de carga máxima, esta mesma corrente (Is) poderá danificar o 
diodo Zener, caso a carga esteja drenando uma corrente muito baixa, em 
algum momento de seu funcionamento.
Resumindo, temos, respectivamente:
1. Se Icc = Is ⇒ Iz = 0A (o Zener não será capaz de regular a tensão);
2. Se Icc = 0A ⇒ Iz = Is (o Zener poderá ser danificado).
Usaremos como exemplo o circuito da Figura 7 para as duas análises propostas, 
supondo um diodo Zener de potência máxima igual a 400 mW – usual no mercado 
de componentes eletrônicos.
Neste caso, a corrente máxima que o diodo Zener pode suportar, para a sua 
tensão de Zener (Vz) de 10 V, será: IZ
mW
mAmax = = =
Pz
Vz V
max 400
10
40 .
14
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A corrente mínima para o trabalho adequado do Zener – dado extraído em 
datasheet – é de 5 mA – um exemplo para as próximas análises.
Dessa forma, o resistor limitador (Rs) deve ser dimensionado para limitar o 
valor de sua corrente (Is) em 40 mA, para evitar a queima do diodo, caso a carga 
não solicite corrente da fonte (Icc = 0 A). Se a corrente mínima para que o Zener 
mantenha a tensão fixa em seus terminais é de 5 mA, a corrente que poderia ser 
fornecida à carga seria, no máximo, igual a 35 mA (Icc = Is - Iz = 40 mA - 5 mA = 
35 mA). Esse valor é menor que a corrente máxima que a carga necessita (37 mA).
Nesse caso, o Zener do circuito não seria danificado quando a corrente na carga 
fosse igual a 0 A, pois, para esse valor de Icc, a corrente do Zener seria igual a Is, 
ou seja, 40 mA. Entretanto, a corrente que essa fonte seria capaz de fornecer à 
carga está aquém do que a carga realmente necessita.
Em tempo, o dimensionamento do novo resistor limitador do circuito é feito a 
partir das expressões já mostradas:
V VRs cc’� �Vz
I Rss � � �
V
Rs
V
I
Rs Rs
s
Rs
V V
I
V V
mA
cc z
s
’ ,16 3 10
40
158Ω
Aqui, o circuito é capaz de fornecer a corrente máxima à carga e manter a 
tensão regulada (Vz fixa) ao mesmo tempo. Entretanto, quando a carga estiver 
consumindo corrente muito baixa (Icc ≅ 0 A), a corrente que passará pelo Zener 
será aproximadamente igual a 42 mA. Emnosso exemplo, este componente só é 
capaz de suportar 40 mA de corrente. Assim, o diodo Zener será danificado.
Vamos a outro exemplo com circuitos constituídos por regulador Zener: circuito 
regulador Zener básico em Vi e RL fixos:
Figura 8 – Tensão de entrada menor que a tensão do Zener, bloqueando o componente
Fonte: ufpb.br
V
K
�
�
�
�
�
�
�
RL Vi
R RL k k
V
1 2 16
1 1 2
8 73
.
,
,
VL = V = 8,73 V
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UNIDADE Circuitos com Diodos Reguladores
Como:
8,73 < 10 Vl < Vz
O diodo está bloqueado.
Figura 9 – Corrente reversa no Zener.
Fonte: ufpb.br
V
K
�
�
�
�
�
�
�
RL Vi
R RL k k
V
3 16
1 3
12
VL = V = 12V
Como: 12 > 10
O diodo está conduzindo.
Então:
Vr = Vi - Vl = 16 - 10 = 6V
IL = = =
VL
RL k
mA
10
3
3 3,
IZ = IR - IL = 6ma, 3mA = 2,67mA
Pz = Vz ⋅ I z = 10 ⋅ 2,67m = 26,7mW
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Figura 10 – Circuito regulador Zener básico, exemplo: Vi variável e RL fi xo
Fonte: ufpb.br
RLmin
R VZ
RL
K
i
1 10
50 10
250Ω
VR = Vi - Vz = 50 - 10 = 40 V
IR
VR
R k
mA= = =
40
1
40
ILmin = IR - IZM = 40m - 32m = 8mA
RLmax
VZ
ILmin mA
k� � �
10
8
1 25, Ω
Pmax = Vz ⋅ Iz = 10 ⋅ 32m = 320mW
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UNIDADE Circuitos com Diodos Reguladores
Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Livros
Laboratório de Eletricidade e Eletrônica
CAPUANO, F. G.; MARINO, M. A. M. Laboratório de eletricidade e eletrônica. 
24. ed. São Paulo: Érica, 2007..
 Vídeos
Regulador de Tensão - Diodo Zener fucionando como regulador de tensão
https://youtu.be/hbm1PMEirEk
 Leitura
Plataforma Educacional Foss para o Projeto de Fontes de Alimentação Lineares
https://goo.gl/mALB4W
Projeto e Análise de uma Fonte Chaveada em Alta Frequência para Laboratório de Ensino com Saídas: 
± 12 V, ± 5 V, ± 3,3 V e variável até 25 V
https://goo.gl/zixNjS
Fontes Chaveadas
https://goo.gl/wqgKKg
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Referências
CAPUANO, F. G.; MARINO, M. A. M. Laboratório de eletricidade e eletrôni-
ca. 24. ed. São Paulo: Érica, 2007.
CRUZ, E. C. A.; CHOUERI JÚ NIOR, S. Eletrônica aplicada. 2. ed. São Paulo: 
É rica, 2013.
DUARTE, M. de A. Eletrônica analógica básica. Rio de Janeiro: LTC, 2017.
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