Duvida regulador com zener

[mxtech]

Ola. sou novo aqui e tenho uma duvida sobre regular voltagem com zener
não sei como calcular o resistor e nem a dissipação do zener
por exemplo, na figura abaixo. se eu tiver por exemplo um aparelho que consuma 30V 300mA, e na entrada eu tenho 40V, o valor do zener é 30V. mas como calculo resistor e potencia do zener?

[Bruno Lucca]

Se a sua fonte fornece na entrada 40V e você necessita de 30V na saída creio que possa usar um diodo zener de 30V para isso sem problemas.
O Valor do resistor deve ser ajustado de acordo com o consumo máximo desejado.
Lembrando que V=R*i.
Teremos V = 40V-30V=10V.
Para  i=0,3A, você terá um R=V/I=10V/0,3A=33,3ohms.

Lembre-se da potencia sobre o resistor:
P=U*i = 10V*0,3A = 3W. Assim, você terá que utilizar um resistor de 3W ou mais.

Quanto a potência do zener, ele terá se suportar P=V.I = 30V.0,3A (consumo do seu aparelho) = 9W. Portanto o zener deve ser de 30V/10W para regular a tensão. Se falei alguma bobagem me corrijam. Acho que para te ajudar seria mais fácil se você fosse mais específico no que quer, dizendo as especificações de corrente e tensão da sua fonte, qual aparelho quer ligar, etc.

[mxtech]

Bruno, obrigado.
Voce tem certeza desses calculos?
Uma coisa que ouvi é que o resistor tem que ser menor do que o calculado, ou no calculo utiliza-se uma corrente maior, senão não sobre tensão pro zener regular.
Se voce colocar um resistor de 33,3R (não existe, mas só como exemplo) a tensão que chega no zener será de 30V exatos. Se por algum motivo o aparelho consumir um pouco mais que 300mA, vai chegar menos que 30V e o zener fica sem função. Mas não tenho certeza disso, mas parece certo.
E passa pelo zener toda essa corrente e tensão? Não seria só o que ele esta mandando para o terra?
e não tem nenhum aparelho especifico. só quero aprender a usar zeners.

[xformer]

Pode usar um resistor um pouco menor (por ex. 30 ohms) de forma que passe também uma corrente pelo zener (33,3mA pelo zener e 300mA pela carga). Veja que se você por acaso tirar a carga (no caso 100ohms), toda corrente passaria pelo zener e ele não aguentaria (nesse caso 333,3mA). E por exemplo um zener 1N2989 de 10W e 30V tem uma corrente máxima de 280mA. O jeito é pegar um zener de uma potência um pouco maior.

Pra cargas de corrente alta assim, é melhor usar um regulador série (com um zener servindo de referência de tensão) usando transistor de potência como elemento de passagem.

[mxtech]

xformer, obrigado.
Imaginando que a carga nunca será retirada, usando um resistor de 30R a corrente que passaria no zener então seria de 33,3mA?
Para calcular a potencia dissipada no zener, que tensão eu uso? Os 30V ou o 1V que o zener esta queimando (o resistor de 30R esta queimando 9V certo)?

[xformer]

Sim, nesse caso do resistor de 30 ohms, a corrente que vai sobrar pro zener é 33,3mA (o resto vai pra carga).

Pra calcular a potência dissipada pelo zener, você usa a tensão do zener (no caso 30V) vezes a corrente que estiver passando nele.  Sobre o zener sempre vai ter 30V (desde que passe uma corrente mínima nele), se a corrente é 50mA, 100mA, 150mA, não importa.

[mxtech]

Então 30 x 0,0333 = 0,999 = 1W. Usar no minimo o dobro disso certo?
Uma coisa não entendi. Como você chegou a esses 33,3mA no zener?

[xformer]

Use um de 10W como o Bruno falou, pra ter uma margem de segurança. Você disse que a carga consome 300mA a 30V, mas muito provavelmente ela não deve ser um resistor. Se ela for variável (um motor, etc) a corrente pode variar e o zener de 1W não vai aguentar. Faça pelo máximo. Se for só no papel e você não vai montar o "regulador" , então pode ser até 1W mesmo.

Os 33,3mA vem da diferença entre o que vai pra carga e o que passa pelo resistor R1. Se R1 = 30ohms e sobre ele vai cair 10V (que é a diferença entre a tensão de entrada e a tensão que o zener força sobre ele) então a corrente que passa por ele é 10V/30ohms = 333,3mA, como ela se divide 300mA pra carga, sobram 33,3mA pro zener.

[Adiel]

Melhor seria usar um transistor para ajudar o zener a estabilizar a voltagem.  O zener vira um "sidekick", e o transistor fica sendo o herói, aproveitando a moda dos "Avengers"...

[Bruno Lucca]

Vejo que o que eu falei não estava totalmente errado então. Se o objetivo é apenas estudar a função dos zeners o circuito proposto está ótimo. Agora se for realmente utilizar para ligar um aparelho de verdade concordo com o Adiel que é melhor utilizar um circuito utilizando transistores, fica mais estável.

[Adiel]

Aproveitando a deixa de Bruno, um integrado regulador (78XX) simplifica ainda mais as coisas.

[kem]

Mas no caso do mxtech, não tem regulador de 30V...

[Adiel]

Transistor, zener de 30 volts na base, em série com um diodo de silício, para dar os 30,7V de referência.  Moleza.

[GrAmorin]

O que tenho a dizer é o seguinte, 300mA regulado por zener, é uma moderadamente corrente alta.
Se nao me engano o Eduardo mencionou em um topico que zener sao mais para referencia de voltagem...
Se a corrente dse consumo fosse algo ate uns 30mA seria tranquilo usar zeners, assim como sao feito em pedais, mas uma corrente desta ordem (300 mA), nao recomendaria.

O mais indicado é o que o Adiel recomendou, transistor + zener ou LM317.
Considerando que no zener + resistor, deverão ser de potencia alta, o custo com transistor + zener, ou LM317, sera menor, tendo em vista tambem que em muitos lugares nao se acha facil zeners de 10W.

[kem]

Transistor, zener de 30 volts na base, em série com um diodo de silício, para dar os 30,7V de referência.  Moleza.

Sim Adiel, mas eu tava falando do 78xx... Transistor + zener vai de boa, mas que era mais facil um 7830... isso era...
Eu também não arriscaria zener para 300mA. Usei um pra regular a tensão de um blackface... ampli 40V e blackface 24V, mas ai o consumo é de menos de 10mA (e olha que tinha o 78L24).