Vogliamo progettare un semplice alimentatore stabilizzato a diodo Zener, in base allo schema dell'immagine, conoscendo i seguenti dati: tensione d'uscita Vo=12V, Irc(min)=10mA, Irc(max)=50mA (corrente minima e massima sul carico), Iz(min)=2mA (corrente di Zener minima), Pz=1W (Potenza di Zener), dVi/Vi=0.1 (variazione della tensione d'ingresso in percentuale del 10%), Rz=2 Ohm (resistenza di Zener)
Considereremo, per ora, il diodo Zener come componente ideale, tenendo presente che alla fine verificheremo il grado di stabilizzazione dell'uscita, in base al valore di Rz.
Supponendo Vo=Vz, calcoliamo la corrente di Zener massima: Iz(max)=Pz/Vz=1/12=83mA.
Per ricavare la resistenza serie Rs e la tensione in ingresso Vi dobbiamo impostare un sistema di due equazioni indipendenti.
Ragioniamo così: la corrente di Zener massima circola quando è minima la corrente sul carico e massima la tensione d'ingresso, per cui avremo Vi*(1+dVi/Vi)=Vo+Rs*(Iz(max)+Irc(min)).
D'altronde la corrente di Zener minima circola quando è massima la corrente sul carico e minima la tensione d'ingresso, per cui si avrà Vi*(1-dVi/Vi)=Vo+Rs*(Iz(min)+Irc(max)).
Quindi il sistema sarà: (1.1*Vi=12+Rs*0.093) et (0.9*Vi=12+Rs*0.052).
Risolvendo il sistema si otterrà Vi=18.57V e Rs=90.57 Ohm.
Per quanto riguarda la verifica della stabilità, considereremo il valore di Vo calcolando la tensione ai capi del diodo Zener munito della sua resistenza Rz.
Tenendo presente il caso peggiore, ossia quando il carico è scollegato, nello Zener circolerà la corrente Iz(max) per cui avremo: Vo(max)=Vz+Iz(max)*Rz.
Svolgendo il calcolo avremo Vo(max)=12+0.083*2=12.17mV.
La variazione della tensione d'uscita in percentuale è (dVo/Vo)*100=(0.17/12)*100=1.42%.
A presto e buon anno a tutti :brindiamo: