Seja uma carga que varia de 5 a 20 mA alimentada por um circuito regulado por um diodo Zener com VZ=6,8V e IZMAX=40mA. Determine o valor de RS?

Passo 1

Vamos lá! A gente tem uma carga que varia de 5 a 20 mA e está sendo alimentada por um circuito que usa um diodo Zener com tensão de e corrente máxima do Zener . Nosso objetivo aqui é descobrir o valor de , que é o resistor série que controla a corrente no circuito.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender que o resistor é responsável por limitar a corrente que passa pelo diodo Zener e pela carga. A tensão no diodo Zener é constante ( ), então a queda de tensão no resistor será a diferença entre a tensão da fonte ( ) e a tensão do Zener. Mas como não temos , vamos trabalhar com as correntes que temos.

Passo 3

Quando a carga está no mínimo ( IRS = IZ + IL = 40,mA + 5,mA = 45,mA ), a corrente através do Zener será máxima ( ). A corrente total que passa pelo resistor é a soma da corrente do Zener e da corrente da carga:

Passo 4

Agora, quando a carga está no máximo ( IRS = IZ + IL = 0,mA + 20,mA = 20,mA ), a corrente através do Zener será mínima. Para manter o Zener em regulação, precisamos garantir que ele continue funcionando, mas como não temos , assumiremos que o Zener deixa de conduzir quando toda a corrente passa para a carga. Assim, a corrente total através de será:

Passo 5

Para encontrar RS = VS - VZIRS , precisamos usar a relação da lei de Ohm:
RS = VS - 6,8,VIRS
Como não temos , vamos rearranjar para expressar em função de :
Mas, como não temos , percebemos que precisamos de mais informações. Contudo, podemos relacionar as correntes para encontrar uma expressão relativa.

Passo 6

Sabendo que De deve limitar a diferença de corrente entre os dois estados (mínimo e máximo), podemos expressar:
Isso significa que a variação de corrente que precisa suportar é de 25 mA.

Passo 7

Assumindo que a tensão RS = De é constante, a resistência pode ser calculada usando a variação de corrente:
Como (porque o Zener mantém constante), percebemos que sem não conseguimos calcular diretamente.

Resposta

Com as informações fornecidas, não é possível determinar o valor exato de sem conhecer a tensão da fonte . É necessário ter essa informação para aplicar a lei de Ohm e calcular .

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