Calculadora de resistencia para diodo Zener: regulador de voltaje
Calcula la resistencia en serie de un regulador con diodo Zener según la entrada, el Zener y la carga, con la potencia de la resistencia y del Zener.
Cómo funciona
R ≤ (Vent mín − Vz) ÷ (I carga + Iz mín) · P_R = (Vent máx − Vz)² ÷ R · P_Z (sin carga) = Vz × (Vent máx − Vz) ÷ R
El regulador con Zener es la referencia de voltaje más sencilla: una resistencia absorbe el voltaje sobrante de la entrada y el diodo Zener desvía la corriente que la carga no toma, manteniendo la salida en su voltaje de ruptura. La resistencia debe ser lo bastante pequeña para que, con la entrada más baja y la carga más alta, el Zener todavía reciba su corriente mínima y siga en ruptura; eso fija la resistencia máxima. El costo es que, con la entrada más alta y la carga desconectada, toda esa corriente pasa por el Zener, y eso define su potencia; la resistencia, por su parte, conduce la corriente completa siempre que haya alimentación. Por eso el circuito es ineficiente y solo conviene para cargas pequeñas y más o menos constantes; arriba de unas decenas de miliamperes, un regulador de tres terminales funciona mejor.
Ejemplo resuelto
Isabel quiere sacar 5.1 V de una fuente que varía entre 11 y 14 V para una carga de 20 mA, con 5 mA mínimos en el Zener: R ≤ (11 − 5.1) ÷ 0.025 = 236 Ω, así que usa 220 Ω. A 14 V la resistencia conduce (14 − 5.1) ÷ 220 ≈ 40.5 mA y disipa 8.9² ÷ 220 ≈ 0.36 W, por lo que la calculadora recomienda una de 1 W. Sin carga, el Zener disipa 5.1 × 0.0405 ≈ 206 mW: uno de 500 mW es suficiente.
Preguntas frecuentes
¿Qué tan preciso es el voltaje de salida?
La tolerancia típica del Zener es ±5%, y además varía con la corriente (resistencia dinámica) y la temperatura; espera ±5–10% en total. Para precisión, usa un circuito integrado de referencia.
¿Puedo agregar un transistor para sacar más corriente?
Sí: un transistor en seguidor de emisor conectado al nodo del Zener multiplica la corriente disponible por la ganancia del transistor; la salida baja unos 0.65 V.
¿Cómo se calcula la resistencia de un diodo Zener?
Resta el voltaje del Zener al voltaje de entrada mínimo y divide entre la suma de la corriente de carga y la corriente mínima del Zener. Con 12 V, un Zener de 5.1 V y 20 + 5 mA: (12 − 5.1) ÷ 0.025 = 276 Ω como máximo.
¿De cuántos watts debe ser el Zener?
Calcula el peor caso: entrada máxima y carga desconectada, cuando toda la corriente de la resistencia pasa por el Zener. Multiplica esa corriente por el voltaje del Zener y elige uno con margen, por ejemplo de 500 mW si disipa unos 200 mW.
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Estimación con fines educativos. El voltaje de la red y la energía almacenada en baterías pueden ser mortales: pide a un electricista calificado que revise cualquier instalación y sigue la normativa local.