¿Diodo Zener en serie?

Question

¿Está bien usar un diodo zener en serie? Normalmente los veo a través de la salida de una fuente de energía para limitar el voltaje al valor del zener.

Ponerlo en serie en su lugar debería reducir el voltaje por el valor del zener, ¿sí? (así que un zener de 5V en un suministro de 12V daría una salida de 7V).

La cosa es que tengo un suministro de -12V y necesito un suministro de -5V (o cerca, -7 servirá - he añadido un par de diodos de Si para bajar el voltaje un poco más) de él - PERO - no quiero perder el suministro de -12V (que se necesita para otras partes del circuito), y no tengo ningún regulador negativo, sólo positivo.

Lo he probado y parece que está bien, pero ¿causará problemas si lo dejo así?

Answer 1

Un regulador sería la mejor solución, pero un zener (una 'n') está bien, al menos si no quieres extraer demasiada potencia de la tensión regulada. No se coloca el zener directamente en los -12V, sino que se utiliza una resistencia en serie para limitar la corriente. Es esta resistencia en serie la que dicta la cantidad de corriente que puedes consumir. Los -12V seguirán estando disponibles.

Para calcular el valor de la resistencia, tienes que saber cuánta corriente consumirá tu carga. Supongamos que es 1 mA. Supón también que el diodo zener necesita 10 mA. Eso es 11 mA a través de la resistencia. La caída de tensión es de 12V - 5V = 7V. Entonces R = 7V / 11 mA = 640 $\Omega$ .

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Puedes pensar que en mi ejemplo estoy exagerando un poco al tener 10mA para un zener si el circuito requeriría sólo 1/10 de eso. Pero verás que los zeners suelen estar especificados para corrientes mucho más altas, como 50mA. Algunos zeners más nuevos están especificados para corrientes mucho más bajas, estos sólo necesita 50 $\mu$ A.

YAE (Yet Another Edit)
La razón por la que no se quiere utilizar el zener en serie para obtener la caída de tensión es que, especialmente a bajas corrientes, la tensión inversa puede ser mucho inferior al valor nominal. Este diodo por ejemplo, se especifica en 5.1V @ 50mA, pero sólo baja 1V a las 10 $\mu$ A.

Answer 2

En un par de raras ocasiones, he utilizado un diodo Zener para bajar la tensión de alimentación al rango de entrada de un regulador. Por ejemplo, tenía un transformador comercial que funcionaba bien en un diseño de fuente de alimentación conmutada, excepto por el devanado de alimentación de polarización, que tenía demasiadas vueltas y generaba 34 voltios después de la rectificación.

Como los requisitos de corriente de polarización eran bastante bajos (unos pocos miliamperios), y el voltaje de polarización requerido para el chip era de 12-32 voltios (tiene un regulador lineal incorporado), el ingeniero anterior utilizó una combinación de resistencia y Zener de 30 voltios como la de la respuesta de stevenvh.

Aunque el circuito funcionaba, su corriente de reposo era el doble de lo esperado. Observamos el circuito con la cámara térmica (Fluke Ti25, una herramienta fantástica si te la puedes permitir) y el Zener brillaba con intensidad.

Así que cambiamos el circuito para utilizar un Zener de 10 voltios en serie, con polarización inversa, para bajar la tensión a unos 24 voltios, por debajo del máximo del chip. El regulador incorporado hace el resto. Sólo tuvimos que asegurarnos de que hubiera una cantidad mínima de corriente a través del diodo, pero eso no fue difícil.

Answer 3

Lo más seguro es que manejes la situación poniendo el Zener en paralelo con la carga. Calcula la combinación de resistencia y Zener de manera que cuando la carga tome cero amperios, el Zener sea capaz de manejar la corriente sin quemarse.

Ejemplo su carga toma de 0mA a 100mA de corriente. La tensión de alimentación es de 12V. La tensión necesaria es de 6V.

Necesita un Zener Pd=5W para manejar la corriente cuando la carga no toma corriente.

El valor de la resistencia es (caída de tensión necesaria)/(corriente de carga máxima), así que en este caso 6V/0,1A = 60 ohmios. Comprueba la potencia disipada por la resistencia (PdR). PdR = Iload * Iload * R = 0,1A * 0,1A * 60 ohmios = 0.6W.

Así que 6V 5W Zener y 60 ohm 1W resistencia se necesitan valores exactos sin el temor de sobrecalentamiento.

Puedes utilizar un valor de resistencia de 56 ohm (más fácil de encontrar en una tienda). El Zener puede manejar la corriente extra.

Answer 4

En mi opinión, lo mejor que se puede hacer en el ejemplo de Mike es añadir otro zener de 5 voltios en serie antes de la resistencia, de modo que se minimice la potencia perdida en el zener y la resistencia. La resistencia tiene que caer sólo 1 voltio a la carga máxima. El valor de R es 1/0,1 =10 ohmios. La corriente máxima de los zeners añadidos a plena carga es la corriente de carga máxima=0,1A La corriente máxima del zeners original en vacío 1v/10 =0.1A Como ves no tenemos ninguna corriente perdida en el zener o en la resistencia que exceda los requerimientos del circuito. El circuito funcionará más frío y se perderá menos energía. Estas son solo ideas, pero no están probadas, así que puedo estar equivocado.