ELETRÔNICA BÁSICA
LISTA DE EXERCÍCIOS – DIODOS COM FINALIDADES ESPECÍFICAS
1) Um diodo zener tem 15V aplicados sobre ele com uma corrente de 20 mA. Qual a potência
dissipada?
2) Se um diodo zener tiver uma especificação de potência de 5 W e uma tensão zener de 20 V, qual a
sua corrente máxima?
3) Um diodo zener tem uma resistência zener de 5 Ω. Se a corrente variar de 10 a 20 mA, qual a
variação de tensão através do diodo zener?
4) Uma variação de corrente de 2 mA através de um diodo zener produz uma variação de tensão de
15 mV. Qual o valor da resistência zener?
5) O diodo zener da figura 01(a) tem uma tensão zener de 15 V e uma especificação de potência de
0,5 W. Se VS= 40 V, qual o valor mínimo de RS que impede que o diodo zener seja destruído?
4kΩ
Rs
+
+
Vs
Vs
+
VL
+
VL
VZ =25V
_
_
(b)
(a)
FIGURA 01
6) Use os mesmos dados do exercício anterior, exceto RS= 2 kΩ. Qual o valor da corrente zener? Qual
a potência dissipada pelo diodo zener?
7) Na figura 01(a), VZ= 18 V, RZ= 2 Ω, RS= 68 Ω e VS= 27 V. Qual o valor da corrente zener? Qual a
variação de tensão na carga se VS variar para 40 V?
8) Na figura 01(b), qual o valor mínimo da tensão da fonte que mantém o diodo zener funcionando
na sua região de ruptura?
9) A tensão da fonte na figura 01(b) varia de 40 V para 60 V. Se o diodo zener tiver uma resistência
zener de 10 Ω, qual a variação de tensão na carga?
10) Na figura 02(a), calcule o valor aproximado da corrente zener para cada resistência de carga:
a) RL=100 k Ω
b) RL=10 k Ω
c) RL=1 k Ω
240 Ω
1,5kΩ
40V +
RL
30V +
VZ =10V
500 Ω
1N1594
(a)
(b)
FIGURA 02
11) Na figura (02)a, considere RL=470Ω e calcule qual a tensão na carga para cada uma das condições
abaixo:
a) Diodo zener em curto
d) Resistor série em curto
b) Diodo zener aberto
e) Resistor de carga em curto
c) Resistor série aberto
12) Suponha que a fonte do circuito da figura 02(a) tenha uma ondulação de pico-a-pico de 4 V. Se a
resistência zener for de 10 Ω, qual a ondulação de saída?
13) Para qual valor de resistência de carga o regulador zener da figura 02(a) deixa de funcionar?
14) Qual o valor crítico da resistência em série da figura 02(a), se a resistência de carga for de 1 kΩ?
15) Considere no circuito da figura 02(a) que a resistência RL pode variar de infinito a 1 kΩ. Se
RZ= 10 Ω, qual a variação na tensão da carga ao longo dessa faixa?
16) No 1N1594 da figura 02(b), VZ= 12 V e RZ= 1,4 Ω. Qual a tensão na carga? Qual a corrente zener?
Qual a ondulação de saída, supondo uma ondulação de entrada de 5 Vpp?
17) Utilize os mesmos dados do problema anterior e suponha que a resistência de carga pode variar de
infinito a 500 Ω. Quais os valores máximo e mínimo da corrente zener? Qual a variação de tensão
na carga?
18) Ainda com os mesmos dados, suponha que a resistência de carga pode diminuir até 50 Ω. Para qual
valor de RL o regulador zener pára de funcionar?
19) Suponha agora que no regulador da figura 02(b) você mede aproximadamente 20 V na resistência
de carga. Que componente você sugere que esteja com defeito? Por que?
20) Um regulador zener tem VZ= 15 V. VS pode variar de 22 V a 40 V e RL pode variar de 1 k a 50 kΩ.
Qual o valor crítico da resistência em série?
21) Dois reguladores zener estão ligados em cascata. O primeiro tem RS= 680 Ω e RZ= 10 Ω. O segundo
tem RS= 1,2 kΩ e RZ= 6 Ω. Suponha que o ripple da fonte seja de 9 Vpp e calcule a ondulação na
saída.
22) Na figura 3, considere que a tensão cc da carga seja 25 V, VLED= 2 V e R1= 1 kΩ. Qual a corrente do
LED?
115Vac
V130LA2
R1
R2
+
RL
1000 µ F
TIL221
FIGURA 3
1N753
23) Na figura 3, a tensão de secundário é 12,6 Vca. Calcule a corrente do LED considerando que
R1= 1 kΩ e as quedas nos diodos são desprezíveis.
24) Suponha que a tensão direta no LED da figura 3 possa variar entre 1,5 V (mínima) e 2,3 V
(máxima). A tensão na carga é 10 V e R1= 470 Ω. Calcule as correntes máxima e mínima no LED.
25) A tensão de secundário na figura 3 é de apenas 3,6 Vca. Se os diodos forem substituídos por diodos
Schottky, qual será o valor de pico ideal de tensão na carga? Qual o pico de tensão na carga depois
de subtrair a queda de tensão nos diodos Schottky? Qual a vantagem que os diodos Schottky
apresentam neste caso? Não fazer.
26) No circuito da figura 3, o LED não acende. Escolha um ou mais motivos dentre os listados abaixo
para tentar justificar porque o LED não acende:
a) o varistor de entrada (V130LA2) está aberto
b) o terra entre os dois diodos à esquerda da ponte está aberto
c) o capacitor de filtro está aberto
d) o capacitor de filtro está em curto
e) o resistor de carga está aberto
f) o resistor de carga está em curto
27) No opto-acoplador da figura 4, V2= 20 V, R2= 47 kΩ e I2 varia de 2 a 10 µA. Qual a variação de
tensão através do fotodiodo?
R1
V1
+
R2
Vent
Vsaída
+
V2
FIGURA 4
28) Calcule a resistência em série para que um regulador zener chegue às seguintes especificações:
tensão de fonte variando entre 30 V e 50 V, corrente de carga variando entre 10 e 25 mA, tensão de
carga de 12 V.
29) Projete um regulador zener com as seguintes especificações: tensão na carga de 6,8 V; tensão da
fonte de 20 V +/-20% e corrente de carga 30 mA +/-50% (especifique potência e resistência zener).
30) A ondulação de entrada num regulador zener é de 4 Vpp, a tensão da fonte é de 30 V, a resistência
da fonte de 1 kΩ e a resistência de carga é de 820 Ω. A tensão na carga deve ser de 12 V.
Especifique um diodo zener que produzirá um regulador zener quase-ideal (especifique potência e
resistência zener).
RESPOSTAS
1) 300mW - 2) 0.25A - 3) 50mV - 4) 7.5Ω - 5) 750Ω - 6) 12.5mA, 187.5mW - 7) 128.57mA, 371.43mV - 8)
25V - 9) 49.88mV - 10) 19.9mA, 19mA, 10mA - 11) 0V, 9.54V, 0V, 10V, 0V
12) 26.67mV - 13) RL<500Ω - 14) RS≤3k Ω - 15) 98.7mV - 16) 12V, 51mA, 29.17mVpp
17) 74.57mA, 51mA, 33mV - 18) RL<160Ω - 19) Zener aberto, funciona apenas o divisor resistivo - 20) 466.7Ω
- 21) 0.66mVpp - 22) 23mA - 23) 15.82mA - 24) 18.1mA, 16.4mA
25) 5.1V, 4.6V, menor queda de tensão VF - 26) b, d, f - 27) 376mV - 28) 720Ω
29) RSmáx=204.44Ω - 30) RZ≤8.2Ω
1
-
Qual
é
a
diferença
entre
um
diodo
comum
e
um
diodo
zener?
2 - No circuito abaixo, o diodo é ideal com Vz = 6,8 V e R = 470 ohms.
Determine a corrente no circuito para Vin = 12 V. (R.: 11,06 mA)
3 - Calcule a potência dissipada pelo zener da questão anterior. (R.: 75,23
mW)
4 - Para o circuito da questão 2, considere o diodo ideal com Vz = 9,1V e
Vin = 15 V. Determine o valor de R para que a potência dissipada no zener
não
supere
500
mW.
(R.:
107,4
ohms)
5 - Para o circuito da questão 2, considere o diodo ideal com Vz = 15 V e
R = 330 ohms. Determine o valor de Vin para que a potência dissipada no
zener
não
supere
1
W.
(R.:
37
V)
6 - No circuito da figura abaixo, o diodo é ideal com Vz = 12 V, Rs = 920
ohms e RL = 2400 ohms. Determine a corrente na carga, no diodo zener e da
fonte
para
Vin
=
25
V.
(R.:
5
mA;
14,13
mA
e
9,13
mA)
7 - Repita a questão anterior para RL = 5100 ohms, RL = 1000 ohms e RL =
440 ohms e calcule a potência dissipada no zener para cada condição.
8 - Para o circuito da questão 6, considere Vz = 15 V, Pz = 1 W, Rs = 120
ohms e Vin = 40 V. Determine a faixa de variação de RL para que o circuito
funcione
normalmente.
(R.:
198
a
282
ohms)
9 - Repita a questão anterior considerando Vz = 18 V, Pz = 500 mW, Rs =
200
ohms
e
Vin
=
35
V.
10
-
Para
o
circuito
abaixo,
responda:
-Determine VL, IL, Iz e Ir se RL = 180 ohms. -Repita o item anterior para
RL = 470 ohms.
-Determine o valor de RL que estabelece as condições de máxima potência
para o diodo zener.
- Determine o valor mínimo de RL que assegura que o diodo zener está na
região
zener.
11 - Utilizando as tabela de zener, projete o circuito abaixo para manter
12 V para uma variação de 0 a 200 mA. Ou seja determine Rs, Vz e Pz.
12 - Para o circuito abaixo, determine a faixa de Vi que manterá VL em 8
V
e
não
exceda
potência
máxima
nominal
do
diodo
zener.
13 - Projete um regulador de tensão que mantenha uma tensão de saída de 20
V através de uma carga de 1000 ohms, com uma entrada que varia entre 30 e
50
V.
Ou
seja,
determine
o
valor
apropriado
de
Rs
e
Pz.
14 - Para o circuito abaixo, calcule a corrente que atravessa cada um dos
resistores e a potência dissipada em cada um dos diodos zener.
15 - O circuito abaixo é um regulador de tensão baseado em um diodo zener.
A resistência de carga RL pode variar de modo que IL oscila entre 0 e 80
mA. Ao mesmo tempo, a tensão de entrada Ve oscila entre 25 e 35 V. Desejase que uma tensão regulada de 10 V seja mantida. Encontre o valor máximo
de R para que haja a regulação, assim como as características do diodo
zener que será utilizado. (R.: Rmax = 170,45 ohms Pz = 1,51 W)
16 - O circuito abaixo é um regulador de tensão e a corrente IL é
praticamente constante e igual a 100mA. A tensão de saída Vs é de 12 V e
a tensão Ve varia entre 20 e 25 V. Sabendo que a resistência limitadora é
de 72 ohms, determinar a potência máxima dissipada no diodo zener.
17 - A tensão de entrada Ve do circuito abaixo é constante e igual a 50V.
A tensão de saída é especificada em 15V para uma carga RL variável entre
187,5 e 775 ohms. Encontrar o valor máximo para a resistência limitadora
R para que haja regulação e com este valor determinar a potência máxima
dissipada
no
diodo
zener.
18 - Deduzir os valores das correntes I1 e I2 e da tensão Vs no circuito
abaixo. Considerar Vz = 10V e D2 sendo de Si. (R.: I1 = -3,5 mA; I2 = -1,5
mA
e
Vs
=
2,3
V)
19
-
Em
relação
ao
circuito
abaixo,
responda:
- Sendo V1 constante, se RL aumenta, o que ocorre com Iz?
- Determinar os valores máximo e mínimo de V1 para que o diodo zener
execute a função de regulação para qualquer valor da resistência RL dentro
da faixa de 200 a 10000 ohms. Dados Izmax = 80 mA, Vz = 10 V e D1 um diodo
ideal. (R.: Vemin = 15,5 V; Vemax = 18,1 V; V1min = 21 V;V1max = 27,3 V)