¿Cómo calcular el voltaje de ondulación en este circuito regulado por Zener rectificado en puente?

Para uno de mis laboratorios, necesito diseñar una fuente de alimentación con una ondulación inferior al 1% del valor nominal de 4,7 V (ya que Vz = 4,7 V) y calcular su regulación de carga.

Sé que la ondulación probablemente estará dentro del 1% requerido, pero tengo problemas para calcular el valor exacto que necesitaré para el cálculo de la regulación de carga.

Aquí está el circuito:

Fuente de alimentación

La carga tiene que ser 50 k Ω . R1 y C1 son ajustables. Ya que solo tendré uno 100 µ F y uno 10 µ F capacitores en el laboratorio, los voy a derivar para un mejor filtrado.

Intento de solución:

Aporte:

V = 15 V pag − pag o 7.5 V pag @ 50 Hz

Después de pasar por el puente rectificador (dos diodos - dos gotas de 0,7 V):

V = 6.1 V pag @ 50 Hz

Aquí es donde empiezan mis problemas.

Después de pasar por el filtro:

Quería calcular la amplitud de la ondulación usando: V r = V pag 2 F C R , donde f = 50 Hz, V pag = 6.1 V , C = 110 µ F y R es la resistencia del circuito paralelo al condensador. no tengo idea de como llegar R , incluso si escojo alguna R 1 , ya que sospecho que la resistencia variará debido al diodo Zener.

Entonces, ¿cómo puedo encontrar la amplitud de ondulación en la entrada del regulador Zener? Necesito este valor para los cálculos del regulador Zener y, en consecuencia, el valor preciso de ondulación de salida y la regulación de carga.

¿Por qué el zener y no algo menos arcaico?
@PlasmaHH Así es este laboratorio. R1 y C son realmente las únicas cosas que puedo cambiar en este circuito.
¿Así que esto es básicamente tarea?
@PlasmaHH Esto no es necesario para el laboratorio, pero quiero prepararme para entender qué está pasando exactamente. Así que no, no es tarea (no está marcada).

Respuestas (3)

Puede elegir R1 para producir una corriente promedio de Iz (de la hoja de datos de Zener). Mientras esté allí, busque la impedancia zener en esa corriente. Puede pensar en el zener como una fuente de voltaje ideal con una resistencia en serie. El valor de esa resistencia depende en gran medida de la corriente zener, por supuesto.

Calcule el voltaje de ondulación en el capacitor a partir de la corriente del capacitor (suponga que es constante e igual a (Vp-Vz)/R1. Simbólicamente (en función de C).

Calcule el voltaje de ondulación a través del zener a partir de la impedancia del zener, el voltaje de ondulación y la impedancia de la fuente (R1 || 50K que puede decir ~= R1). De nuevo, en función de C.

Encuentre el valor mínimo del capacitor para producir una ondulación del 1%.

Puede calcular la regulación de carga de manera similar.

Aquí hay parte de una tabla de una hoja de datos de Zener :

ingrese la descripción de la imagen aquí

Hay dos corrientes en las que se especifica la impedancia zener, pero el voltaje zener solo se especifica en Iz.

El R1 se elige de esa manera, de modo que la impedancia Zener es demasiado baja y la impedancia de carga es demasiado alta para importar en el cálculo del voltaje de ondulación del condensador, ¿estoy en lo cierto? Todavía estoy un poco confundido acerca de lo que escribió para el cálculo del voltaje de ondulación del condensador. ¿Será su amplitud igual a Ic/2fC, donde Ic = (Vp-Vz)/R1?
Si eso es correcto. El capacitor se carga en forma de picos en los picos de la red eléctrica (2 * f ya que tiene un puente rectificador) y pasa la mayor parte del medio ciclo descargando con corriente Ic, tal como escribió.
¡Gracias! Tu publicación fue realmente útil. R1 = ~300Ω y C = 250µF o superior mantiene la ondulación por debajo del 1%.

Su objetivo es asegurarse de que el voltaje a través del capacitor no caiga por debajo de (digamos) 5 voltios. Esto asegura que el zener siempre esté funcionando. Entonces, si el voltaje máximo de su capacitor es de 6.1 voltios, debe elegir la resistencia de valor más alto (R1) que satisfaga obtener al menos 5 voltios en la carga si se quitara el zener.

La corriente que toma la carga es minúscula de 94 uA, por lo que también podría suponer que tal vez 10 mA para el diodo zener y esto significa que R1 es 1.1/0.01 = 110 ohmios. El 1.1 es de 6.1 voltios menos 5 voltios.

Si (aproximadamente) se tomaran 10 mA del capacitor durante un período de 10 ms, ¿cuánto caería el voltaje? I = Cdv/dt por lo tanto dV = 0,91 voltios.

La descarga del condensador será de aproximadamente 6,1 voltios a aproximadamente 5,2 voltios pero, por supuesto, el zener no será perfecto, por lo que podría haber una ligera caída en su voltaje. Sin embargo, he asumido una corriente de descarga de 10 mA y esto es demasiado. A 5,2 voltios y R1 = 110 ohmios que alimentan un zener de 4,7 voltios, la corriente es de aproximadamente 4,5 mA, por lo que esperaría que la caída en el voltaje del capacitor sea de aproximadamente 0,7 voltios.

También mi cálculo asumió 10 ms, pero será un poco menos que esto, posiblemente 8 ms. Entonces elegiría R1 para que sea de 110 ohmios.

Gracias. La otra respuesta fue más clara con cálculos teóricos, aunque terminé usando una capacitancia superior a 110 µF. Tendré en cuenta su enfoque cuando esté en el laboratorio real y tenga que usar 110 µF.

solo especifica 4.7v, pero también debe especificar la corriente de salida con un voltaje nominal de 4.7, y simplemente debe calcular Vripple = Iout / 4fc porque es un circuito puente. Vripple= Iout/2fc o Vp/2FCR es para la rectificación de media onda (usted usa). por lo tanto R = Vp/Iout.

Bienvenido a EE.SE. Por favor, esfuércese en publicar su respuesta. Intente dar formato a las fórmulas de una manera hermosa y trate de mejorar la semántica de su escritura. Actualmente su publicación es difícilmente comprensible.
¿Cómo calcular el voltaje de ondulación en este circuito regulado por Zener rectificado en puente?
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