¿Por qué cae el voltaje en un simple regulador de voltaje basado en diodo zener?

Primero fácil:

Una pregunta más: ¿Cómo se relaciona este circuito con un circuito chopper?

No relacionado. El helicóptero corta , es decir, hay algún tipo de control que enciende y apaga un interruptor (por ejemplo, un transistor). No hay nada de eso aquí, no es una fuente de alimentación conmutada.

No entiendo por qué baja el voltaje.

La corriente a través de un diodo crece muy rápidamente si aumenta el voltaje después de haber cruzado el voltaje de ruptura. Un poco más de voltaje, mucho, mucho, mucho más corriente.

Mucha, mucha, mucha más corriente tiene que venir de alguna parte: debe fluir a través de tu resistencia naranja. Eso significa mucha, mucha, mucha más caída de voltaje en esa resistencia, de modo que el voltaje en el zener no aumenta mucho. Ese es el "voltaje regulado".

(No es un gran regulador. Si veo un diseño en el que alguien usa esto, a menos que sea un caso muy especial , probablemente sea un diseño muy malo. No hagas esto en la naturaleza, siempre hay una mejor manera. Todos los circuitos en la página a la que se ha vinculado ha quedado obsoleta desde principios de la década de 1970. Además, son fotocopias escaneadas a color de fotocopias de copias de copias ... tal vez encuentre una mejor fuente de esquemas, sinceramente).

Hay una resistencia limitadora de corriente que evita que la fuente de entrada se sobrecargue y, si no la hubiera, habría un cortocircuito.

Bueno, esa resistencia es la mitad de la mecánica reguladora, la otra mitad es el diodo Zener.

El artículo da una descripción incorrecta de cómo funciona un zener. El circuito que se muestra es un divisor de potencial simple, cuyo brazo inferior es el diodo zener.

Por debajo del voltaje zener, la impedancia dinámica zener es alta y el voltaje de salida es casi igual al voltaje de entrada. Por encima del voltaje zener, su resistencia dinámica cae de tal manera que el voltaje a través del zener es casi constante. Por lo tanto, la corriente a través del zener varía, de modo que la salida del divisor de potencial es igual al voltaje del zener. No hay un movimiento rápido hacia arriba y hacia abajo del voltaje como lo implica el artículo. Por lo tanto, no tiene relación con un circuito chopper.

¿Cómo se compara este circuito con un divisor de voltaje? ¿Existen paralelismos/similitudes conceptuales?

Observación correcta... Sí, hay similitudes conceptuales. Hablando con más precisión, ambos circuitos son implementaciones específicas de un arreglo más general que consta de dos elementos en serie (no lo sé exactamente, pero tal vez el 90% de los circuitos electrónicos se basan en esta conexión).

Si bien el divisor de voltaje ordinario es lineal, este es un "divisor de voltaje dinámico" implementado por una "resistencia dinámica" (diodo Zener) conectada a tierra.

El divisor de tensión ordinario tiene una relación de transferencia constante de R1/(R1 + R2). La relación de este "divisor de voltaje dinámico" K = Rdyn/(Rdyn + R2) es dinámica: cambia en una dirección opuesta con respecto a las variaciones del voltaje de entrada de tal manera que su voltaje de salida permanece constante.

Por ejemplo, si Vin aumenta, Rdyn disminuye -> K disminuye -> Vout permanece sin cambios... y v v., si Vin disminuye, Rdyn aumenta -> K aumenta -> Vout permanece sin cambios nuevamente.

Puede demostrar el funcionamiento de este circuito electrónico reemplazando el diodo Zener por una resistencia variable (reóstato). Si cambia su resistencia, cuando el voltaje de entrada varía, de modo que para mantener un voltaje de salida constante, la resistencia variable (y usted:) actuará como un "diodo Zener".