Un diodo zener versus un regulador lineal para una salida de 5 V 100 mA

No es una buena idea colocar un solo diodo zener de 5V1 con una resistencia.

Regulador de transistor Zener: consta de un zener de 5V6 (500 mW o incluso más pequeño), un transistor NPN de la serie BD (por ejemplo, BD241 o BCP56), 1 o 2 resistencias y 2 tapas electrolíticas y 2 de cerámica.

Regulador lineal L7805 o AMS1117-5: debe ser un paquete TO-220 o D²PAK. Ni siquiera intentes TO-92. Por supuesto, necesita al menos 2 tapas electrolíticas y 2 de cerámica (100n más o menos).

De cualquier forma, la disipación de potencia del elemento regulador (transistor de potencia en opt.1, L7805 o AMS1117-5 en opt.2) será al menos

¿Por qué no pruebas con un simple cargador de celular?

El uso de una serie R enfriada por aire antes del regulador para reducir Vin al límite del espacio libre en I máx. reduce la disipación del regulador a Vespacio libre x Imáx.
La resistencia de 2W nominalmente estaría bien (menos del 50% de disipación), pero dependiendo de la habitación disponible, una gota de cerámica de 5W sería muy feliz.

¿Qué tan difícil puede ser 'diseñar' una resistencia? Vamos a averiguar.

Lo que estaría haciendo la resistencia es emanar parte del calor en lugar del regulador, pero el calor total es el mismo, ¿verdad? –

Sí.
El calor residual máximo total es (Vin-Vout) x Imax.
PERO las resistencias enfriadas por aire clasificadas en mucho más de lo que está disipando son baratas y comunes y permiten que la disipación del regulador se reduzca al mínimo, por lo que el disipador de calor y / o el paquete utilizado pueden ser menos significativos.

Las resistencias que disipan una potencia significativa deben funcionar a un máximo muy por debajo de su potencia nominal para mayor confiabilidad. Aquí tienes 700 mW máx. El regulador necesita ALGÚN margen, digamos 500 mW en resistencia máx. Entonces, una resistencia de 2 W probablemente estaría bien, PERO si la habitación, etc., no fuera un problema, usaría una resistencia de bloque de cerámica de 5 W, barata y común.

Para tu información, las resistencias de bloque de cerámica de 5w cuestan alrededor de $0,20 c/u, y la resistencia de película metálica de 2w y 47 ohmios cuesta alrededor de $0,03 c/u. ¿Tengo razón al apuntar a 47 ohmios aquí? para cerámica, parecen estar limitados a 22, 47 y 75 ohmios.

El objetivo es distribuir el calor de la manera más benigna.
Primero, DEBE tomar el consumo de corriente máximo NUNCA y el Vin máximo.
Si Imax es de 100 mA por lo general, pero a veces 100 o 120 mA más que muy momentáneamente, entonces use el peor de los casos a menos que esté seguro de que será solo por un período lo suficientemente corto como para que no importe térmicamente.

Luego mire el suministro de 12 V: ¿está regulado al 1% o al 5% o al 10% o ???.
Un breve aumento en el arranque no importa térmicamente (probablemente), pero si puede funcionar un 10% en el peor de los casos, entonces eso es lo que debe usarse.
Digamos que el peor de los casos es 13V y 120 mA (probablemente alto).
Si vout = 5V, entonces debe lidiar con (13V-5V) x 120 mA
= 8 * 120mA = 960 mW de calor.
Si fueran 12 V y 100 mA, entonces la disipación de calor = (12-5) x 100 mA = 700 mW,
por lo que los 13 V/120 mA serían aproximadamente un 35 % más de calor si se aplicara.

Luego mire el regulador de a bordo. ¿Qué Vmin necesita en el peor de los casos con la corriente máxima posible? Algunos reguladores permiten con seguridad 1 V o menos de "margen libre", mientras que otros pueden necesitar de 2 a 3 V. Digamos que fue un LDO moderno y permita 2V. Entonces, el calor máximo más bajo posible del regulador es 2V x 120 mA = 240 mW. Entonces, la resistencia PODRÍA reducir el voltaje de entrada del regulador a 2 V de 5 V = 7 V. Ahora necesita un riel MÍNIMO de 12v para calcular la resistencia, de modo que el espacio libre se mantenga en 12V_min_level. Digamos que siempre es al menos 12V.
Entonces, la resistencia puede ser R = V/I = (12-7)/120 mA = 41,666 ohmios.
Puede usar más pequeño pero no más grande para mantener un espacio libre de 2V.
Si Imaxpossible = 100 mA, entonces Rmax = (12-7)/100 mA = 50 ohmios, por lo que 47R está bien.
Ahora mire el regulador: ¿el peor de los 240 mW anteriores está bien con el disipador de calor, etc.?
Si es capaz de manejar eso fácilmente, entonces todo está bien.
Pero, si se calienta demasiado, entonces necesita más disipador de calor o un regulador externo.
Esos 240 mW se basaron en el peor de los casos de 120 mA y una asignación de caída de 2 V, y PUEDE ser mucho menor. SO finalmente calcule Rexternal basado en todo lo anterior

3 centavos por una película de metal de 2W suena muy bien a bajo costo en EE. UU. Bastante fácil en China. Aquí la disipación de R es de 960 mW máx. basada en lo anterior y probablemente más baja. Calcule las cifras reales del peor de los casos. No existe una regla estricta sobre qué tan cerca se puede ejecutar una resistencia de sus clasificaciones de potencia y, en teoría, el 100% está bien, PERO una mirada a la hoja de datos puede mostrar que esa clasificación es solo para condiciones de aire imposibles, etc. Así que mire DETENIDAMENTE la hoja de datos y carcasa, etc. Intentaría no ejecutar una resistencia por encima del 50% de sus clasificaciones permitidas en una aplicación determinada y más baja es mejor.
Ejecutar una resistencia de 5 W a menos de 1 W me da una sensación cómoda.
Ejecutar una calificación posterior de 2 W para condiciones de RESISTENCIA (por ejemplo, tal vez 3 W nominales) acercándose a 1 vatio sostenido en el peor de los casos me dejaría mucho menos cómodo.
¿Realizable? Seguro.
¿Confiable? Probablemente.
¿Inteligente? ¿Te pagan por llamadas? :-).

Proporcione enlaces a las resistencias en cuestión si están disponibles.