Este documento describe el diseño de un regulador de tensión de 10V utilizando un diodo zener. Explica que el circuito consta de una etapa de rectificación con puente de diodos para obtener una tensión DC a partir de la red eléctrica, un filtro para eliminar rizos, y un diodo zener para regular la tensión a 10V. Proporciona los cálculos para diseñar cada etapa y verificar que la tensión de salida cumple con los requisitos.

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DESAFIO 1: REGULADOR DE TENSION
Resumen: Un regulador de tensión es un circuito de ciertos elementos como resistencias y datos específicos
electrónico que permite obtener una tensión DC o AC de obtenidos de las hojas de fabricante.
amplitud deseada en un margen de posibles cargas que se Constituyen parámetros importante para el trabajo con diodos
conecten a él. En la actualidad muchos son los dispositivos zener, su tensión zener o (Vz) que es la que usualmente se
para realizar esta tarea, sin embargo el diodo zener sigue desea en la carga, normalmente acompañada de la corriente
siendo uno de los más prácticos y económicos, permitiendo zener (Iz)que atraviesa el elemento; y de la resistencia zener
una tolerancia aceptable de tensión de salida. Su utilización (Rz) . La potencia máxima o Pz que soporta el dispositivo, la
como regulador requiere el cálculo de un componente de cual en la mayoría de los casos nos indicará la corriente
circuito fundamental conocido como resistencia limitadora. máxima que puede tolerar. Y de los límites inferiores de la
Por otra parte ningún circuito trabaja sin energía y la mejor región de trabajo como lo son la tensión y la corriente de
forma de obtenerlo es de la toma eléctrica caseras, en el rodilla (Vzk e Izk) respectivamente. Para entregar una tensión
presente, se anexan los cálculos necesarios para el diseño de DC mayor de la deseada en la carga y que a su vez alimentará
un rectificador con filtro para garantizar una tensión DC el circuito se requiere de un sistema de rectificación y filtro
cuasi-constante a la carga. compuesto de una etapa de transformador (quien disminuye la
tensión de la red para evitar el manejo de tensiones peligrosas
Index Terms: regulador zener, rectificación, filtro de rizos. y de dispositivos con márgenes de aislamiento más pequeño),
Un rectificador de onda completa, quien nos entrega una señal
alterna pulsátil con componente DC positiva y una etapa de
filtro de rizos que estabiliza la componente DC entregando un
I. INTRODUCCIÓN nivel mayor y más estable al dado por el rectificador.
Para la ratificación, existen dos tipos: rectificador de media
El diseño de circuitos electrónicos según las necesidades
onda y de onda completa. El rectificador de media onda es
requeridas es una tarea compleja que requiere la realización de
simplemente un diodo en directa en seria a una resistencia.
cálculos precisos debido principalmente, al desempeño no
Para la ratificación de onda completa existen dos formas de
lineal que tienen los dispositivos semiconductores. El presente
lograrlo: una es con dos diodos tal que una este en directa en
artículo describe las fases del diseño de un circuito regulador
el semi-ciclo positivo de la onda de entrada y el otra también
zener en paralelo de 10VDC capaz de entregar a la carga
en directa pero en el semi-ciclo negativo de la onda; y la otra
máximo 50mA. Iniciamos con el diseño de la etapa de
forma es la de puente la cual usa cuatro diodos conectados tal
rectificación y filtrado, para obtener la tensión DC necesario
que la corriente pase por dos diodos en el semi-ciclo positivo y
para el trabajo del circuito y concluimos con los cálculos de la
en los otros dos la corriente pasara en el semi-ciclo. Los
tan importante resistencia limitadora (Rs) y las correcciones
siguientes esquemas muestran estas tres formas de
para lograr una tensión de salida con un margen de tolerancia
rectificación de una señal.
mínimo. Estos circuitos son de vital importancia para los
ingenieros pues permiten obtener pequeñas fuentes DC muy
útiles en la prueba de otros circuitos.
II. MARCO TEÓRICO
Un diodo zener es un dispositivo semiconductor formado por Figura 1. Rectificador de media onda.
una unión PN cuidadosamente dopada buscando mover la
región de zener a un valor de tensión deseado. Estos diodos
tienen un margen de trabajo en dicha región por lo que
usualmente se trabajan polarizados inversamente. Debido a la
elevada pendiente de dicha región se requieren de la adición

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La grafica de la señal de entrada (Vs) y salida (V0) en el
tiempo es:
Figura 2. Rectificador de onda completa.
Figura 4.Señal rectificada por el puente.
Como podemos ver, la grafica azul no se encuentra totalmente
superpuesta y tiene un intervalo de tiempo en el que vale cero
y es debido a que no ha alcanzado el voltaje de arranque de los
diodos, por lo que no ha empezado a conducir.
Figura 3. Puente de diodo. Luego procedemos con la siguiente etapa del circuito. Esta
segunda etapa denominada filtro consta de un capacitor en
III. METODOLOGIA paralelo con la etapa anterior, en donde recibe como voltaje de
entrada la onda V0 previamente rectificada. Acá se busca que
ETAPAS DEL REGULADOR el capacitor, idealmente, haga lo siguiente.
El regulador zener está conformado por una serie de etapas las
cuales veremos a continuación.
La primera etapa, llamada etapa de rectificación de onda,
consiste bajar el voltaje de entrada (cualquier tomacorriente),
con un transformador que tiene la función que bajar una
tensión de 110 voltios a un voltaje que podamos usar con
nuestros dispositivos electrónicos de modo que puedan
soportar los valores de voltaje y corriente. En esta etapa
también tiene un puente de diodos para rectificar la señal que
ya habíamos transformado a un valor más bajo previamente.
Estos diodos son los rectificadores y los conectamos con el
transformador directamente del siguiente modo: Figura 5.Señal de salida del capacitor.
Pero como no queremos en esta parte que toda la labor sea
realizada por el capacitor y también porque queremos que
nuestro regulador nos dé una onda DC, no se admite la
primera parte creciente de la grafica azul como señal DC, con
lo que bajando el valor de capacitancia obtenemos una señal
de este modo:
Figura 3. Primera etapa de ratificación.

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El valor es el voltaje máximo del voltaje de riso a la
salida y fue de 22,9 V y el es 21.9 V que es el valor
mínimo del riso.
Con la hoja de datos (Diodo ZP 10A regula a 10 V) el es
de 9,825 V y la resistencia interna del diodo es de 7 , la
corriente es 0.25mA .
La corriente requerida para la carga es de 50mA y la
corriente es 50mA según el datasheet del diodo zener.
La se calcula con la tención que arrojará el diodo a la
carga dividido con la corriente máxima que se requiere en la
carga.
Figura 6.Voltaje riso
Así podemos pasar a la siguiente etapa del circuitos en donde
disminuiremos el riso en esta onda azul de la grafica anterior,
que se logra con la ayuda diodo zener, regula la señal que y
se procederá al cálculo de las variables en el diseño de ese
regulador para así lograr obtener una señal DC de salida a los
10V que se nos fue asignado como labor en nuestra practica de
regulador. El diagrama circuito al de esta última etapa se ve
así:
La resistencia escogida fue de 260 .
En este caso nosotros escogimos el voltaje de rizo de 1V por
Figura 7.Circuito rectificador con el diodo. tanto nos queda de la siguiente forma.
Así logramos concluir con el desarrollo del regulador de
voltaje y sus respectivas etapas para su conclusión. Escogimos un capacitor de 1000 el cual se aproxima al
valor calculado y más comercial.
Al final siguiendo el proceso de esas etapas podemos construir
nuestro regulador y diagrama circuito al quedaría de la Con estos datos obtenemos un Vz experimental de:
siguiente manera:
Vz=9.93V.
IV. CONCLUSIONES
Podemos observar como este diseño, responde perfectamente
a las cargas de prueba propuestas, lo que da fiabilidad a los
suposiciones y cálculos realizados, vemos que el circuito se
diseño con una corriente de carga 12 veces superior a la
consumida por la carga, por lo que el zener no sufre mayor
alteración en su región de trabajo al variar esta. La potencia
Figura 8.Circuito completo de regulador de 10 V. generada por esos resistores al voltaje de carga escogido no
supera 1 W en el peor de los casos por lo que las resistencias
de carga pueden ser de potencia pequeña. Las variaciones en
Y para ver cuántos nos dan los elementos de cada elemento las mediciones reales pueden deberse a las tolerancias de los
tenemos los siguientes cálculos: componentes instalados, por ejemplo el diodo zener ZP 10A
Utilizando el diodo de un vatio. tiene una tolerancia _5% al igual que la resistencia limitadora.

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REFERENCIAS
[1] M. Sadiku, C. Alexander Fundamentos de circuitos
eléctricos, McGraw Hill, 2006.
[2] R. Boylestad, L. Nashelsky Electrónica: Teoría de
circuitos,
Pearson Education, 1997.
[3] A. Malvino, Principios de electrónica, McGraw Hill, 2000.
[4] A. Sedra, K. Smith, Circuitos Microelectronicos, Oxford
University Press, 1998.