Como siempre: No es tan difícil como parece.
Para proteger nuestro circuito se ha pensado en un diodo zener ya que se alimenta de la misma fuente que sirve para cargar el móvil y la tensión es de 6V máxima en corriente continua. De ser una diferencia de tensión mayor de 2,5V se decantaría por un estabilizador 7805.
Para comenzar hacemos el circuito de las pretensiones. Consta de una entrada que puede variar entre 5,6V y 6V en la mayoría de los móviles para la carga. Una resistencia limitadora, un zener de 5,1V y la resistencia de carga (el consumo de nuestro circuito).
La intensidad que consume el circuito es de 30mA cuando está a pleno rendimiento. Para tener seguridad se puede aplicar el 20% de margen. Como se ampliará se calcula para una intensidad máxima de 60mA y así hay seguridad de sobra. La intensidad mínima vamos a colocarla en 0mA. No es la primera vez que se quita el pic u otros componentes y se aplica la alimentación. No digamos el quitar el micro sin quitar la alimentación. Toda previsión es poca.
Lo primero es aventurarse con la potencia del zener. Dispongo de de uno de 1W de potencia. Vamos a ver si nos vale. Este primer paso es aleatorio, se puede escoger cualquier potencia. Los cálculos nos darán la potencia exacta.
$Intensidad máxima zener=Potencia zener/Tensión zener = Pz/Vz$
Por tanto:
$Iz max = Pz/Vz=1W/5,1V = 0,196A$
Ahora calculamos la intensidad mínima del zener. Esta intensidad es la mínima que ha de pasar por el zener para la correcta estabilización.
$Intensidad Mínima zener=10% de la Iz max$
Eso es: Iz min es el diez por ciento de la Iz max. Por tanto:
$Iz min=10% 0,196A=0,0196A$
o lo que es lo mismo 19,6mA. Lo pasamos todo a nuestro circuito:
Ahora no hay más que calcular el valor mínimo de la resistencia limitadora ( RL ) y su valor máximo. Para ello están estas dos fórmulas;
$RL max=Tensión entrada mínima-Tensión del zener/Intensidad zener mínima+Intensidad R Carga máxima$
$
RL min=Tensión entrada máxima-Tensión del zener/Intensidad zener máxima+Intensidad R Carga mínima$
Sustituyendo:
$RL max=Vp min-Vz/Iz min+IRC max=5,6V-5,1V/0,0196A+0,06A=0,5V/0,0796A=6,28Ohms$
$RL min=Vp max-Vz/Iz max+IRC min=6V-5,1V/0,196A+0A=0,9V/0,196A=4,59Ohms$
Ya tenemos un valor para la Resistencia Limitadora máximo y mínimo. Ahora hay que interpretar esto y los posibles resultados que nos pueda dar.
Si el valor de la Resistencia Limitadora mínima es mayor que la RL máxima hay que recalcular con una potencia de zener mayor. Es lógico que la Rmínima nunca puede ser mayor que la máxima.
Si la diferencia entre las dos resistencias es pequeña (como es el caso): recalcular con una potencia de zener mayor. Claro que funciona pero hay que garantizar los circuitos con márgenes de seguridad.
Rebuscando he encontrado otro de 2W (aprox. por el tamaño ya que no se ve la referencia). Recalculamos de nuevo todo:
$
Iz max = Pz/Vz=2W/5,1V = 0,392A$
$
Iz min=10% 0,392A=0,0392A$
$
RL max=Vp min-Vz/Iz min+IRC max=5,6V-5,1V/0,0392A+0,06A=0,5V/0,0392A=
12,755Ohms$
$
RL min=Vp max-Vz/Iz max+IRC min=6V-5,1V/0,392A+0A=0,9V/0,392A=
2.296Ohms$
Parece que la diferencia ha aumentado por tanto hay mayor seguridad.
Para escoger la R Limitadora nos vamos al valor central que es de 8,189Ohms El valor normalizado más cercano (por arriba o por debajo no importa ya que tenemos bastante seguridad) es: 8,2Ohm. También valdría 6,8Ohm ó 9,1Ohm
¿Seguro que funciona? Vamos a verlo. Siempre es conveniente asegurarse. Para ello:
$Intensidad max por RL= 6V-5,1V/8,2Ohm=0,109A$
$Intensidad min por RL= 5,6V-5,1V/8,2Ohm=0,0487A$
No se sobrepasa la intensidad máxima y pasa más de la Intensidad mínima. El valor de 8,2 Ohmios es correcto.
Ahora queda el último paso y por tanto cálculo: La potencia necesaria para la R Limitadora. Para ello:
$Potencia RL=I max RL * Caída tensión RL max= 0,109A * 0.9V=0,0981W$
Le aplicamos un margen de
seguridad del 20% más y vemos que con un cuarto de watio es más que suficiente.
Como las fuentes basadas en zener tienen un consumo continuo y por tanto más elevado del que consume el circuito, queda descartado para este diseño. La caída se provoca por un diodo 1N4007. La fuente se calculará para 5,7V estabilizados.
Como siempre: No es tan difícil como parece.
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