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 5V1 con una resistencia.

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

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

De cualquier manera, la disipación de potencia del elemento regulador (transistor de potencia en opt.1, L7805 o AMS1117-5 en opt.2) será al menos $$ Pt = (Vs - Vo) Io = (12 - 5) 0.11 = 770mW. $$ Para un paquete TO-220, Rth = 62.5 ° C por Watt, por lo tanto, el aumento de temperatura del elemento regulador será $$ \ Delta T = Rth * Pt = 62.5 * 0.77 = 48 ° C $$ ¡Y si suponemos que la temperatura ambiente es de aproximadamente 24 ° C, la temperatura del regulador será 72 ° C ! Necesita un disipador térmico (con recubrimiento anodizado negro recomendado) .

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

El uso de una serie R enfriada por aire antes de que el regulador baje el límite de Vin a altura libre al máximo I reduce la disipación del regulador a Vheadroom x Imax.
La resistencia de 2W nominalmente estaría bien (con una disipación inferior al 50%) pero, dependiendo de la habitación disponible, una burbuja de cerámica de 5W estaría muy feliz.

¿Qué tan difícil puede ser "diseñar" una resistencia? Averigüemos.

  

Lo que haría la resistencia es emanar algo del calor en lugar de   que el regulador, pero el calor total es el mismo, ¿verdad? -

Sí.
El calor residual máximo es (Vin-Vout) x Imax.
PERO los resistores refrigerados por aire con una clasificación de mucho más de lo que usted está disipando son baratos 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.

Los resistores que disipan una potencia significativa deben funcionar a un máximo de muy por debajo de su potencia nominal para mayor confiabilidad. Aquí tienes 700 mW max. El regulador necesita ALGUNO espacio para la cabeza, por ejemplo, 500 mW en la resistencia máx. Así que una resistencia de 2W probablemente estaría bien, PERO Si la habitación, etc. no fuera un problema, usaría una resistencia de bloque cerámico de 5W: barata y común.

  

fyi 5w resistencias de bloque cerámico de aproximadamente $ 0.20 / ea, y película metálica 2w 47   resistencia de ohm alrededor de $ 0.03 / ea. ¿Estoy en lo cierto en apuntar a 47 ohm aquí? para   Las cerámicas parecen estar limitadas a 22, 47 y 75 ohmios.

El objetivo es distribuir el calor de la manera más benigna.
Primero DEBE tomar el máximo consumo de corriente y el máximo de vin.
Si Imax suele ser de 100 mA pero a veces es de 100 o 120 mA más de un momento, utilice el peor de los casos, a menos que sea seguro que sea solo por un período lo suficientemente corto como para que no importe térmicamente.

A continuación, observe la fuente de alimentación de 12 V: ¿está regulada en un 1% o en un 5% o 10% o ???. Una breve oleada en el inicio no importa térmicamente (probablemente), pero si puede funcionar en un 10% más alto en el peor de los casos, entonces eso es lo que se debe usar.
El peor caso es 13V y 120 mA (probablemente alto).
Si vout = 5V, debe tratar con (13V-5V) x 120 mA
= 8 * 120mA = 960 mW de calor.
Si era 12 V y 100 mA, entonces la disipación de calor = (12-5) x 100 mA = 700 mW
por lo tanto, el 13V / 120 mA sería aproximadamente un 35% más de calor si se aplicara.

Luego mira el regulador de a bordo. ¿Qué Vmin necesita en el peor de los casos con la máxima corriente posible? Algunos reguladores permiten con seguridad 1 V o menos "espacio libre", mientras que otros pueden necesitar de 2 a 3V. Digamos que era un LDO modernista y permite 2V. Por lo tanto, el calor máximo más bajo posible del regulador es 2V x 120 mA = 240 mW. Luego, la resistencia PODRÍA bajar el voltaje de entrada del regulador a 2V de 5V = 7V. Ahora necesita un riel MÍNIMO de 12v para calcular la resistencia, por lo que el espacio libre se mantiene 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 el espacio libre de 2 V.

Si Imaxposible = 100 mA, entonces Rmax = (12-7) / 100 mA = 50 Ohms, entonces 47R está bien.
Ahora, mire el regulador: ¿es correcto el caso más alto de 240 mW que está bien? Si es fácilmente capaz de manejar eso, entonces todo está bien.
Pero, si se calienta demasiado, necesita más disipador de calor o un regulador externo.
Esos 240 mW se basaron en el caso más desfavorable de 120 mA y el margen de deserción de 2V, y PUEDE ser mucho menor. Así que finalmente calcule Rexternal en base a todo lo anterior

3 centavos por una película de metal de 2W suena bastante bien en Estados Unidos. Bastante fácil en China. En este caso, la disipación de R es de 960 mW máx. Basada en lo anterior y probablemente más baja. Trabajar las cifras reales de peor caso. No hay una regla estricta sobre qué tan cerca se puede ejecutar una resistencia a sus potencias nominales y, teóricamente, el 100% está bien, PERO un vistazo a la hoja de datos puede mostrar que esa clasificación es solo para condiciones de aire imposibles, etc. Así que mire CLOSAMENTE la hoja de datos y Vivienda, etc. Intentaría no ejecutar una resistencia por encima del 50% de sus clasificaciones permitidas en una aplicación determinada y una menor es más agradable.
Ejecutar una resistencia de 5W a menos de 1W me da una sensación de comodidad.
Ejecutar un 2W después de calificar para condiciones RESISTOR (por ejemplo, quizás 3W nominal) en el peor caso sostenido de 1 vatio me haría mucho menos cómodo.
¿Realizable? Claro.
¿De confianza? Probablemente.
¿Sabio? ¿Te pagan por los callouts? :-).

Por favor, proporcione enlaces a las resistencias en cuestión si están disponibles.