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Calcolatore del diodo Zener

Progetta uno stabilizzatore Zener in derivazione per gli estremi di tensione di ingresso e di carico, scegli un resistore in serie pratico e verifica la potenza dissipata da diodo e resistore.

Intervallo della tensione di ingresso

V
V

Modello del diodo Zener

V
Stabilizzatore Zener in derivazione con sorgente di ingresso, resistore in serie, diodo Zener e carico in parallelo

Equazioni

RS,max=Vin,min−VZIL,max+IZ,minR_{S,max}=\dfrac{V_{in,min}-V_Z}{I_{L,max}+I_{Z,min}}
RS,min=Vin,max−VZIL,min+PZ,rated/VZR_{S,min}=\dfrac{V_{in,max}-V_Z}{I_{L,min}+P_{Z,rated}/V_Z}
IZ=Vin−VZRS−ILI_Z=\dfrac{V_{in}-V_Z}{R_S}-I_L

Resistore in serie da verificare

Intervallo sicuro della resistenza nominale106.295 Ω – 262.857 Ω
Resistore normalizzato suggerito240 Ω
Resistore in serie selezionato240 Ω
Corrente Zener al limite di regolazione7.381 mA
Massima potenza dissipata dal diodo Zener221.447 mW
Potenza nominale consigliata del resistore1 W
Verifica della regolazioneRegolazione mantenuta

Con tensione di ingresso minima e pieno carico resta la corrente Zener richiesta, anche con la tolleranza positiva del resistore.

Verifica termica del diodo ZenerEntro la potenza nominale

Con tensione di ingresso massima e carico minimo, la potenza dissipata dal diodo Zener resta entro il valore nominale indicato anche con la tolleranza negativa del resistore.

Verifica del resistore selezionatoEntro l’intervallo sicuro

Nel modello, il valore selezionato supera entrambe le verifiche DC nel caso peggiore.

Analisi degli estremi di esercizio

La prima riga usa la tolleranza positiva del resistore per verificare la regolazione con ingresso minimo e pieno carico. La seconda usa la tolleranza negativa per verificare la potenza Zener con ingresso massimo e carico minimo.

Configurazione pronta
CondizioneVinILRSIRIZPZPRVout
Regolazione: ingresso minimo / pieno carico12 V20 mA252 Ω27.381 mA7.381 mA37.643 mW188.929 mW5.1 V
Termico: ingresso massimo / carico minimo15 V0 nA228 Ω43.421 mA43.421 mA221.447 mW429.868 mW5.1 V

Il calcolo usa uno stabilizzatore ideale in derivazione in corrente continua. Prima dell’uso, verifica nelle schede tecniche la tolleranza Zener, l’impedenza dinamica, il coefficiente di temperatura, il declassamento termico del contenitore, la tensione di lavoro del resistore, le correnti di avvio e impulsive e i guasti.

Guida agli stabilizzatori in derivazione

Dimensionare un diodo Zener per i due casi peggiori reali

Un diodo Zener con un resistore in serie può fornire una tensione di riferimento o una piccola alimentazione stabilizzata. La scelta non è una semplice divisione di tensione: il carico massimo può far scendere troppo la corrente Zener, mentre un carico leggero può concentrare nel diodo una potenza eccessiva.

Metodo e ipotesi

Lo strumento modella un diodo Zener in derivazione dopo un resistore in serie. Con Vin minima e IL massima, verifica che la corrente Zener residua raggiunga la corrente di ginocchio inserita quando il resistore è alla tolleranza positiva. Con Vin massima e IL minima, verifica che la corrente in eccesso, con il resistore alla tolleranza negativa, resti entro la potenza nominale del diodo. Il valore proposto è il resistore della serie E più alto nell’intervallo nominale: limita la corrente sprecata senza perdere la regolazione nel caso peggiore.

Dati di ingresso da verificare

Intervallo della tensione di ingresso

Usa i limiti che il circuito incontra realmente, inclusi tolleranza dell’alimentazione, stato della batteria, ondulazione lenta ed eventuali sovratensioni sostenute. La sola tensione nominale non basta.

Correnti dello Zener e del carico

La corrente Zener minima va ricavata dalla curva della scheda tecnica o dalla zona di regolazione, non soltanto dalla corrente di prova. Se il carico può scollegarsi o entrare in sospensione, imposta IL minima a zero.

Potenza nominale e contenitore

Inserisci la potenza ammessa nelle condizioni termiche reali. La potenza nominale dichiarata del diodo è spesso specificata per un’area di rame, una temperatura ambiente o una durata dell’impulso particolari.

Procedura consigliata

  1. 1Inserisci limiti minimi e massimi di ingresso e carico, VZ nominale, corrente Zener minima e potenza nominale del componente.
  2. 2Scegli una serie E e applica il resistore proposto, oppure prova il valore realmente disponibile nella distinta componenti.
  3. 3Leggi entrambe le righe del caso peggiore, poi verifica tolleranze, riscaldamento, sovratensioni e guasti nelle schede tecniche scelte.

Esempio verificabile

Con Vin da 12 a 15 V, un diodo Zener da 5,1 V e 0,5 W, IZ min = 5 mA, un carico da 0 a 20 mA e un resistore al 5%, l’intervallo nominale sicuro è circa 106–263 Ω. Il valore E24 di 240 Ω lascia circa 7,4 mA nello Zener a 12 V / 20 mA con 252 Ω e vi dissipa circa 221 mW a 15 V / 0 mA con 228 Ω.

Limiti da considerare

Questo modello in corrente continua presume che VZ sia costante una volta raggiunta la corrente minima. Non modella impedenza dinamica, dispersione di VZ, temperatura, rumore, stabilità capacitiva, impulsi, corrente di spunto o comportamento in caso di cortocircuito dell’uscita. Uno Zener in derivazione è adatto soprattutto a basse potenze; un regolatore in serie o un convertitore è spesso più efficiente quando il carico varia molto.

Domande frequenti

Perché il carico minimo è così importante?

Quando il carico assorbe meno, quasi tutta la corrente nel resistore in serie può attraversare lo Zener. Di solito è questa la condizione che determina la massima potenza dissipata dal diodo.

Posso usare VZ nominale come uscita precisa?

Non senza esaminare la scheda tecnica. VZ è specificata a una corrente di prova e varia con corrente, temperatura, tolleranza e rumore. Per un riferimento preciso, preferisci un riferimento di tensione o un regolatore progettato a tale scopo.

Riferimenti da consultare

  • Riferimenti del metodo: scheda tecnica dello Zener scelto (curva I-V, VZ in funzione della temperatura, potenza e declassamento), valori normalizzati IEC 60063 e caratteristiche di sovraccarico del resistore in serie.

Contenuto didattico originale, revisionato per chiarezza tecnica il 20 agosto 2026. Prima di alimentare o produrre il circuito, verifica sempre le schede tecniche, le norme applicabili e il progetto.