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
Modello del diodo Zener
Equazioni
Resistore in serie da verificare
Con tensione di ingresso minima e pieno carico resta la corrente Zener richiesta, anche con la tolleranza positiva del resistore.
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.
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.
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
- 1Inserisci limiti minimi e massimi di ingresso e carico, VZ nominale, corrente Zener minima e potenza nominale del componente.
- 2Scegli una serie E e applica il resistore proposto, oppure prova il valore realmente disponibile nella distinta componenti.
- 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.