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Calculadora de diodo Zener

Projete um regulador Zener em derivação para os extremos de tensão de entrada e corrente da carga, escolha um resistor em série e verifique as dissipações no Zener e no resistor.

Faixa de tensão de entrada

V
V

Modelo Zener

V
Regulador Zener em derivação com fonte, resistor em série, diodo Zener e carga paralela

Equações

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

Resistor em série a verificar

Faixa segura de resistência nominal106.295 Ω – 262.857 Ω
Resistor preferencial sugerido240 Ω
Resistor em série selecionado240 Ω
Corrente do Zener no extremo de regulação7.381 mA
Potência de pico no Zener221.447 mW
Potência nominal recomendada do resistor1 W
Verificação da regulaçãoRegulação mantida

Com a menor tensão de entrada, maior corrente de carga e resistor no extremo superior de tolerância, ainda resta a corrente mínima requerida no Zener.

Verificação térmica ZenerDentro da potência nominal

Com a maior tensão de entrada, menor corrente de carga e resistor no extremo inferior de tolerância, a dissipação do Zener fica dentro da potência nominal informada.

Verificação do resistor escolhidoDentro da janela segura

O valor selecionado atende às duas verificações de pior caso em CC deste modelo.

Análise dos extremos de operação

A primeira linha usa o extremo superior da tolerância do resistor para verificar a regulação com baixa entrada e carga máxima. A segunda usa o extremo inferior para verificar a dissipação do Zener com alta entrada e carga mínima.

Configuração pronta
CondiçãoVinILRSIRIZPZPRVout
Regulação: baixa entrada / carga total12 V20 mA252 Ω27.381 mA7.381 mA37.643 mW188.929 mW5.1 V
Térmico: entrada máxima / carga mínima15 V0 nA228 Ω43.421 mA43.421 mA221.447 mW429.868 mW5.1 V

Este é um cálculo ideal de regulação em derivação em CC. Antes da liberação, verifique nas fichas técnicas a tolerância do Zener, a impedância dinâmica, o coeficiente de temperatura, a redução de potência do encapsulamento, a tensão de trabalho do resistor, a corrente de partida, os surtos e as condições de falha.

Guia do regulador shunt

Dimensionar um diodo Zener para os dois piores casos reais

Um diodo Zener e um resistor em série podem fornecer uma referência de tensão ou uma pequena fonte regulada. A escolha não se resume a dividir a tensão: a carga máxima pode reduzir demais a corrente no Zener, enquanto uma carga leve pode concentrar dissipação excessiva no diodo.

Método e hipóteses

A ferramenta modela um diodo Zener em derivação após um resistor em série. Com Vin mínima e IL máxima, verifica se a corrente remanescente no Zener atinge a corrente de joelho informada, considerando a tolerância positiva do resistor. Com Vin máxima e IL mínima, verifica se o excesso de corrente, considerando a tolerância negativa do resistor, permanece dentro da potência nominal do diodo. O valor sugerido é o maior resistor da série E na faixa nominal válida: ele reduz a corrente desperdiçada sem perder a regulação no pior caso.

Entradas a verificar

Faixa de tensão de entrada

Use os limites que o circuito realmente vê, incluindo tolerância de fornecimento, estado da bateria, ondulação lenta, e qualquer sobretensão sustentada relevante. A tensão nominal por si só não é suficiente.

Zener e correntes de carga

A corrente Zener mínima deve vir da curva da folha de dados ou da região de regulação, não apenas da sua corrente de teste. Para uma carga que pode desligar ou dormir, definir IL mínimo a zero.

Classificação de potência e pacote

Insira a potência permitida nas condições térmicas reais. A classificação de título de um diodo é muitas vezes especificada para uma determinada área de cobre, temperatura ambiente ou duração do pulso.

Procedimento recomendado

  1. 1Insira limites mínimos/máximos de entrada e carga, VZ nominal, corrente Zener mínima e classificação de potência do componente.
  2. 2Escolha uma série E e aplique o resistor proposto, ou teste o valor realmente disponível em seu BOM.
  3. 3Leia ambas as linhas de pior caso, em seguida, confirme tolerâncias, aquecimento, surtos e falhas contra as folhas de dados escolhidas.

Exemplo de verificação

Com Vin de 12 a 15 V, Zener de 5,1 V e 0,5 W, IZ mín. = 5 mA, carga de 0 a 20 mA e resistor com tolerância de 5%, a faixa nominal segura é aproximadamente 106 a 263 Ω. O valor E24 de 240 Ω deixa cerca de 7,4 mA no Zener a 12 V / 20 mA com 252 Ω e dissipa cerca de 221 mW nele a 15 V / 0 mA com 228 Ω.

Limites a ter em mente

Este é um modelo DC que assume que VZ é constante uma vez que a corrente mínima é alcançada. Não modela impedância dinâmica, propagação de VZ, temperatura, ruído, estabilidade capacitiva, pulsos, inrush, ou comportamento de saída curta. Um shunt Zener é principalmente adequado para baixa potência; um regulador série ou conversor é muitas vezes mais eficiente quando a carga varia amplamente.

Perguntas frequentes

Porque é que a carga mínima é tão importante?

Quando a carga consome menos, quase toda a corrente através do resistor da série pode fluir no Zener. Esta é geralmente a condição que define sua dissipação máxima.

Posso usar VZ nominal como saída precisa?

Não sem analisar a ficha técnica. VZ é especificado em uma corrente de teste e muda com corrente, temperatura, tolerância e ruído. Para uma referência precisa, prefira uma referência de tensão ou regulador concebido para essa função.

Referências para consulta

  • Referências dos métodos: ficha de dados de Zener escolhida (curva I-V, VZ através da temperatura, potência e depreciação), valores preferidos da IEC 60063 e as características de sobrecarga do resistor da série.

Conteúdo educativo original, revisado pela última vez em 20 de agosto de 2026 quanto à clareza técnica. Antes de energizar ou fabricar o circuito, confira as folhas de dados, as normas aplicáveis e o seu projeto.