Costruisci un Semplice Regolatore di Tensione con Diodo Zener: Circuito, Calcoli e Limiti
Regolatore Shunt di Base con Diodo Zener
Un diodo Zener operato in inversione di rottura mantiene una tensione quasi costante ai suoi capi, realizzando un regolatore semplice e a basso costo per carichi leggeri.
Circuito
Vin ──[ R ]──+── Vout | [Zener] | GND
Selezione dei Componenti
- Tensione Zener (Vz): corrispondi alla Vout desiderata (es. 5,1 V, 9,1 V, 12 V).
- Resistenza di serie R: imposta la corrente Zener
I_Z. - Tensione di ingresso Vin: deve superare Vz di diversi volt.
Calcolo della Resistenza
R = (Vin - Vz) / I_Z
Scegli I_Z dal datasheet (tipicamente 5–20 mA per Zener da 400 mW–1 W).
Esempio: 12 V → 5 V, Corrente Zener 10 mA
- Vz = 5,1 V (1N4733A).
- R = (12 - 5,1) / 0,01 = 690 Ω → usa 680 Ω (valore standard).
- Potenza nello Zener:
P_Z = Vz × I_Z ≈ 51 mW(ben entro la nomina da 1 W). - Potenza in R:
P_R = (Vin-Vz)² / R ≈ 70 mW(resistenza da ¼ W va bene).
Limiti
- Corrente di carico limitata: il carico assorbe corrente dallo Zener; se
I_load > I_Z, la regolazione collassa. - Scarso rendimento: dissipazione costante in R anche a carico zero.
- Nessuna precisione di regolazione linea/carico: Vout varia con
I_Z(impedenza Zener).
Alternative Migliori
- Regolatore lineare IC (LM7805, LD1117): regolazione stretta, protezione termica, ~1 A+.
- Regolatore switching (convertitore buck): >90 % efficienza, ampio range Vin, corrente maggiore.
Usa lo shunt Zener solo per riferimenti a bassissima potenza, sensibili al costo e non critici.