Une diode zener est utile pour créer une petite alimentation stabilisée à partir d’une tension plus élevée. Une résistance série est nécessaire et doit être dimensionnée en fonction du courant souhaité ainsi que de plage de la tension d’entrée (non régulée).
Cet article présente un exemple concret pour dimensionner un circuit stabilisateur de tension. Par exemple, il peut s’agir de l’alimentation d’un ampli op.
Calcul pour une diode zener et sa résistance série
On souhaite créer une tension stabilisée avec une diode zener. Voici ce qu’on souhaite
Courant de sortie : 0 à 20 mA
Tension de sortie Vs : 15 V
Tension d’entrée Ve (non régulée) : 25 V (Ve min) à 35 V (Ve max)
Ve fluctue entre 25 V et 35 V à cause de l’ondulation. On souhaite que sur cette plage de tension, la tension de sortie reste stable.
Donnée : Le courant minimum dans la zener Iz min est de 1 mA.
Comment dimensionner R et la diode zener ?
Valeur de R
Etant donné qu’on souhaite une tension de sortie égale à 15V, la diode zener doit être un modèle 15V. On choisit R la plus élevée possible pour minimiser la dissipation et la consommation sur l’entrée, mais en assurant que le circuit reste conforme au cahier des charges, c’est à dire que le courant dans la zener dépasse Izmin.
Le pire cas est atteint lorsque le courant de sortie est maximal et que Ve est minimale. On a alors :
Ve = Ve min = 25 V, is = 20 mA
D’où : ie = is + iz min = 21 mA
Ce courant de 21 mA traverse la résistance qui est alors soumise à une tension de Ve min – Vs = 25 V – 15 V = 10 V.
D’où : R = 10 V / 21 mA = 477 Ohms
On choisit immédiatement inférieure : R = 470 Ohms.
Puissance dissipée par la résistance
La plus grande dissipation est atteinte pour Ve maximale, peu importe le courant de sortie. La tension aux bornes de R vaut alors : Ve max – Vs = 35 V – 15 V = 20 V
Pr = (20V)² / 470 Ohms = 0,85 W
On choisit un modèle capable de dissiper au moins 1 W.
Puissance dissipée par la diode zener
La puissance maximale dissipée par la diode zener est atteinte pour un courant de sortie nul (tout le courant ie va dans la diode zener) et une tension d’entrée maximale.
Lorsque Ve = 35 V, ie = 20 V / 470 Ohms = 43 mA
La puissance, Pz, dissipée dans la zener vaut :
Pz = 43 mA x 15 V = 0,645 W
On choisit un modèle capable de dissiper 1,3 W.
Dimensionnement d’une diode zener et sa résistance
Voici l’essentiel à retenir :
Tension de zener : Vz = Vs.
Valeur maximale de R : R = (Vemin – Vs) / (ismax + Izmin)
Puissance max. dissipée dans la résistance : Pr = (Vemax – Vs)² / R
Puissance max. dissipée dans la zener : Pz = Vz.(Vemax – Vz) / R
Bonjour, quelque chose m’échappe dans vos calculs… Sans charge aucune, la résistance de polarisation de la zéner (Rz) doit effectivement lui fournir au minimum 1mA, soit Rz = (35-15)/0,001 = 20KΩ. Si la charge augmente à 10mA elle s’ajoute à Rz et polarise directement la zéner, non ? Par exemple dans le cas d’une charge fixe de 10mA nul besoin de Rz. La zéner est directement câblée entre + et – de l’alim et est polarisée par le courant consommé par la charge… Sa puissance dissipée est alors la différence de tension « à absorber » multipliée par le courant consommé soit : (35v-15v)*10mA = 250mW
Bonsoir,
je souhaite limiter (abaisser) la tension de mon alim d’amplificateur de sono à 44V (2 zéners de 22V en séries ?)
cet amplificateur de sono délivre 400W RMS à pleine puissance.
il s’agit d’un amplificateur qui ne propose pas de de sélecteur 220V, 240V (au niveau du transformateur), hors, la tension du secteur est de 240V~ et je me retrouve avec 50V (49,8V) au lieu des 44V prévus.
quel montage avec quel type de zener me conseillez-vous, et quelles valeurs de résistance, sachant que la puissance absorbée et restituée par l’amplificateur est « variable » (dépend du son).
merci par avance de votre précieuse aide.
Cordialement
Bonjour, en voyant votre super tuto je pensais avoir trouvé la solution à mon problème: je cherche une solution simple pour alimenter une Led haute luminosité 3.3V 300mA avec une batterie 18650 (donc 3V à 4.2V selon sa charge). Sauf que ma Zener ne sert à rien lorsque la batterie est entre 3.0 et 3.3V. C’est quand même possible d’utiliser une Zener pour gérer un tel cas ?
Bonjour ces courants indiqués pour les diodes zener sont les courants auxquels les diodes zener sont testées en tension par exemple. On peut utiliser n’importe quel courant dans la diode zener pourvu qu’on ne dépasse pas sa puissance maximum (ici 1W, mais on peut se limiter à 0,5W pour avoir de la marge). Cordialement
Bonjour,
Tout d’abord je tiens a dire que ce site est génial pour ceux qui souhaitent apprendre
Mais j’ai une question,
Dans la data de la diode 1n4735A, on donne Izt1 a 41mA et Izt2 a 1mA,
Quel courant choisir ? la valeur de 1mA a calculer est t’elle valable sur toutes les zeners ?
Cordialement
Bonjour, la puissance dissipée par la diode zener entraîne son échauffement. Il faut surdimensionner la diode zener pour limiter son échauffement et pour gagner en fiabilité. C’est donc une simple précaution. Les zener 1,3 W sont standard mais si vous disposez d’une zener 1 W, vous pouvez l’utiliser. Cordialement
« La puissance, Pz, dissipée dans la zener vaut :
Pz = 43 mA x 15 V = 0,645 W
On choisit un modèle capable de dissiper 1,3 W. »
On choisit une zener capable de dissiper le double de Pz par précaution ou pour une autre raison ?
Pourquoi on ne choisit pas une 1W par exemple ?
MErci.
Oups…desolé pour la bevue
Votre site est genial!
Bonjour, il s’agit de 20²/470 = 0,85 Watt. Cordialement
Il me semble qu’il y a une erreur avec la puissance max dans la resistance:
(20)²/4700=0,085W et non 0,85W