La diode zener: calcul, dimensionnement

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.

la diode zener calcul dimensionnement 0

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.

la diode zener calcul dimensionnement 1

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

schema variateur lumiere 0-10V Schéma variateur de lumière 0-10V simple la resistance mise en pratique 0 La résistance: Mise en pratique la resistance association en serie et parallele 0 La résistance: Association en série et parallèle la resistance limitation de courant 0 La résistance: Limitation de courant la resistance description et definition 0 La résistance: Description et définition la resistance pont diviseur de tension 0 La résistance: Pont diviseur de tension la resistance le code des couleurs 0 La résistance: Le code des couleurs les portes logiques de base electronique binaire 0 Les portes logiques de base : électronique binaire
Pseudo
Le 26 août 2010 à 16:00

merci c'est boooooooooonnnnnnnnnnn

Blue curacao
Le 11 avr. 2020 à 15:47

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

nina67 Nina67
Le 11 avr. 2020 à 17:58

Bonjour, il s'agit de 20²/470 = 0,85 Watt. Cordialement

Blue curacao
Le 12 avr. 2020 à 10:44

Oups...desolé pour la bevue Votre site est genial!

Lionel
Le 17 avr. 2020 à 14:56

"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.

nina67 Nina67
Le 17 avr. 2020 à 16:57

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

Steven
Le 29 avr. 2020 à 13:44

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

nina67 Nina67
Le 29 avr. 2020 à 20:43

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