RFrftools.io

ツェナーダイオード電圧レギュレータカリキュレータ

ツェナーダイオード電圧レギュレータの直列抵抗、電力損失、および負荷電流の計算

Loading calculator...

公式

R_S = (V_in - V_Z) / (I_L + I_Zmin), P_Z = V_Z × I_Z

R_S — Series resistor (Ω)
V_in — Input voltage (V)
V_Z — Zener voltage (V)
I_L — Load current (A)
I_Zmin — Minimum zener current (A)
P_Z — Zener power dissipation (W)

仕組み

ツェナーダイオードシャント電圧レギュレータは、余分な電流を並列 (シャント) ツェナーダイオードに流すことによって一定の出力電圧を維持する単純な電圧調整回路です。基本原理は、逆ブレークダウンモードで動作しているときにツェナーダイオードがそれ自体の電圧を一定に維持できることに依存しています。直列抵抗を戦略的に選択することで、回路は低電流から中程度の電流負荷アプリケーション向けに安定した電圧リファレンスを供給できます。主要な設計パラメータには、入力電圧、ツェナー電圧、負荷電流要件、および安定したレギュレーションを確保するために必要な最小ツェナー電流が含まれます。

計算例

V_in = 12V、V_Z = 5.1V、I_Load = 50mA、I_Zmin = 5mAの回路を考えてみましょう。まず、R_S 両端の電圧降下を求めて、直列抵抗を計算します: (12V-5.1V)/(50mA+5mA) = 117 Ω。最も近い E24 標準抵抗は 120 Ω です。ツェナーダイオードの電力損失は P_Z = (12V-5.1V) * (50mA+5mA) = 0.42W と計算され、少なくとも 0.5W の定格のツェナーダイオードが必要です。

実践的なヒント

  • ✓電力定格には必ず20〜30％のマージンを加えてください
  • ✓精度を高めるには、温度補償されたツェナーダイオードを使用してください
  • ✓電圧安定性を高めるには、複数のツェナーダイオードを直列に使用することを検討してください
  • ✓ノイズリダクション用の入力/出力コンデンサを内蔵

よくある間違い

  • ✗ツェナー電力定格が小さすぎる
  • ✗最小ツェナー電流は考慮されていません
  • ✗温度係数を無視
  • ✗適切な許容誤差のツェナーダイオードを選択できない

よくある質問

通常、公称入力電圧の± 10-15% です。この範囲を超えると、レギュレーションが不安定になり、出力電圧がドリフトすることがあります。
いいえ、これらのレギュレータは、通常100mA未満の低電流から中電流のアプリケーションに最適です。電流が大きい場合は、リニアレギュレータまたはスイッチングレギュレータをお勧めします。
ツェナーダイオードには、わずかな電圧変動を引き起こす可能性のある温度係数があります。高精度の温度補償付きツェナーダイオードは、この影響を最小限に抑えます。
出力電圧が低下し、レギュレーションが悪くなります。常に十分なヘッドルームと電流容量を考慮して設計してください。
いいえ、過剰な電力は直列抵抗とツェナーダイオードで熱として放散されるため、比較的非効率的です。

Shop Components

Affiliate links — we may earn a commission at no cost to you.

Resistors (E24, 1%)

Precision thin/thick film SMD resistors in 0402 package

DigiKey →Mouser →

Ceramic Capacitors

Multilayer ceramic capacitors (MLCC) in 0402 package

DigiKey →Mouser →

Solderless Breadboard

Full-size and half-size breadboards for prototyping

DigiKey →Mouser →

Related Calculators

Power

Voltage Divider

Calculate voltage divider output voltage, current, Thévenin impedance, and power dissipation from Vin, R1, and R2. Ideal for bias networks and level shifting.

Power

LED Resistor

Calculate the correct current limiting resistor for an LED. Shows exact value, nearest E24 standard, actual current, and power dissipation.

Power

LDO Thermal

Calculate LDO regulator power dissipation, junction temperature, thermal margin, and minimum dropout voltage for thermal design validation.

General

Ohm's Law

Calculate voltage, current, resistance, and power using Ohm's Law. Enter any two values to solve for the remaining two quantities.

General

Color Code

Decode resistor color bands to resistance value and tolerance. Supports 4-band, 5-band, and 6-band resistors. Instant color band to ohms conversion.

General

RC Time Constant

Calculate RC circuit time constant τ, charge time to 63.2% and 99%, and −3dB cutoff frequency. Essential for filter and timing circuit design.