Ten kalkulator służy do prostego układu stabilizacji z diodą Zenera i rezystorem szeregowym. Możesz dobrać rezystor dla zadanego napięcia wejściowego, napięcia Zenera, prądu obciążenia i wymaganego prądu diody albo sprawdzić istniejący rezystor.
Wynik obejmuje również przypadek bez obciążenia, ponieważ wtedy cały prąd z rezystora może popłynąć przez diodę Zenera. To często jest najważniejszy test mocy diody.
Powiązane obliczenia dla diody Zenera i zasilania
Po sprawdzeniu rezystora, prądu i mocy diody Zenera warto przejść do elementów, które najczęściej występują obok niej w torze zasilania.
Dioda Zenera jako prosty stabilizator równoległy
W najprostszym układzie rezystor szeregowy ogranicza prąd płynący z napięcia wejściowego Vin do węzła o napięciu około Vz. Do tego samego węzła dołączone są dioda Zenera i obciążenie. Prąd rezystora rozdziela się więc na prąd obciążenia i prąd diody.
W trybie doboru kalkulator przyjmuje wymagany prąd obciążenia oraz docelowy prąd Zenera. Suma tych prądów wyznacza prąd rezystora, a różnica Vin−Vz określa spadek napięcia na rezystorze.
Jeżeli obciążenie pobiera mniej prądu niż zakładano, większa część prądu trafia do diody Zenera. Przy całkowitym odłączeniu obciążenia cały prąd rezystora płynie przez Zenera, dlatego moc bez obciążenia może być większa niż w normalnej pracy.
Model jest celowo idealizowany. Rzeczywiste Vz zależy od prądu, temperatury i konkretnej diody, dlatego wartości graniczne należy sprawdzać w nocie katalogowej elementu.
Rezystor szeregowy i bilans prądu
Dla doboru rezystora stosowany jest bilans: prąd rezystora musi pokryć prąd obciążenia oraz wymagany prąd Zenera. Rezystor wynika ze spadku Vin−Vz podzielonego przez ten łączny prąd.
Jeżeli Vin jest równe lub mniejsze od Vz, prosty model stabilizacji nie ma zapasu napięcia na rezystorze i kalkulator zgłosi problem zamiast tworzyć sztuczny wynik.
Moc diody i rezystora przy zmianie obciążenia
Moc diody Zenera wynosi w uproszczeniu Vz × Iz. Moc rezystora można policzyć ze spadku napięcia i prądu albo z I²R. Obie wartości warto sprawdzać osobno, ponieważ układ może być poprawny prądowo, ale zbyt gorący.
Przy odłączeniu obciążenia prąd rezystora nie znika. Zamiast dzielić się między obciążenie i Zenera, praktycznie cały płynie przez diodę. Dlatego kalkulator pokazuje osobno prąd i moc diody w stanie bez obciążenia.
Jeżeli wpiszesz maksymalną moc diody, kalkulator porówna ją z obliczoną mocą bez obciążenia. Wartość Pz max powinna pochodzić z noty konkretnego elementu i warunków termicznych zastosowanych w projekcie.
Spadek Vin i utrata stabilizacji
Rezystor dobrany dla jednego Vin nie gwarantuje poprawnej pracy przy każdym napięciu wejściowym. Gdy Vin spada, maleje prąd rezystora. Po odjęciu prądu obciążenia może zostać zbyt mało prądu dla diody Zenera.
W trybie sprawdzania istniejącego rezystora kalkulator porównuje obliczony prąd Zenera z minimalnym prądem wpisanym przez użytkownika. Jeżeli wynik jest mniejszy, układ może nie utrzymywać zakładanego Vz w przyjętym modelu.
Dla zasilaczy o dużej zmienności napięcia warto policzyć osobno przypadek Vin minimalnego i maksymalnego: przy Vin minimalnym interesuje Cię zapas prądu Zenera, a przy Vin maksymalnym — moc diody i rezystora.
Wskazówka od KalkulatorXXL
Nie dobieraj rezystora tylko dla typowego Vin. Sprawdź dwa skrajne przypadki: najniższe Vin + maksymalny prąd obciążenia oraz najwyższe Vin + brak obciążenia.
Pierwszy przypadek sprawdza, czy Zener w ogóle ma wymagany prąd, a drugi — czy dioda i rezystor nie przekroczą dopuszczalnej mocy.
Dla ucznia i studenta
W zadaniach z diodą Zenera najpierw rozpisz węzeł prądowy. Prąd z rezystora dzieli się na prąd obciążenia i prąd diody, więc nie wolno utożsamiać prądu rezystora z prądem Zenera, jeśli obciążenie jest podłączone.
- Bilans prądu: Ir = Iload + Iz.
- Spadek na rezystorze: Ur = Vin − Vz.
- Rezystancja: R = Ur / Ir.
- Moc diody: Pz = Vz × Iz.
- Moc rezystora: Pr = Ur × Ir.
Przykładowe zadania z rozwiązaniami
Treść: Vin = 12 V, Vz = 5,1 V, obciążenie pobiera 20 mA, a wymagany prąd Zenera wynosi 5 mA. Jaki rezystor trzeba zastosować?
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Ir = 20 mA + 5 mA = 25 mA.
Ur = 12 V − 5,1 V = 6,9 V.
R = 6,9 V / 0,025 A = 276 Ω.
Treść: Dla Vin = 12 V, Vz = 5,1 V i R = 276 Ω obciążenie zostaje odłączone. Jaka jest orientacyjna moc diody?
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Iz = (12 − 5,1) / 276 = 0,025 A.
Pz = 5,1 × 0,025 = 0,1275 W.
Treść: Vin = 9 V, Vz = 5,1 V, R = 220 Ω, a obciążenie pobiera 15 mA. Ile prądu zostaje dla diody Zenera?
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Ir = (9 − 5,1) / 220 ≈ 17,73 mA.
Iz = 17,73 − 15 = 2,73 mA.
Treść: Na rezystorze 330 Ω odkłada się 6,6 V. Jaka jest moc rezystora?
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
I = 6,6 / 330 = 0,02 A.
P = 6,6 × 0,02 = 0,132 W.
Najczęstsze błędy w prostym układzie Zenera
- Pomijanie prądu obciążenia – prąd rezystora dzieli się między obciążenie i Zenera.
- Brak testu bez obciążenia – wtedy moc diody może być największa.
- Liczenie tylko dla typowego Vin – skrajne napięcia wejściowe mogą zmienić ocenę układu.
- Traktowanie Vz jako idealnie stałego – rzeczywista wartość zależy od warunków pracy i konkretnej diody.
- Dobór mocy bez zapasu i bez noty katalogowej – końcową decyzję trzeba oprzeć na parametrach elementu i warunkach termicznych.
Ciekawostka
W prostym stabilizatorze Zenera odłączenie obciążenia nie oznacza „lżejszej pracy” całego układu. Dla samej diody może być odwrotnie, bo prąd wcześniej pobierany przez obciążenie zaczyna płynąć przez Zenera.
Dalsza ścieżka w pakiecie Elektronika
Jeżeli projektujesz cały tor zasilania, przejdź także do poradnika budowy prostego zasilacza. Pełną kolejność tematów i narzędzi znajdziesz w Akademii Elektroniki.
FAQ – dioda Zenera, rezystor, prąd i moc
Ostatnia aktualizacja: 24.08.2026