Construire régulateur tension simple diode Zener : circuit, calculs, limites

Régulateur shunt basique diode Zener

Une diode Zener opérée en claquage inverse maintient tension quasi constante à ses bornes, faisant régulateur simple, faible coût pour charges légères.

Circuit

 Vin ──[ R ]──+── Vout | [Zener] | GND 

Sélection composants

• Tension Zener (Vz) : Correspondre Vout désiré (ex. 5,1 V, 9,1 V, 12 V).
• Résistance série R : Fixe courant Zener I_Z.
• Tension entrée Vin : Doit dépasser Vz de plusieurs volts.

Calcul résistance

R = (Vin - Vz) / I_Z

Choisir I_Z depuis datasheet (typique 5–20 mA Zeners 400 mW–1 W).

Exemple : 12 V → 5 V, 10 mA courant Zener

• Vz = 5,1 V (1N4733A).
• R = (12 - 5,1) / 0,01 = 690 Ω → utiliser 680 Ω (standard).
• Puissance Zener : P_Z = Vz × I_Z ≈ 51 mW (bien dans 1 W).
• Puissance R : P_R = (Vin-Vz)² / R ≈ 70 mW (résistance ¼ W OK).

Limites

• Courant charge limité : Charge tire courant loin Zener ; si I_charge > I_Z, régulation s'effondre.
• Mauvais rendement : Dissipation constante dans R même sans charge.
• Précision régulation ligne/charge médiocre : Vout varie avec I_Z (impédance Zener).

Meilleures alternatives

• Régulateur linéaire IC (LM7805, LD1117) : Régulation serrée, protection thermique, ~1 A+.
• Régulateur commutation (convertisseur abaisseur) : >90 % rendement, large plage Vin, courant plus élevé.

Utiliser shunt Zener uniquement pour très faible puissance, sensible coût, référence non critique.