Najłatwiejszy układ stabilizatora można wykonać w oparciu o rezystor podłączony razem z diodą Zenera.
Rys. 1. Schemat podstawowego stabilizatora
Rezystor ustala wartość prądu jaki będzie płynął przez diodę oraz do obciążenia. Dioda w zależności od modelu może być dobrana na bardzo różne zakresy napięć, bo już od 1,5V do nawet 200V.
Przez zamontowany rezystor popłynie prąd, który następnie będzie rozdzielony na prąd diody zenera oraz prąd jaki będzie przechodził do obciążenia. Rezystor musi być dobrany aby prąd płynący przez diodę nigdy nie spadł do zera. Czyli wartość prądu jaki popłynie przez rezystor musi być dobrana z zapasem.
Do obliczeń należy brać pod uwagę wartości spadku mocy jaki się pojawi na rezystorze oraz bezpośrednio na diodzie.
Poniżej przedstawię przykładowy sposób zastosowania takiego sposobu stabilizacji.
Rys. 2. Stabilizator na diodzie Zenera
Na wejście układu podawane będzie napięcie o wartości 20V, które chcemy ustabilizować na napięcie 5V przy 100mA. Przez diodę musi cały czas płynąć pewien prąd, wobec tego zakładam jego wartość na 10mA. Wobec tego obliczenia będą następujace:
R = (Uwe - Uwy) / (Id + Ir) = ( 20V - 5V ) / ( 100mA + 10mA ) = 15V / 110mA = 136,36 Ohm
Do układu zostaje dobrany rezystor o wartości 130 Ohm. Co spowoduje, że wartość prądu w układzie wynosi:
I = ( U / R ) = ( 15V / 130 Ohm ) = 115mA
Spowoduje to, że rezystor trzeba dobrać na maksymalną moc wynoszącą:
P = (Uwe - Uwy) * (Id + Ir) = 15V * 115mA = 1,725W
Rezystor zawsze musi być dobierany z zapasem mocy, czyli w tym przypadku musi on być przynajmniej 2W.
Teraz czas na obliczenie wartości mocy dla diody Zenera. Przyjmijmy, że minimalny prąd obciążenia wynosi 5mA. Będzie to oznaczać, że przez diodę może maksymalnie popłynąć 105mA. Wobec tego:
P = 5V * 105mA = 0,525W = 525mW
Dioda zostanie wybrana dla wartości 1W. Przykładowy komponent zaprezentowałem na rysunku 3.
Tak zbudowany stabilizator jest najprostszym z możliwych zastosowań. Z tego powodu nie zapewnia on dobrej stabilizacji. Dużo lepszym rozwiązaniem jest wykorzystanie gotowego układu stabilizatora. Do którego dobiera się pozostałe elementy.
