Podle připojení regulačního prvku rozdělujeme stabilizátory na paralelní a sériové. Nejjednodušším paralelním stabilizátorem je zapojení se zenerovou diodou.

Stabilizátor se zenerovou diodou

Zenerova dioda je součástka, u níž dochází v závěrném směru k rychlému nárůstu proudu při pomalém nárůstu napětí. Tato hodnota se nazývá zenerovo napětí. Zenerovy diody se vyrábí s různými hodnotami výkonu 0,5 až 5 W (součin zenerova napětí a proudu procházejícího diodou) a napětím 0,8 až 200 V.

Velikost odporu R určíme ze vztahu:

Obvykle volíme IF > I2 tak, aby při I2 = 0 nebyla dioda přetížena nadměrnou hodnotu proudu IF a naopak, aby při maximální hodnotě I2 neklesl proud diodou pod minimální hodnotu, kdy začíná napětí na diodě v okolí kolena voltampérové charakteristiky prudce klesat.

Postup při návrhu:

1. Vycházíme ze zadaných hodnot vstupního a výstupního napětí, minimálního a maximálního výstupního proudu I2, přičemž podmínkou správné činnosti je, že vstupní napětí musí být vždy vyšší než výstupní.
2. Nejprve musíme vypočítat velikost odporu R podle výše uvedeného vzorce, přičemž I1 je součtem maximálního výstupního proudu ke kterému připočteme přibližně 1 mA (tento proud závisí na typu diody a musí být tak velký, aby neklesl pod minimální hodnotu, při které již dochází k poklesu zenerova napětí).
3. Abychom mohli správně určit konkrétní typ rezistoru musíme také vypočítat požadovanou zatížitelnost za vzorce:
   
4. Požadované výstupní napětí se musí shodovat se zenerovým napětím diody.
5. Vhodný typ určíme na základě výpočtu výkonové ztráty. Tou je dioda namáhána tehdy, je-li výstupní proud minimální. Vycházíme z následujícího vzorce:
   
6. Nyní můžeme z katalogu součástek vybrat konkrétní typy rezistoru a zenerovy diody.

K výpočtu můžete použít program EasyElectro, který návrh značně usnadní.

Při návrhu konstrukčního uspořádání musíme brát v úvahu, že obě součástky se budou za provozu zahřívat.

Pro rychlé orientační měření zenerova napětí můžeme využít stabilizovaného zdroje s regulací výstupního napětí i proudu. Zdroj nastavíme na minimální výstupní napětí a minimální proudové omezení. Připojíme zenerovu diodu katodou na kladnou svorku. Zvyšujeme zvolna napětí až se rozsvítí signálka proudového omezení. Odečteme nastavené napětí a tím zjistíme jaké je napětí zenerovy diody.

Pozor! Po rozsvícení signálky proudového omezení reagujte rychle. Odečtěte hodnotu napětí a regulátor stáhněte na nulu. Pokud by jste po rozsvícení signálky nechali diodu připojenou déle mohla by se zničit.

Stabilizátor se zenerovou diodou je vhodný pro malý výstupní proud bez požadavků na vysokou teplotní stabilitu. Pro měřící techniku, kde jsou požadavky vyšší, jsou určeny zdroje referenčního napětí (napěťové reference). Vyrábí se pro výstupní napětí 1,2 až 10 V, zpravidla v pouzdrech se třemi vývody a s možností přesného nastavení napětí.

Napěťová reference TL431

Používá jako zdroj stabilního referenčního napětí v rozsahu 2,5 až 36 V,  jehož velikost závisí na hodnotě rezistorů R1 a R2. Maximální vstupní napětí může být až 40 V. Proud se volí v rozsahu 1 až 100 mA. Schématická značka vychází ze zenerovy diody s  přidaným třetím vývodem (R), pomocí kterého se nastavuje výstupní napětí. Nejčastěji používaným pouzdrem je TO92 s drátovými vývody. Vyrábí se také v jiných pouzdrech pro klasickou i povrchovou (SMT) montáž.

Výpočet hodnot rezistorů

Vysvětlení pojmů

U1 - vstupní napětí, které zpravidla není stabilizované. Jeho minimální hodnota musí být vyšší než U2
U2 - výstupní stabilizované napětí
Ir - vstupní proud 1,5 až 4 μ A
Id - příčný proud děličem napětí (R1 a R2), který by měl být minimálně 100 x vyšší než Ir (tedy min. 400 μ A)
Is - proud protékající stabilizátorem v rozsahu 1 až 100 mA
Iz - proud do zátěže
Ic - celkový proud protékající rezistorem R3 je součtem Is + Id + Ir + Iz

Příklad výpočtu

Vstupní hodnoty:
U2 = 10 V, U1_MIN = 30 V, U1 _MAX = 39 V, Is = 6 mA, Iz = 10 mA

1. stanovení příčného proudu děliče Id = 100 * 4 = 400 μ A = 0,4 mA
2. výpočet hodnoty rezistoru R1 z ohmova zákona R1 = U_R / Id = 2,5 / 4 * 10 ^-4 =  0,625 * 10⁴ = 6250 Ω = 6,25 kΩ, nejbližší hodnotou v E24 je 6,2 kΩ
3.  výpočet hodnoty rezistoru R2 ze vztahu R2 = (U1 - U2) / Id  = 7,5 / 4 * 10 ^-4 = 1,875 * 10⁴ = 18750 Ω = 18,75 kΩ, nejbližší hodnotou v E24 je 18 kΩ
4. výpočet celkového proudu protékajícího rezistorem R3 ze vztahu Ic = Is + Id + Iz (Ir je možné zanedbat) Ic = 6 + 0,4 + 10 = 16,4 mA
5. výpočet hodnoty rezistoru R3 ze vztahu R3 = (U1 _MAX - U2) / Ic = 29 / 15,4 * 10^-3 = 1,768 * 10³ Ω  = 1,768 kΩ, nejbližší hodnotou v E24 je 1,8 kΩ
6. výpočet zatižitelnosti (výkonu) R3 ze vztahu P = (U1 _MAX - U2) * Ic  = 29 * 16,4 * 10^-3 = 0,475 W

Ověření v programu MULTISM

K výpočtu můžete použít některou z kalkulaček, kterých je na webu spousta.

Příklad:

Další typická zapojení TL431 najdete v datasheetu.