Z-Diode Vorwiderstand

OP #2527784
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Hallo @ all

Ich habe eine Z-Diode(BZX85C3V3) welche eine Spannung von 3.3V halten 
soll. Die Eingangspannung beträgt 4.4V und der maximale Strom ist 500mA.

Die Diode soll später einen Lastwiderstand halten welcher einen 
Leistungsserbrauch von 80mW bei ca 3V hat - er benötigt also einen Strom 
von etwa 27mA.

Nun weiß ich nicht genau was ich als Vorwiderstand für die Diode nehmen 
soll. Was würdet ihr da nehmen? Ich hatte mal einen von 10 Ohm 
ausgerechnet allerdings weiß ich so überhaupt nicht ob das richtig ist.

Ich habe zur Berechnung dieses Datenblatt genommen:
http://www.vishay.com/docs/85607/bzx85.pdf

Hoffe ihr könnt mir helfen. Viele Grüße
Jack P.
Gast #2527790
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Als erstes mußt du dir überlegen, in welchem Spannungsbereich deine 
Eingangsspannung liegt und in welchem Widerstandbereich deine Last 
liegt. Danach richtet sich der erforderliche Querstrom durch die 
Zener-Diode. Vorher solltest du dir die I/U-Kennlinie deiner BZX85C 
ansehen und wirst feststellen, dass Zenerdioden bei 3V3 nicht sonderlich 
steil sind.
#2527793
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Nun, damit die Z-Diode stabil regeln kann braucht sie ihren Z-Strom. Im 
von dir verlinkten Datenblatt heißt dieser ITZ1. Damit die Z-Diode also 
ihre Z-Spannung hat muss sie vom Z-Strom durchflossen werden und den 
Vorwiderstand dementsprechend auslegen und fertig ist die Katz ;)
Bedenke, durch den Vorwiderstand muss der Z-Strom wie auch dein 
Laststrom ;)
Gast #2527809
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Huhu, machen das gerade in der Berufschule:

U1min = minimale Eingangsspannung
U1max = maximale Eingangsspannung
Il = mininmaler/maximaler Laststrom
Uz = Z-Spannung


Rvmax = (U1min - Uz) / (Izmin + Ilmax)
Rvmin = (U1max - Uz) / (Izmax + Ilmin)

wobei Izmin = 0,1 * Izmax

Izmax kannste über die maximale Verlustleistung der Z-Diode ausrechnen

man sollte dann so einen Widerstand im oberen Drittel des errechneten 
Bereiches wählen.


Grüße
#2527813
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Jack P. schrieb:
> Ich weiß aber gerade leider nicht wie ich es ausrechen soll. Ich steh
> gerade völlig auf dem Schlauch. Kann mir pls jemand ne Formel sagen nach
> der ich das rechnen kann?

M.E. solltest Du zuerst überlegen, ob für Deine Anwendung eine
Z-Diode überhaupt sinnvoll ist. Da wir Deine Anwendung nicht
kennen, musst Du Deine Überlegungen selbst anstellen. Ich bin
der Ansicht, das für Anwendungen bis 30V Z-Dioden überholt
sind und es da bessere Lösungen gibt.
Gruss
Harald
#2527815
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Jack P. schrieb:
> Ich weiß aber gerade leider nicht wie ich es ausrechen soll. Ich steh
> gerade völlig auf dem Schlauch. Kann mir pls jemand ne Formel sagen nach
> der ich das rechnen kann?

Der springende Punkt ist, dass eine Z-Diode nicht bei einer bestimmten 
Spannung einen Knick macht. Wie groß die Spannung über der Diode 
tatsächlich ist (und damit über deinem Lastwiderstand) hängt vom Strom 
ab, den du durch die Diode lässt.




     ------- Rv --------+--------
                        |       |
                      Zener    RL
                        |       |
     -------------------+--------


Den Strom, den du durch RL haben willst kennst du. Du weißt auch, 
wieviel Spannung du über RL (und damit über der Z-Diode) haben willst. 
Aus dem Datenblatt erfährst du, wieviel Strom durch die Z-Diode muss, 
damit sich genau diese Spannung einstellt.
Damit hast du die beiden Teilströme, die natürlich durch Rv herbeikommen 
müssen. Die Spannungsdifferenz über Rv kennst du ebenfalls. Damit hast 
du alles beisammen für: TATA - Ohmsches Gesetz.
OP #2527845
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Also zusammengefasst:

Der Strom an Rv muss also ca 110mA sein.
1.1V / 110mA = 10 Ohm

Dann war das ganze doch richtig oder wie? Oder habe ich da jetzt den 
falschen Strom eingesetzt?
#2527988
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Die einzige Spannungs-Spezifikation gibt es für 80mA. Dabei ist Uz bei 
Raumtemperatur und 80mA je nach Exemplar 3,1V bis 3,5V.
Reicht dir diese lausige Genauigkeit?

Wenn du ca. 100mA Iz hast, dann sind das 330mW Verlustleistung. Da musst 
du schon Kühlpads als Anschlüsse vorsehen. Die angegebene 
Verlustleistung von 1,3W gilt nur, wenn du die beiden Anschlüsse mit 4mm 
Anschlusslänge in jeweils einen Kuperblock von 1kg Gewicht einlötest und 
die Kuperblöcke auf 25°gehalten werden.

Fazit:
Völlig daneben.

Vorschlag:
Nimm einen Low-Drop-Linearregler.
OP #2528034
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So ganz habe ich es jetzt noch nicht verstanden habe es jetzt aber 
einfach mal so gerechnet:

> U1min = minimale Eingangsspannung
> U1max = maximale Eingangsspannung
> Il = mininmaler/maximaler Laststrom
> Uz = Z-Spannung
>
>
> Rvmax = (U1min - Uz) / (Izmin + Ilmax)
> Rvmin = (U1max - Uz) / (Izmax + Ilmin)
>
> wobei Izmin = 0,1 * Izmax

U1    = 4.4V konst.
Il    = 27mA konst.
Uz    = 3.3V

Izmax = Ptot / Uz   = 1300mW / 3.3V   = 393mA
Izmin = 0.1 * Izmax = 0.1 * 393mA     = 39.3mA

Rvmax = (4V - 3.3V) / (39.3mA + 27mA) = 16.6 Ohm
Rvmax = (4V - 3.3V) / (393mA + 27mA)  = 2.6 Ohm

>man sollte dann so einen Widerstand im oberen Drittel des errechneten
>Bereiches wählen.

Also sind so 12 Ohm okay oder ist das jetzt auch alles falsch?
#2528067
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Izmin ist Glaubenssache. Auf jeden Fall gibt es nur für Iz=80mA eine 
Spezifikation für Zz von 20 Ohm. Bei Iz=40mA können es auch 30Ohm sein.
Deshalb wird deine Spannung nicht nur 3,1V bis 3,5V sein, sondern es 
kommen auch noch ca. 30Ohm*27mA=0,8V Spannungsabfall im Leerlauf hinzu.
Das ist doch völlig unbrauchbar.
Schau doch mal die typische Kennlinien im Datenblatt für 3,9V an. Die 
Kennlinie für 3,3V haben die sich schon gar nicht mehr getraut 
abzubilden, weil das so erbärmlich aussehen würde.
Bitte lass den Unsinn mit der Z-Diode.
Wer hat dir diese Idee mit der Z-Diode eingeredet?
OP #2528090
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Helmut S. schrieb:
> Auf jeden Fall gibt es nur für Iz=80mA eine
> Spezifikation für Zz von 20 Ohm.

Das verstehe ich noch nicht ganz. Was bedeutet Zz genau?

> Wer hat dir diese Idee mit der Z-Diode eingeredet?

Hatte ich mir halt so überlegt weil ich genau 3.3V an meinem 
Lastwiderstand brauche. Meinst du mit einem Spannungsteiler aus 2 
Widerständen R1=10k und R2=47 Ohm ginge es besser? Habe es jetzt nicht 
mit dem Strom überprüft. Erstmal nur an die abfallende Spannung der 
Widerstände geguckt.
Gast #2528100
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Helmut S. schrieb:
> Izmin ist Glaubenssache.

Stimmt. Also nehmen wir an, man glaubt an das Datenblatt. Wenn Izmin = 0 
ist, läuft die Last alleine mit dem Vorwiderstand, wenn Izmin > Ilast 
ist, bestimmt nur die Z-Diode die Spannung. Alles dazwischen kann man 
sich je nach Bedarf konzipieren.
Gast #2528105
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Jack P. schrieb:
> Hatte ich mir halt so überlegt weil ich genau 3.3V an meinem
> Lastwiderstand brauche.

Das einzige, was bei der Z-Diode genau 3V3 ist, ist die Aufschrift. 
Alles andere ergibt sich aus dem Datenblatt.
Ein Spannungsregler kann das sicher besser, wahlweise ein Low-Drop 
Linearregler oder ein Schaltregler.

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