Hallo,
ich habe derzeit ein Brett vor dem Kopf, was das Einstellen einer
Spannung mittels Z-Diode angeht. Als Erklärung für meine dummen Fragen:
Ich habe vorher noch nichts mit Zener-Dioden gemacht.
Der grundsätzliche Aufbau ist klar: Die Eingangsspannung (5V) geht auf
einen Vorwiderstand. Nach dem Vorwiderstand folgen parallel die
Zener-Diode in Sperrichtung und die Last. Die Last ist sehr klein (~10
kOhm), der Laststrom sollte also für die Berechnung vernachlässigbar
sein.
Die Ausgangsspannung soll 2,5V betragen, desweiteren muss sie keine
große Leistung abkönnen. Ich habe mir daher die 2,5V-Variante dieser
Diode hier ausgesucht:
http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/MMBZ5221BLT1-D.PDF
1. Die maximale Leistung, die die Diode umsetzen darf, beträgt 225mW.
Mit I = P / U = 225mW / 2,5V ergeben sich 90 mA. Das ist also der
maximal erlaubte Strom durch die Diode, richtig?
2. Was wäre der minimal erlaubte Strom durch die Diode, so dass sie ihre
Spannung noch aufrecht erhalten kann, ist das das Izk (im Datenblatt mit
0,25 mA angegeben)?
3. Desweiteren hat die Diode eine Zener Voltage von Vz = 2,5 V bei einem
Strom von Izt = 20 mA. D.h. für meine gewünschten 2,5 V Ausgangsspannung
müsste der Vorwiderstand (Uin - Uout) / (Iz + I_Last) = (5 V - 2,5 V) /
20 mA = ca. 125 Ohm betragen, richtig?
Andererseits kommen mir 20 mA dafür eher viel vor, das macht mich etwas
unsicher, ob ich nicht einen generellen Denkfehler drin habe.
Danke für jede Hilfe :)
miko schrieb:> Der grundsätzliche Aufbau ist klar: Die Eingangsspannung (5V) geht auf> einen Vorwiderstand. Nach dem Vorwiderstand folgen parallel die> Zener-Diode in Sperrichtung und die Last. Die Last ist sehr klein (~10> kOhm), der Laststrom sollte also für die Berechnung vernachlässigbar> sein.
...also ca. 0,5mA. Von vernachlässigen spricht man, wenn der Laststrom
weniger als ein Zehntel des Querstroms durch die Z-Diode ist. Damit
müsstest Du ihn mit 5mA dimensionieren.
Grundsätzlich sind aber Z-Dioden m.E. für fast alle Anwendungen
obsolet, weil die Stabilisierung einfach zu schlecht ist.
Besser für eine solche Anwendung sind Referenzelemente wie z.B.
das IC TL431. Dieses ist z.B. in den meisten käuflichen Schalt-
netzteilen eingebaut.
Gruss
Harald
Harald Wilhelms schrieb:> Grundsätzlich sind aber Z-Dioden m.E. für fast alle Anwendungen> obsolet, weil die Stabilisierung einfach zu schlecht ist.
Dem stimme ich grundsätzlich zu, wobei man bei anspruchslosen
Anwendungen evtl. mit Z-Dioden leben kann, wenn die Spannung nur sehr
grob stabil gehalten werden muss.
Den Ref-Eingang eines ADCs würd' ich nicht damit füttern...
mse2 schrieb:> evtl. mit Z-Dioden leben kann
Z-Dioden im 2,5V-Bereich haben selten ideale Daten. Da kann ich auch
gleich eine Leuchtdiode mißbrauchen und mit dem Leuchten die Funktion
der Schaltung anzeigen?
oszi40 schrieb:> Da kann ich auch> gleich eine Leuchtdiode mißbrauchen und mit dem Leuchten die Funktion> der Schaltung anzeigen?
Das Schöne an der Variante, je dunkler dann die Led wird, desto mehr
Strom zieht die Last. Wenn die Led nicht mehr leuchtet, dann ist der
Lastsrom zu hoch.
Nett :-)
Danke für die Antworten, auch mit den Alternativlösungen. Das werde ich
mir auf jeden Fall mal anschauen!
Allerdings hat es mich jetzt angefixt, dass ich bei der Z-Diode
irgendwie auf dem Schlauch stehe und möchte zumindest wissen, wie man es
richtig machen würde - evtl. kann ja noch jemand etwas zu meinen drei
Fragen in Startbeitrag schreiben.
Das mit "...der Laststrom sollte also für die Berechnung
vernachlässigbar
sein" habe ich übrigens darauf bezogen, dass ich davon ausgehe, dass ich
die Z-Diode mit 20 mA füttern muss (siehe Frage Nr.3).
Die Spannung der Z-Diode hängt stark vom Strom ab. Im Datenblatt sollte
dazu ein Diagramm zu finden sein. Da kannst Du ablesen, bei welchem
Strom und welcher Temperatur 2,5V anliegen. Da kannst Du auch ablesen,
wie sehr die Spannung von den gewünschten 2,5V abweicht, wenn Du 5mA
Strom fließen lässt.
Dirk schrieb:> Für den Einsatzzweck müsste man eigentlich noch die schwarze LED> erfinden, dann nervt das Dauerleuchten auch nicht mehr ;-)
Gibt es schon! Nimm eine IR-LED.
miko schrieb:> 2. Was wäre der minimal erlaubte Strom durch die Diode, so dass sie ihre> Spannung noch aufrecht erhalten kann, ist das das Izk (im Datenblatt mit> 0,25 mA angegeben)?
Das beantwortet dir die Abb.7 im Datenblatt (Figure 7. Zener Voltage
versus Zener Current). Du musst wissen, wie stark die Stromaufnahme
deines Verbrauchers schwankt. Aus der Abbildung kannst du dann über die
Kennliniensteigung entnehmen, welchem Spannungsbereich das entspricht.
Anhand deiner Anforderungen an die Stabilität der Spannung kannst du
dann den Arbeitspunkt (i.e. Strom durch die ZD) unter Berücksichtigung
der max. Verlustleistung der ZD festlegen.
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