Verständnisproblem Zenerdiode

Gast #3156957
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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 :)
#3156978
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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
Gast #3156993
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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...
Gast #3157102
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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).
Gast #3157504
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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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