Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Z-Diode berechnen


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von Lichterkette (Gast)


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Hätte nicht gedacht, dass ich mal so einen Betreff verwende. Es geht um 
eine BZX55C3V6.

Bei 5V Eingangsspannung, einem Vorwiderstand von 47 Ohm und einer Last 
von 30mA erhalte ich am Ausgang 4,2 Volt. Habe ich was falsch berechnet?

Bei höherer Eingangsspannung wird die Ausgangsspannung noch höher, 
obwohl der berechnete Widerstandswert noch passt.

Ich brauche 3,7 Volt für Farbwechsel-LEDs. Damit ich bei der 
Spannungsversorgung etwas Spielraum habe und die Leitungen teilweise 
etwas länger sind, wollte ich eine einfache Spannungsregelung für jede 
LED einbauen. Am liebsten was, das ich in der Bastelkiste finde, denn es 
soll heute Abend fertig sein.

Eben noch ausprobiert: Eine BZY88C3V6 verhält sich genauso.

von HildeK (Gast)


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Lichterkette schrieb:
> Bei 5V Eingangsspannung, einem Vorwiderstand von 47 Ohm und einer Last
> von 30mA erhalte ich am Ausgang 4,2 Volt. Habe ich was falsch berechnet?

Das passt irgendwie nicht zusammen.
Bei 30mA Last bleibt fast nichts für die Z-Diode, denn an dem Widerstand 
fallen schon 1.4V ab.
Z-Dioden in dem Spannungsbereich sind zwar recht weich, das sollte sich 
aber eher in die andere Richtung auswirken, wenn du der zu wenig Strom 
bietest.
Oder hast du hier ohne Last gemessen, d.h. mit dem ganzen Strom durch 
die Z-Diode? Hast du Strom und Spannung gleichzeitig gemessen?
Irgendwelche Kontaktprobleme? Sieht (bei der angegebenen Last) fast 
danach aus, als ob die Z-Diode gar nicht vorhanden ist.

von Lichterkette (Gast)


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Nein, ich habe die Spannung mit der LED dran gemessen. Erst dachte ich 
es liegt am Steckbrett, dann habe ich alles zusammengelötet. Deswegen 
wundere ich mich ja.

von Curby23523 N. (Gast)


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Imax = 0.5W / 3.6V = 138mA
Imin = 0,1 * 138mA = 13,8mA
Iges = 13,8mA + 30mA = 43,8mA

Es müssen 5-3,6 = 1,4V verbraten werden.
R = 1,4V / 43,8mA = 30 Ohm

Also mal den Widerstand verkleinern. Bei einem größeren WIderstand 
fließt zu wenig Strom und der minimale Strom der Diode ist evtl. nicht 
erreicht.

Faustformel: 1/10 von Imax.

Wird der Lastsstrom größer, kann die Diode evtl. auch ihren Minimalstrom 
unterschreiten.
WIr der Lastsstrom kleiner als 30mA, muss die Diode halt mehr Strom 
abzapfen. Geht so lange gut, bis irgendwann mehr als Imax durch die 
Diode fließt und sie evtl. kaputt geht.

von hinz (Gast)


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Lichterkette schrieb:
> Ich brauche 3,7 Volt für Farbwechsel-LEDs.

Das klingt merkwürdig. Gibts denn ein Datenblatt der LEDs?

von Michael B. (laberkopp)


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Lichterkette schrieb:
> Habe ich was falsch berechnet

Nein. Du hast nicht bemerkt, daß 3.6V Z-Dioden schlecht sind. Die haben 
nur bei 5mA diese 3.6V. Bei 30mA eben mehr, deine 4.2V.

Lichterkette schrieb:
> Ich brauche 3,7 Volt für Farbwechsel-LEDs

Sicher nicht. Du hast LEDs nicht verstanden. Die Farbwechsel LED hat ca. 
3.7V Spannungsverlust wenn 20mA Strom durchfliessen.

Die kommen nicht an fixe 3.7V, sondern an deine 5V mit einem 68 Ohm 
Vorwiderstand.

Vergiss die Z-Diode, lerne Grundlagen über LEDs, schau in ein 
Rainbow-LED-Datenblatt.

: Bearbeitet durch User
von U. B. (pasewalker)


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Handelt es sich um diese Schaltung?
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/schalt/10121511.gif

Dann passt das nicht:
"Vorne" sollen 5V anliegen, hinter dem Widerstand von 47Ω sind es
noch 4,2V.
Dann könnten durch diesen Widerstand insgesamt nur

0,8V/47Ω= 17mA

fliessen ?!

von Lichterkette (Gast)


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Curby23523 N. schrieb:
> Also mal den Widerstand verkleinern. Bei einem größeren WIderstand
> fließt zu wenig Strom und der minimale Strom der Diode ist evtl. nicht
> erreicht.

Dachte ich auch erst, aber dann wird die Spannung noch höher.


hinz schrieb:
> Das klingt merkwürdig. Gibts denn ein Datenblatt der LEDs?

Leider kein Datenblatt. Da lag nur ein Zettel mit ein paar aufgelisteten 
technischen Daten bei. Unter anderem:

Flußspannung 3,8 V
max. Strom 30 mA

Der Strom (wenn die Angabe stimmt) wird bei meiner Z-Diodenschaltung 
schon überschritten. Je nach Farbe der LED schwankt die Spannung 
zwischen 3,6 und 4,2 Volt und der Strom zwischen 16 und 34 mA.

Aber auch bei 16 mA liege ich mit 47 Ohm noch richtig.

von Lichterkette (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Nein. Du hast nicht bemerkt, daß 3.6V Z-Dioden schlecht sind. Die haben
> nur bei 5mA diese 3.6V. Bei 30mA eben mehr, deine 4.2V.
>
> Lichterkette schrieb:
>> Ich brauche 3,7 Volt für Farbwechsel-LEDs
>
> Sicher nicht. Du hast LEDs nicht verstanden. Die Farbwechsel LED hat ca.
> 3.7V Spannungsverlust wenn 20mA Strom durchfliessen.
>
> Die kommen nicht an fixe 3.7V, sondern an deine 5V mit einem 68 Ohm
> Vorwiderstand.
>
> Vergiss die Z-Diode, lerne Grundlagen über LEDs, schau in ein
> Rainbow-LED-Datenblatt.

Ah, jetzt leuchtet mir das Ganze ein! LEDs verstehe ich schon, aber ich 
hatte da einen Denkfehler bei diesen Farbwechseldingern. Die haben doch 
auch einen Chip drin. Aber da die sich wie normale LEDs verhalten 
brauchen die natürlich noch einen Vorwiderstand NACH der Stabilisierung.

von hinz (Gast)


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Lichterkette schrieb:
> Flußspannung 3,8 V
> max. Strom 30 mA

Also stinknormales LED-Verhalten. Es ist keine konstante Spannung, 
sondern ein konstanter Strom nötig.

von Manfred (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Du hast nicht bemerkt, daß 3.6V Z-Dioden schlecht sind.

Dieses Thema ist doch auch nicht das erste Mal hier zu lesen. Ich setze 
mich jetzt mal mit zwei DVMs ans Labornetzteil und messe zwei Dioden ... 
die 3V6 ist ja richtig schlimm.

Auch, wenn es nicht zum Thema gehört, fällt mir auf, dass die 3V6 einen 
negativen Temperaturkoeffizienten hat, während die 5V6 positiv ist.

Die Werte sind statisch gemessen, es geht also bei den höheren Strömen 
der TK der Diode als Meßfehler mit ein - oder auch nicht, weil es ja 
der Realität entspricht

von Kastanie (Gast)


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Lichterkette schrieb:
> Hätte nicht gedacht

Hätte, hätte, Lichterkette

sorry, der musste sein!

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Wenn du in Zukunft mal eine steile Z-Diode benötigst, schau dir den 
kleinen TL431 an. Das ist ein sehr steile, einstellbare Z-Diode.

von Jürgen S. (engineer) Benutzerseite


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Bei dieser engen Dimensionierung dürfte die Z-Diode noch gar keinen 
richtiges Durchbruchverhalten zeigen, das ausreichend sättigt. Die wird 
sozusagen im anomalen Bereich betrieben. Dann kann man auch nicht die 
Nennspannung annehmen sondern liegt um 0,3V (bei minimalem Strom 
tiefer). Irgendwo dort wird sich der AP einstellen.

Ich glaube auch, dass der Spannungsabfall am R etwas kleiner ist und 
würde mal wetten, dass der keine 47 Ohm sondern nur 42 ... 43 hat?

Der Weg bei D-dioden wäre, einen Strom zu wählen, der die 
Durchbruchspannung garantiert und man die Nennspannung nehmen kann ( 
zzgl R-Diode mal Strom) und den Rest dann darauf auszulegen.

von Lichterkette (Gast)


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Die Lichterkette ist nun fertig. Entstanden ist das Ganze aus einem Gag 
heraus, aus alten Plastikfläschchen noch was sinnvolles zu machen. Wenn 
ich Lust habe erweitere ich die Kette noch, war aber jetzt schon eine 
Schweinearbeit.

Material:
6 Widerstände 27 Ohm
6 Widerstände 33 Ohm
6 Z-Dioden 3,9 Volt
6 Farbwechsel-LEDs
6 Medizinfläschchen
Leitung einer defekten Lichterkette
1 altes Handyladegerät
Heiskleber. Schrumpfschlauch, etc...

von Harald W. (wilhelms)


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Manfred schrieb:

> Dieses Thema ist doch auch nicht das erste Mal hier zu lesen. Ich setze
> mich jetzt mal mit zwei DVMs ans Labornetzteil und messe zwei Dioden ...
> die 3V6 ist ja richtig schlimm.

Ja, anstelle der Z-Diode eine LED (oder zwei in Reihe) bringt oft
wesentlich bessere Ergebnisse, insbesondere bei kleinen Strömen.
WEnn einem das Leuchten dieser "Z-Diode" stört, kann man sie ja
schwarz anmalen.

von Manfred (Gast)


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Lichterkette schrieb:
> 6 Farbwechsel-LEDs

Ich würde ja gerne mal genauer wissen, was denn diese "Farbwechsel-LEDs" 
eigentlich sind. Evtl. diese Dinger, die von selbst vor sich hin blinken 
/ den Regebogen durchwandern sollen?

Harald W. schrieb:
>> messe zwei Dioden ...
>> die 3V6 ist ja richtig schlimm.

Und niemand hat gemeckert, dass ich in meiner Grafik die X-Achse falsch 
skaliert habe :-)

> Ja, anstelle der Z-Diode eine LED (oder zwei in Reihe) bringt oft
> wesentlich bessere Ergebnisse, insbesondere bei kleinen Strömen.
>
> Wenn einem das Leuchten dieser "Z-Diode" stört, kann man sie ja
> schwarz anmalen.

Ich habe schon sehr lange keine Z-Diode mehr verbaut, LEDs erst vor 
kurzem. Ich habe noch alte (>20Jahre) LEDs in rot, grün und gelb da, bei 
wenig Strom sind die kaum zu sehen.

von Lichterkette (Gast)


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Manfred schrieb:
> Lichterkette schrieb:
>> 6 Farbwechsel-LEDs
>
> Ich würde ja gerne mal genauer wissen, was denn diese "Farbwechsel-LEDs"
> eigentlich sind. Evtl. diese Dinger, die von selbst vor sich hin blinken
> / den Regebogen durchwandern sollen?

Die sollen alle 30 Sekunden langsam die Farbe ändern, was sie aber 
leider alle 3 Sekunden tun. Soviel zu verlässlichen Händlerangaben...

Am Ende hätte ich mir die Z-Diode sparen können, da ich ein altes 
Handynetzteil mit geregelten 5 Volt genommen habe. Mein Plan war ja 
jederzeit irgendein ungeregeltes Netzteil nehmen zu können. Aber wenn 
die unter der Nennlast betrieben werden, haben die eine viel zu hohe 
Spannung und die "Ausmesserei" damit die Z-Dioden nicht abdampfen war 
mir zu blöde.

von Manfred (Gast)


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Lichterkette schrieb:
> Die sollen alle 30 Sekunden langsam die Farbe ändern, was sie aber
> leider alle 3 Sekunden tun. Soviel zu verlässlichen Händlerangaben...

Klar, dafür extrem billig.

> Am Ende hätte ich mir die Z-Diode sparen können, da ich ein altes
> Handynetzteil mit geregelten 5 Volt genommen habe.

Über Sinn oder Unsinn der Z-Diode wurde ja schon hinreichend debattiert.

> Mein Plan war ja
> jederzeit irgendein ungeregeltes Netzteil nehmen zu können. Aber wenn
> die unter der Nennlast betrieben werden, haben die eine viel zu hohe
> Spannung

Ja, gerade die ganz kleinen Trafochen haben heftig Überhöhung im 
Leerlauf.

> und die "Ausmesserei" damit die Z-Dioden nicht abdampfen war
> mir zu blöde.

Man müsste die gesamten Daten kennen, um das zu rechnen - aber hat sich 
ja erledigt.

Ich habe in etwa sowas hier:
https://www.youtube.com/watch?v=gY6fKIrQvGA

Wenn ich diese direkt an 5 Volt klemme, kommt meine Strombegrenzung (50 
mA), es muß also ein Vorwiderstand dran.

Mit 2,7k an einem gebrauchten 9V-Block blinkt das noch tagelang vor sich 
hin, mit 1..2,5 mA je nach Farbzustand.

Spielkram, zu nichts gut, z.B. 
https://www.aliexpress.com/item/100-pcs-5mm-Round-Slow-RGB-Flash-Rainbow-MultiColor-Red-Green-Blue-light-emitting-diode-LED/32326673214.html?spm=a2g0s.13010208.99999999.259.718d3c00kPvfRe

von Lichterkette (Gast)


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Manfred schrieb:

> Ja, gerade die ganz kleinen Trafochen haben heftig Überhöhung im
> Leerlauf.
>
> Man müsste die gesamten Daten kennen, um das zu rechnen - aber hat sich
> ja erledigt.

Ich hatte einen mit 3,6 Volt 300 mA ausprobiert. Im Leerlauf hatte er 
7,5 Volt, bei 180 mA immer noch 5,8 Volt. 180 mA ist der Maximalstrom 
der Lichterkette und wenn alle LEDs Rot sind, zieht sie sogar noch 
weniger als die Hälfte. Bei 300 mA Last kamen tatsächlich exakt 3,6 Volt 
raus. Das ist mit einer Z-Diode einfach nicht mehr auszugleichen.

Die wird jetzt so lange auf der Terasse vor sich hinblinken bis die 
Sommerhitze den Heißkleber rausschmilzt und beim nächsten Unwetter 
Wasser eindringt.

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