Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Warum Zenerdiode bei dieser Schaltung?


von Bartosz B. (bartosz)



Lesenswert?


von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Bartosz B. schrieb:
> was eine Zenerdiode macht, weiß ich.

Offenbar nicht.

> Sie schützt zum Beispiel einen
> Verbraucher vor einer zu großen Spannung.

Das ist so allgemein nicht richtig.

Hier ist es aber einfach eine Spannungsreferenz. Ist aber ohnehin keine 
"Zenerdiode", auch wenn sie so ein Schaltbild bekommen hat, sondern es 
ist eine Referenzspannungsquelle. Intern benutzt sie eine 
Bandgap-Referenz.

: Bearbeitet durch Moderator
von Bartosz B. (bartosz)


Lesenswert?

Jörg W. schrieb:

> Hier ist es aber einfach eine Spannungsreferenz. Ist aber ohnehin keine
> "Zenerdiode", auch wenn sie so ein Schaltbild bekommen hat, sondern es
> ist eine Referenzspannungsquelle. Intern benutzt sie eine
> Bandgap-Referenz.

Na toll. Danke, Jörg! :)

von Bartosz B. (bartosz)



Lesenswert?

Bartosz B. schrieb:
> Moin,
>
> was eine Zenerdiode macht, weiß ich. Sie schützt zum Beispiel einen
> Verbraucher vor einer zu großen Spannung.

Strom meinte ich. Habe mich hieran erinnert. Zum Schutz des 
Verbrauchers.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Bartosz B. schrieb:
> Strom meinte ich.

Erst recht nicht.

Sie limitiert (in Grenzen) eine Spannung, das stimmt schon – aber ob das 
"zum Schutz des Verbrauchers" passiert oder eben für ganz andere Zwecke, 
das kann man so allgemein nicht sagen.

von Jörg R. (solar77)


Lesenswert?

Bartosz B. schrieb:
> Bartosz B. schrieb:
>> Moin,
>>
>> was eine Zenerdiode macht, weiß ich. Sie schützt zum Beispiel einen
>> Verbraucher vor einer zu großen Spannung.
>
> Strom meinte ich. Habe mich hieran erinnert. Zum Schutz des
> Verbrauchers.

Nein, nicht Strom. Eine Z-Diode kann für einfache Spannungsstabilierung 
benutzt werden. Aber nicht wie in der Schaltung die du hier zeigst. Dann 
gehört noch ein Widerstand vor die Z-Diode. Besonders effektiv und 
präzise ist das aber nicht.

: Bearbeitet durch User
von Bartosz B. (bartosz)


Lesenswert?

Jörg W. schrieb:
> Sie limitiert (in Grenzen) eine Spannung, das stimmt schon – aber ob das
> "zum Schutz des Verbrauchers" passiert oder eben für ganz andere Zwecke,
> das kann man so allgemein nicht sagen.

Achso, ok.

______________

>Nein, nicht Strom. Eine Z-Diode kann für einfache Spannungsstabilierung
>benutzt werden. Aber nicht wie in der Schaltung die du hier zeigst. Dann
>gehört noch ein Widerstand vor die Z-Diode. Besonders effektiv und
>präzise ist das aber nicht.

Werd ich mir merken

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Bartosz B. schrieb:
> Was macht allerdings eine Zenerdiode in diesem UVLO?

Eine genaue stabile Vergleichsspannung liefern.

Ziemlicher Aufwand an statt einfach einen ICL7665 zu nutzen.

von Phasenschieber S. (Gast)


Lesenswert?

So wie im Schaltplan gezeigt, stabilisiert diese Z-Diode garnichts.

von HildeK (Gast)


Lesenswert?

Phasenschieber S. schrieb:
> So wie im Schaltplan gezeigt, stabilisiert diese Z-Diode garnichts.

Dachte ich auch erst, aber an R1 fallen gerade mal, je nach 
Eingangsspannung, rund 150mV ab. Das verwendet die Schaltung für den in 
der Zeichnung nicht angeschlossenen Hystereswiderstand R6 um ein 
Schwingen am Abschaltpunkt zu vermeiden.
Auffällig hoch ist R5; es wäre ein viel kleinerer Widerstand sinnvoller 
ohne das Strombudget zu belasten.

von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

Phasenschieber S. schrieb:
> So wie im Schaltplan gezeigt, stabilisiert diese Z-Diode garnichts.

Die im Schaltplan gezeigte Zener-Diode ist gar keine.
Ein LT1389 arbeitet bereits ab einem Schwellstrom von 0.4µA und 
stabilisiert damit in der Schaltung sehr wohl.
Fig. Reverse Characteristics im Datenblatt auf S.5

von Bartosz B. (bartosz)


Lesenswert?

Ich danke euch für die Hilfe.

Ich habe mal diese Seite besucht 
https://www.mikrocontroller.net/part/LT1389
und habe gesehen, dass der LT1389 auch einen UVLO hat. Der UVLO hat auch 
einen R5 = 1MΩ. Ich habe den R5 aus meiner Schaltung nun runtergesetzt 
auf 10k. Ebenso R7 (Verbraucher).
Um alle Klarheiten zu beseitigen: Das im Original-Schaltplan ist gar 
keine Z-Diode. Daher baue ich bei mir auch keine ein. Richtig?

von HildeK (Gast)


Lesenswert?

Bartosz B. schrieb:
> Um alle Klarheiten zu beseitigen: Das im Original-Schaltplan ist gar
> keine Z-Diode. Daher baue ich bei mir auch keine ein. Richtig?

Wenn du mit 'Original-Schaltplan' den ersten Screenshot meinst, ja, das 
ist keine Z-Diode sondern eine 1.25V Spannungsreferenz. Wirkt aber 
ähnlich wie eine Z-Diode, nur eben genauer und stabiler, auch über der 
Temperatur. Die ist schon dafür verantwortlich, dass deine 
Abschaltschwelle genau eingehalten wird.

von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

Bartosz B. schrieb:
> Das im Original-Schaltplan ist gar keine Z-Diode.

Es gibt keine Zener-Diode mit 1.25V und schon gar keine mit der 
Herstellerbezeichnung LT1389-1.25

Außerdem gilt die bei Kleinleistungs Z-Dioden angegebene Spannung meist 
bei einem Strom von wenigen Milliampere, nicht Mikroampere.

> Daher baue ich bei mir auch keine ein. Richtig?

Halte dich an den Schaltplan, wenn du die Schaltung nachbauen willst. 
Sonst musst du dir etwas anderes einfallen lassen, um eine stabile 
Abschaltschwelle zu erreichen.

von Andi (Gast)


Lesenswert?

Wolfgang schrieb:
> Bartosz B. schrieb:
>> Das im Original-Schaltplan ist gar keine Z-Diode.
>
> Es gibt keine Zener-Diode mit 1.25V und schon gar keine mit der
> Herstellerbezeichnung LT1389-1.25

Doch, das ist eine Zener Diode im Basis..
Das ist ein Shunt Referenz, basiert auf LT Zener Dioden Referenz...

Apropo, das Ding ist richtig gut und stabil.
Ich habe für eine ADC-Referenz das benutzt.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Andi schrieb:

> Doch, das ist eine Zener Diode im Basis..

Nein.

Es benimmt sich nur ähnlich wie eine solche. ("resembles a Zener diode")

> Das ist ein Shunt Referenz,

Ja.

> basiert auf LT Zener Dioden Referenz...

Nein. Basiert auf einer Bandgap-Referenzspannung. Das ist gängige 
Praxis, und deutlich stabiler als alles, was man mit dem Zenereffekt 
bekommt.

von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

Andi schrieb:
> Apropo, das Ding ist richtig gut und stabil.

... und das ab 0.4µA.
Auf die Kennlinie hatte ich oben schon verwiesen (DS p.5)

von Balu (Gast)


Lesenswert?

Bei der mitgelieferten Simulation https://www.falstad.com/...... ist die 
Quelle auf Maximalspannung auf 10V und die Gleichspannungsanteil auf 
+10V eingestellt! Die Dreieckspannung bewegt sich nur von +/- 0V bis + 
20V! Bei Veränterung / Korrektur der Quelle auf Gleichspannungsanteil 0V 
und die Maximalspannung auf 20V sieht man die Auswierkung der Z-Diode.

Gruß Balu

von Michael (Gast)


Lesenswert?

Andi schrieb:
> Apropo, das Ding ist richtig gut und stabil.
> Ich habe für eine ADC-Referenz das benutzt.

Wirklich? Trotz solch hochohmiger Widerstände? Ich habe da irgendwie 
meine Zweifel...

von Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)


Lesenswert?

Jörg W. schrieb:
> Zenerdiode

Ist natürlich keine Zenerdiode sonder eine Bandgap-Referenz, zusätzlich 
Laser-getrimmt. Also für Präzisionsanwendungen.

https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/zbandgb.htm

Der Vorwiderstand paßt auch, im Datenblatt des LT1389-1.25 wird ein 
Betriebsstrom von 800 nA angegeben. Zenerdioden werden eher im 
mA-Bereich betrieben.

Wie genau soll es denn sein? Zenerdioden lassen sich auch gut in Reihe 
schalten, dabei läßt sich auch der TK kompensieren. Bei 1,25 V geht das 
aber nicht. Wenn TK und Präzision nicht wichtig sind, dann könnte man 
auch zwei normale Dioden (1N4148) in Sperrrichtung schalten.

von Bartosz B. (bartosz)


Lesenswert?

Balu schrieb:
> Bei der mitgelieferten Simulation https://www.falstad.com/...... ist die
> Quelle auf Maximalspannung auf 10V und die Gleichspannungsanteil auf
> +10V eingestellt! Die Dreieckspannung bewegt sich nur von +/- 0V bis +
> 20V! Bei Veränterung / Korrektur der Quelle auf Gleichspannungsanteil 0V
> und die Maximalspannung auf 20V sieht man die Auswierkung der Z-Diode.
>
> Gruß Balu

Hallo Balu, ja klar. Der UVLO schützt eine Batterie vor zu tiefer 
Entladung. Das ist mein Ziel. Damit ich sehe, wie etwas passiert, habe 
ich eine Sinusquelle genommen (0–20V). Aber eben weil der UVLO bei einer 
bestimmten Spannung abschaltet, wird die Batterie nie leerer als diese 
Spannung. Warum sollte ich die Quelle von -20V bis 20V laufen lassen?

Seid mir nicht böse, ich will es nicht "besser wissen", aber ich 
verstehe gerade das Problem nicht.

Was mir auch schon aufgefallen ist: um die 0V herum wird die Schaltung 
instabil. Ich denke das kommt, weil ich den Komparator nur einsitig 
versorge.

@Mohandes War nur ein Test. Ich will später, dass eine Autobatterie 
nicht tiefenentladen wird. Also ich denke 11,5V?

von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

Michael schrieb:
> Wirklich? Trotz solch hochohmiger Widerstände? Ich habe da irgendwie
> meine Zweifel...

RTFM

von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

Mohandes H. schrieb:
> Bei 1,25 V geht das aber nicht. Wenn TK und Präzision nicht wichtig
> sind, dann könnte man auch zwei normale Dioden (1N4148) in
> Sperrrichtung schalten.

Wenn schon, dann in Durchlassrichtung.
Gerade bei einer UVLO will man man den Akku nach Abschaltung nicht durch 
den Querstrom der Referenz tiefentladen. Da muss man also gucken, dass 
der Strom gegenüber der Selbstentladung nicht groß auffällt.

von Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)


Lesenswert?

Bartosz B. schrieb:
> Ich will später, dass eine Autobatterie nicht tiefenentladen wird. Also
> ich denke 11,5V?

Dann brauchst Du ja auch keine Präzisionsquelle. Eine Zenerdiode reicht. 
Wie gesagt: wenn Du 2 davon geschickt zusammen schaltest, dann 
kompensieren sich negativer und positiver TK.

Oder, wenn es etwas genauer sein soll, dann nimmst Du einen 
einstellbaren Spannungsregler. LM317 z.B.

: Bearbeitet durch User
von Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)


Lesenswert?

Wolfgang schrieb:
> Wenn schon, dann in Durchlassrichtung.

Ja sorry, meinte natürlich in Durchlaßrichtung!

von Sonnenschein (Gast)


Lesenswert?

Wolfgang schrieb:

> Gerade bei einer UVLO will man man den Akku nach Abschaltung nicht durch
> den Querstrom der Referenz tiefentladen. Da muss man also gucken, dass
> der Strom gegenüber der Selbstentladung nicht groß auffällt.

Ja, also... Ihr könnt ja bauen was ihr wollt... Aber bei mir schaltet 
sich bislang jegliche UVLO bei Auslösung grundsätzlich selbst mit ab. Es 
fließt dann überhaupt kein Strom mehr.

Außerdem realisiert dieses Konzept ganz nebenbei, einen zugegebenermaßen 
etwas "rustikalen" Kurzschlussschutz, sofern der Längstransistor 
hinreichend robust dimensioniert und der Komparator schnell ist.

Aber jeder wie er mag. Du Röhre ist schließlich, ähnlich µc-net, eine 
Informationsquelle auf allerhöchstem Level...

von Sonnenschein (Gast)


Lesenswert?

Mohandes H. schrieb:
> Wolfgang schrieb:
>> Wenn schon, dann in Durchlassrichtung.
>
> Ja sorry, meinte natürlich in Durchlaßrichtung!

Du meintest "andersrum eingebaut" wie die Z-Diode. :-) Ich glaube das 
haben auch die meisten Leser so verstanden...

von Marek N. (Gast)


Lesenswert?

Bob Pease rotiert gerade in seinem Grab.

von Bartosz B. (bartosz)


Lesenswert?

Marek N. schrieb:
> Bob Pease rotiert gerade in seinem Grab.

Ja, ich weiß, ICs :)

von Bartosz B. (bartosz)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Anbei einmal die Schaltung mit PSpice.
Auch hier wieder eine Sinusquelle, damit ich sehen kann, wie etwas 
geschieht. R5 ist, wie besprochen, verkleinert auf 10 kΩ. Ich habe nun 
eine normale Zener-Diode eingebaut.

: Bearbeitet durch User
von Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)


Lesenswert?

Bartosz B. schrieb:
> Ich habe nun eine normale Zener-Diode eingebaut.

Rechne mal aus welcher Strom mit R3=2Meg durch die Zenerdiode fließt. 
Betrieb einer Zener im mA-Bereich. Und was macht R4?

Schau Dir mal die Kennlinie einer Zenerdiode an. Dann siehst Du auch in 
welchem Bereich sie sinnvoll betrieben wird.

von HildeK (Gast)


Lesenswert?

Mohandes H. schrieb:
> Rechne mal aus welcher Strom mit R3=2Meg durch die Zenerdiode fließt.
> Betrieb einer Zener im mA-Bereich.
Die Originalschaltung war ja auch mit der Referenz LT1389 dimensioniert, 
die schon mit 0.8µA korrekt arbeitet.

> Und was macht R4?
War vorgesehen für eine Hysterese über einen Widerstand zum OPA-Ausgang. 
Den wird man auch real benötigen, sonst schwingt die Schaltung am 
Abschaltpunkt - bei der Simulation möglicherweise nicht, weil da die 
Quelle keinen Innenwiderstand hat.

Schau und lese im Eröffnungspost.

von Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)


Lesenswert?

HildeK schrieb:
> Schau und lese im Eröffnungspost.

Hatte ich schon gelesen ... aber die Zener an der Stelle ist falsch 
dimensioniert.

> Hysterese

Ok, das hatte ich übersehen.

von Bartosz B. (bartosz)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

ok, anbei die überarbeitete Version :)

Soll ich den Hystere-Widerstand etwas kleiner machen?

von Marek N. (Gast)


Lesenswert?

Es ist keine Zender-Diode!

Die '1389 ist eine Ultra-Low-Current Bandgap-Referenz, die schon ab 800 
nA regelt und das auch noch sehr präzise und stabil.

von Bartosz B. (bartosz)


Lesenswert?

Das ist klar, aber es wurde gesagt, ich könnte davon abgesehen trotzdem 
eine verwenden (wenn auch nicht im Youtube-Original gezeigt)

von HildeK (Gast)


Lesenswert?

Bartosz B. schrieb:
> Soll ich den Hystere-Widerstand etwas kleiner machen?

Naja, der muss schon zu R9 im richtigen Verhältnis stehen. Soll ja die 
Spannung an R9 leicht verändern.
Also wenn du von 150k auf 200Ω runter gehst, muss er auch entsprechend 
kleiner werden, also von 10Meg auf 13k. So genau muss das aber nicht 
sein, es wird nur festgelegt, wie weit Aus- und Einschaltschwelle 
auseinander liegen. Muss man ggf. an seine Bedürfnisse (bzw. die des 
Batterieinnenwiderstandes und der Lastgröße) anpassen. Denn der Ri sorgt 
dafür, dass die Batteriespannung nach dem Abschalten wieder ansteigt und 
dann eben zu einem Wiedereinschalten führt. Das wiederholt sich → 
Schwingen.

Deine Dimensionierung ist jetzt aber nicht mehr stromsparend, da hatte 
die Originalschaltung Wert darauf gelegt.

Mohandes H. schrieb:
> Hatte ich schon gelesen ... aber die Zener an der Stelle ist falsch
> dimensioniert.

Sollte ja ursprünglich die sehr stromsparende Referenzdiode sein. Ja, 
einer Z-Diode muss man mehr Strom zur Verfügung stellen.
Oder meinst du was anderes, was ich übersehen habe?

von Bartosz B. (bartosz)


Lesenswert?

HildeK schrieb:
> ...Denn der Ri sorgt
> dafür, dass die Batteriespannung nach dem Abschalten wieder ansteigt und
> dann eben zu einem Wiedereinschalten führt. Das wiederholt sich →
> Schwingen.

Achso, das ist das! Danke!
>
> Deine Dimensionierung ist jetzt aber nicht mehr stromsparend, da hatte
> die Originalschaltung Wert darauf gelegt.

3 mA im Auszustand. Werde ich noch verbessern.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Bartosz B. schrieb:
> Ich will später, dass eine Autobatterie nicht tiefenentladen wird. Also
> ich denke 11,5V?

Autoakkus sind immer tiefentladen, wenn sie unter 12.8V Leerlaufspannung 
haben.

Denn Autoakkus wollen immer voll geladen sein, damit sie lange leben.

Und das sind sie ja auch im Auto, nach dem Starten werden sie gleich 
wieder voll gemacht.

Autoakkus sind so billig produziert, die taugen nicht für 
Zyklenanwendungen. Dafür gibt es teurere Traktionsakkus oder Solarakkus. 
Die gelten übrigens bei 12V als leer. 11.5V dürfen nur unter Last 
auftreten.

von Markus B. (Gast)


Lesenswert?

Wolfgang schrieb:
> Halte dich an den Schaltplan, wenn du die Schaltung nachbauen willst.
> Sonst musst du dir etwas anderes einfallen lassen, um eine stabile
> Abschaltschwelle zu erreichen.

Ich schließe mich dazu.
Eine Zener Diode wird nicht nur über Temperatur, aber von Teil-zu-Teil 
grobe Toleranzen haben. Also von Produktion-Werte.
Sonst warum existieren Referenz- Schaltungen überhaupt?

Nimm die Schaltung so wie es ist und check mal ob es gut funktioniert.
Dann kannst du fantasieren mit weitgehender Änderungen.

von kleine Berichtigung (Gast)


Lesenswert?

Immer zum Schluss taucht ein besonders dummer Beitrag auf. Das kann man 
so falsch einfach nicht stehen lassen.

MaWin schrieb:

> Autoakkus sind immer tiefentladen, wenn sie unter 12.8V Leerlaufspannung
> haben.

Nein!
Aufgrund diverser Standby Verbraucher, Leaving Home, Coming Home und 
ähnlicher Ausstattung, stellt sich bei aktuellen Fahrzeugen nach kurzer 
Standzeit eine Ruhespannung von 12,1 - 12,4 Volt ein.

11,5V Unterspannungsgrenze sind schon o.k.
Andernfalls besteht das Risiko, nach längerer Standzeit mittels 
ZV-Fernbedienung das ganze Auto stromlos zu schalten. :-)
Und starten möchte man ja auch noch...

> Denn Autoakkus wollen immer voll geladen sein, damit sie lange leben.

Voll geladen? Nein!
Bei permanenter Vollladung, also beispielsweise 13,8V Überwinterung am 
Erhaltungsladegerät, sterben sie schnell an Wasserverlust. Ja wirklich, 
Rekombination funktioniert nur in begrenzten Umfang.

> Autoakkus sind so billig produziert, die taugen nicht für
> Zyklenanwendungen.

Trotz Start/Stop ist es möglich mit Licht, Sound, Lüftung, längere Zeit 
an roten Ampeln und Bahnübergängen zu stehen.

> Dafür gibt es teurere Traktionsakkus oder Solarakkus.

Deshalb sind moderne Starterbatterien eine Mischform zu diesen.

> Die gelten übrigens bei 12V als leer. 11.5V dürfen nur unter Last
> auftreten.

In noch keinem Datenblatt von KungLong, Panassonic, Hoppecke, Exide, 
etc. jemals derartige Angaben gefunden. Alles frei erfundener Quatsch.

von Jörg R. (solar77)


Lesenswert?

kleine Berichtigung schrieb:
> Trotz Start/Stop ist es möglich mit Licht, Sound, Lüftung, längere Zeit
> an roten Ampeln und Bahnübergängen zu stehen.

Und wie oft? Nach einigen Start/Stopps hintereinander bleibt der Motor 
an.


kleine Berichtigung schrieb:
> Voll geladen? Nein!
> Bei permanenter Vollladung, also beispielsweise 13,8V Überwinterung am
> Erhaltungsladegerät, sterben sie schnell an Wasserverlust.

Du verwechselst Vollladung mit Erhaltungsladung.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.