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Spannungsregelung (Stabilisierung)
mit Z-Diode

Mit einer Z-Diode lässt sich äußerst einfach ein Spannungsstabilisierungskreis aufbauen. Die einzige zusätzliche Komponente ist ein Vorwiderstand, mit dem der Strom der Z-Diode begrenzt werden muss. Der Arbeitsbereich der Z-Diode erstreckt sich strombezogen zwischen zwei Punkten. Ein Punkt wird durch den minimalen Strom, der durch die Z-Diode fließen muss, damit sie ihre Stabilisierung- Eigenschaften entfalten kann, markiert. Der zweite Punkt wird durch den maximalen Strom, der von der Leistung der Z-Diode abhängig ist, (Izmax = P / Uz) bestimmt. Ein Vorwiderstand muss so gewählt werden, dass der von ihm bestimmter Zenerstrom innerhalb dieser Grenzen bleibt. Der Strom Is, der vom Vorwiderstand zur Verfügung gestellt wird, setzt sich aus dem Zenerstrom IZ und dem Lastrom lL zusammen.

Angewandte Formeln:
Maximaler Strom Z-Diode: I_{z max} = P _Z-Diode / U_z
Minimaler Vorwiderstand: R_{s min} = (U_e – U_z) / I_{z max}
Leistung von R_{s min}: P _{Rs min} = (U_e - U_z) * I_zmax
Maximaler Vorwiderstand: R_{s max} = (U_e - U_z) / (I_{z min} + I_L)
Leistung von R_{s max}: P_{Rs max} = (U_e - U_z) * (I_{z min} + I_L)

Beispiel:

Im welchen Bereich liegt der Wert eines Widerstandes, der zusammen mit einer Z-Diode eine Eingangsspannung von 20 VDC auf 10 VDC herunterregelt? Die Leistung der Z-Diode beträgt 1,3W, der minimale Zenerstrom beträgt 5 mA. Der Laststrom beträgt voraussichtlich 15 mA.

Eingabe:

Ergebnisse:

Der gesuchte Widerstand liegt im Bereich 77 bis 500 Ω.

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