Spannungsstabilisierung mit Zenerdiode (Z-Diode)

Höchstzulässige Sperrschicht Temperatur Tj in °C: Wärmewiderstand der Z-Diode in K/W: Umgebungstemperatur Tu in °C: Max. Verlustleistung der Z-Diode bei +25°C in mW: Max. Eingangsspannung Ue in V: Zenerspannung Uz = Ua in V: Diff. Innenwiderstand rz der Z-Diode in Ohm: Min. Eingangsspannung Ue in V: Max. Laststrom ILast in mA: Min. Laststrom ILast in mA: Verlustleistung an Rv: Größter Wert für Rv: delta Ua bei delta IL: Verlustleistung Pvz an der Z-Diode bei Tu: Kleinster Wert für Rv: Strom IRv durch Rv: Verlustleistung an Rv: delta Ua bei delta Ue: Strom IRv durch Rv: Minimaler Zenerstrom Izmin: Maximaler Zenerstrom Izmax:

Unter Berücksichtigung der thermischen Grenzen der Z-Diode wird ein Wertebereich für den Vorwiderstand ermittelt.
Einige Eingabefelder sind mit Werten vorbesetzt, die überschrieben werden können. Der Wert für "Höchstzulässige Sperrschichttemperatur Tj in °C:" sollte 80 % des Datenblattwertes nicht überschreiten. Aus den thermischen Daten, einschließlich der Umgebungstemperatur Tu, wird die max. erlaubte Verlustleistung Pvz der Z-Diode errechnet.
Es werden zwei Grenzwerte für den Vorwiderstand berechnet: Der größere Wert verursacht die kleinere Verlustleistung, während der kleinere Wert für eine bessere Stabilisierung sorgt.
Eine besondere Rolle spielt das Eingabefeld "Diff. Innenwiderstand rz der Z-Diode in Ohm:". Mit diesem Wert lässt sich die Qualität der Stabilisierung bei Eingangsspannungsschwankung(dUa bei dUe) und Lastschwankung(dUa bei dIL) berechnen. In den Datenblättern sind die Werte für rz aufgeführt, allerdings häufig als Maximalwert. Würde man diesen Max.Wert in die Berechnung einbeziehen, so würde man als Ergebnis einen sehr schlechten Stabilisierungswert erhalten. Eine reale Kontrolle von rz zeigt denn auch einen wesentlich kleineren Wert.
So hat, laut Datenblatt, eine ZPD 4,7 ein rz von <60. Ein Testaufbau zeigt,  dass bei einem Zenerstrom von 10mA ein rz von nur 19 Ohm ermittelt wird. Ein Zenerstrom von 20 mA verringert rz auf sogar 6,2 Ohm. Hat der Anwender keine Möglichkeit einen realen Wert für rz anzugeben, so kann das Feld auch freigelassen werden.
Eine Besonderheit ist die Meldung: "MinRv ist größer als MaxRv! Siehe Info!" In diesem Fall müssen Sie die Eingabewerte so ändern, dass die Widerstandswerte in der logischen Reihenfolge angezeigt werden. Verkleinern Sie z. B. den Eingangsspannungsbereich oder den Laststrom. Ist eine Leistung-Z-Diode vielleicht besser geeignet?
Es werden nicht alle Eingaben einer Plausibilität unterzogen. Sollte eine Berechnung einen negativen Wert ergeben, so ist ein Wert in einem gelben Eingabefeld außerhalb eines realen Bereiches.

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Online-Rechner für Elektronikentwickler, Autor: Norbert Lieven