caleb
20.06.2014, 12:54 |
Prüfungsfrage / Spannungsstabilisierung mit Z-Diode (Elektronik) |
Hallo!
Ich möchte euch hier um eine kurze mathematische Hilfestellung für einen blutigen Anfänger in so ziemlich allen Elektronik-Fragen bitten 
Ich habe demnächst eine Prüfung, die (für mich leider, obwohl grundsätzlich ein interessantes Thema) zumindest grundlegende theoretische Kenntnisse in dem Bereich abverlangt (hauptsächlich ein wenig Halbleiter-Bauteile und Ohm'sches + Kirchhoff'sches Gesetz... auch wenn es mit der Praxis des Berufs eigentlich nichts zu tun hat). Dummerweise trete ich als Externist an und muss mir fehlendes Wissen selbst aneignen ohne auf Trainer/Lehrer zurückgreifen zu können.
Hier zunächst die Angabe:
Eine ungeregelte Spannung im Bereich x-y V (im Bsp. seltsamerweise 11-14V) soll durch eine Z-Diode mit Vorwiderstand möglichst genau auf 14V stabilisiert werden um eine Last zu versorgen, die genau 14V benötigt.
Gesucht ist die max. Leistung, die die Z-Diode aushalten muss, um eine Last mit max. 10mA versorgen zu können.
Als zusätzlicher Hinweis wird noch bemerkt, dass der Querstrom des Spannungsteilers 15x so groß sein muss, wie der max. Laststrom.
Intuitiv hätte ich P = U*I gerechnet (laut jeder Quelle, die ich finden konnte ist I(zmax) = P(tot)/U(Z) )und wäre damit zufrieden gewesen. Ich finde aber nicht heraus, wo/wie der Hinweis auf den 15-fachen Querstrom hier Einfluss auf die Berechnung nimmt (oder erkenne den Zusammenhang nicht, obwohl gelesen :/ ).
Könnt ihr mir hier auf die Sprünge helfen?
Herzlichen Dank schon im Vorfeld  |
Kendiman
20.06.2014, 12:58
@ caleb
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Prüfungsfrage / Spannungsstabilisierung mit Z-Diode |
» Hallo!
»
» Ich möchte euch hier um eine kurze mathematische Hilfestellung für einen
» blutigen Anfänger in so ziemlich allen Elektronik-Fragen bitten 
»
» Ich habe demnächst eine Prüfung, die (für mich leider, obwohl grundsätzlich
» ein interessantes Thema) zumindest grundlegende theoretische Kenntnisse in
» dem Bereich abverlangt (hauptsächlich ein wenig Halbleiter-Bauteile und
» Ohm'sches + Kirchhoff'sches Gesetz... auch wenn es mit der Praxis des
» Berufs eigentlich nichts zu tun hat). Dummerweise trete ich als Externist
» an und muss mir fehlendes Wissen selbst aneignen ohne auf Trainer/Lehrer
» zurückgreifen zu können.
»
» Hier zunächst die Angabe:
»
» Eine ungeregelte Spannung im Bereich x-y V (im Bsp. seltsamerweise 11-14V)
» soll durch eine Z-Diode mit Vorwiderstand möglichst genau auf 14V
» stabilisiert werden um eine Last zu versorgen, die genau 14V benötigt.
» Gesucht ist die max. Leistung, die die Z-Diode aushalten muss, um eine Last
» mit max. 10mA versorgen zu können.
»
» Als zusätzlicher Hinweis wird noch bemerkt, dass der Querstrom des
» Spannungsteilers 15x so groß sein muss, wie der max. Laststrom.
»
» Intuitiv hätte ich P = U*I gerechnet (laut jeder Quelle, die ich finden
» konnte ist I(zmax) = P(tot)/U(Z) )und wäre damit zufrieden gewesen. Ich
» finde aber nicht heraus, wo/wie der Hinweis auf den 15-fachen Querstrom
» hier Einfluss auf die Berechnung nimmt (oder erkenne den Zusammenhang
» nicht, obwohl gelesen :/ ).
»
» Könnt ihr mir hier auf die Sprünge helfen?
» Herzlichen Dank schon im Vorfeld 
Hallo,
mit einer einfachen Z-Diode kann man keine 11V auf 14 V stabilisieren.
Die Aufgabe bitte nochmal genau. |
caleb
20.06.2014, 13:10
@ Kendiman
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Prüfungsfrage / Spannungsstabilisierung mit Z-Diode |
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» » Ohm'sches + Kirchhoff'sches Gesetz... auch wenn es mit der Praxis des
» » Berufs eigentlich nichts zu tun hat). Dummerweise trete ich als
» Externist
» » an und muss mir fehlendes Wissen selbst aneignen ohne auf Trainer/Lehrer
» » zurückgreifen zu können.
» »
» » Hier zunächst die Angabe:
» »
» » Eine ungeregelte Spannung im Bereich x-y V (im Bsp. seltsamerweise
» 11-14V)
» » soll durch eine Z-Diode mit Vorwiderstand möglichst genau auf 14V
» » stabilisiert werden um eine Last zu versorgen, die genau 14V benötigt.
» » Gesucht ist die max. Leistung, die die Z-Diode aushalten muss, um eine
» Last
» » mit max. 10mA versorgen zu können.
» »
» » Als zusätzlicher Hinweis wird noch bemerkt, dass der Querstrom des
» » Spannungsteilers 15x so groß sein muss, wie der max. Laststrom.
» »
» » Intuitiv hätte ich P = U*I gerechnet (laut jeder Quelle, die ich finden
» » konnte ist I(zmax) = P(tot)/U(Z) )und wäre damit zufrieden gewesen. Ich
» » finde aber nicht heraus, wo/wie der Hinweis auf den 15-fachen Querstrom
» » hier Einfluss auf die Berechnung nimmt (oder erkenne den Zusammenhang
» » nicht, obwohl gelesen :/ ).
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» » Herzlichen Dank schon im Vorfeld 
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» Hallo,
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» mit einer einfachen Z-Diode kann man keine 11V auf 14 V stabilisieren.
» Die Aufgabe bitte nochmal genau.
Hallo,
Ja, das dachte ich mir schon (darum die x-y V Angabe in meinem Post) - die Angabe ist leider tatsächlich so geschrieben (angeblich die Prüfungsfragen mit geänderten Zahlen - ich vermute beim Zahlen ändern hat der Ersteller nicht aufgepasst). Ich will mich auch gar nicht an den konkreten Zahlen aufhängen - es können gerne auch 15-20 V sein (ausser es würde in der Berechnung einen Unterschied machen) - mich würde eher die konkret anzuwendende Formel/Methode interessieren. |
Kendiman
20.06.2014, 13:28
@ caleb
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Prüfungsfrage / Spannungsstabilisierung mit Z-Diode |
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» » Externist
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» Trainer/Lehrer
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» » 11-14V)
» » » soll durch eine Z-Diode mit Vorwiderstand möglichst genau auf 14V
» » » stabilisiert werden um eine Last zu versorgen, die genau 14V benötigt.
» » » Gesucht ist die max. Leistung, die die Z-Diode aushalten muss, um eine
» » Last
» » » mit max. 10mA versorgen zu können.
» » »
» » » Als zusätzlicher Hinweis wird noch bemerkt, dass der Querstrom des
» » » Spannungsteilers 15x so groß sein muss, wie der max. Laststrom.
» » »
» » » Intuitiv hätte ich P = U*I gerechnet (laut jeder Quelle, die ich
» finden
» » » konnte ist I(zmax) = P(tot)/U(Z) )und wäre damit zufrieden gewesen.
» Ich
» » » finde aber nicht heraus, wo/wie der Hinweis auf den 15-fachen
» Querstrom
» » » hier Einfluss auf die Berechnung nimmt (oder erkenne den Zusammenhang
» » » nicht, obwohl gelesen :/ ).
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» » » Könnt ihr mir hier auf die Sprünge helfen?
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» » mit einer einfachen Z-Diode kann man keine 11V auf 14 V stabilisieren.
» » Die Aufgabe bitte nochmal genau.
»
»
» Hallo,
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» Ja, das dachte ich mir schon (darum die x-y V Angabe in meinem Post) - die
» Angabe ist leider tatsächlich so geschrieben (angeblich die Prüfungsfragen
» mit geänderten Zahlen - ich vermute beim Zahlen ändern hat der Ersteller
» nicht aufgepasst). Ich will mich auch gar nicht an den konkreten Zahlen
» aufhängen - es können gerne auch 15-20 V sein (ausser es würde in der
» Berechnung einen Unterschied machen) - mich würde eher die konkret
» anzuwendende Formel/Methode interessieren.
Hallo,
hier im "ELKO" gibt es eine schöne Seite, die die Stabilisierung mit Z-Dioden ausführlich behandelt.
Dort sind auch alle Formeln zur Berechnung vorhanden.
15 V sind viel zu wenig, um eine Stabilisierung auf 14 V zu verwirklichen.
Wähl mal 20 V bis 25 V. Das erleichtert die Berechnung
Zudem muss der Laststrom bekannt sein.
Hier die Seite:
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1012151.htm |
Patrick Schnabel

20.06.2014, 13:29
@ caleb
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Prüfungsfrage / Spannungsstabilisierung mit Z-Diode |
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» und
» » » Ohm'sches + Kirchhoff'sches Gesetz... auch wenn es mit der Praxis des
» » » Berufs eigentlich nichts zu tun hat). Dummerweise trete ich als
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» » 11-14V)
» » » soll durch eine Z-Diode mit Vorwiderstand möglichst genau auf 14V
» » » stabilisiert werden um eine Last zu versorgen, die genau 14V benötigt.
» » » Gesucht ist die max. Leistung, die die Z-Diode aushalten muss, um eine
» » Last
» » » mit max. 10mA versorgen zu können.
» » »
» » » Als zusätzlicher Hinweis wird noch bemerkt, dass der Querstrom des
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» » » konnte ist I(zmax) = P(tot)/U(Z) )und wäre damit zufrieden gewesen.
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» Querstrom
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» » mit einer einfachen Z-Diode kann man keine 11V auf 14 V stabilisieren.
» » Die Aufgabe bitte nochmal genau.
»
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» Ja, das dachte ich mir schon (darum die x-y V Angabe in meinem Post) - die
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» aufhängen - es können gerne auch 15-20 V sein (ausser es würde in der
» Berechnung einen Unterschied machen) - mich würde eher die konkret
» anzuwendende Formel/Methode interessieren.
Schau mal, ob Dir das weiterhilft:
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1012151.htm -- Gruß von Patrick
https://www.elektronik-kompendium.de/ |
Patrick Schnabel

20.06.2014, 13:30
@ Kendiman
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» » » 11-14V)
» » » » soll durch eine Z-Diode mit Vorwiderstand möglichst genau auf 14V
» » » » stabilisiert werden um eine Last zu versorgen, die genau 14V
» benötigt.
» » » » Gesucht ist die max. Leistung, die die Z-Diode aushalten muss, um
» eine
» » » Last
» » » » mit max. 10mA versorgen zu können.
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» hier im "ELKO" gibt es eine schöne Seite, die die Stabilisierung mit
» Z-Dioden ausführlich behandelt.
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» 15 V sind viel zu wenig, um eine Stabilisierung auf 14 V zu verwirklichen.
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» Hier die Seite:
» http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1012151.htm
Schneller Finger Du. -- Gruß von Patrick
https://www.elektronik-kompendium.de/ |
caleb
20.06.2014, 14:18 (editiert von caleb am 20.06.2014 um 14:29)
@ Kendiman
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» » » Externist
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» » Trainer/Lehrer
» » » » zurückgreifen zu können.
» » » »
» » » » Hier zunächst die Angabe:
» » » »
» » » » Eine ungeregelte Spannung im Bereich x-y V (im Bsp. seltsamerweise
» » » 11-14V)
» » » » soll durch eine Z-Diode mit Vorwiderstand möglichst genau auf 14V
» » » » stabilisiert werden um eine Last zu versorgen, die genau 14V
» benötigt.
» » » » Gesucht ist die max. Leistung, die die Z-Diode aushalten muss, um
» eine
» » » Last
» » » » mit max. 10mA versorgen zu können.
» » » »
» » » » Als zusätzlicher Hinweis wird noch bemerkt, dass der Querstrom des
» » » » Spannungsteilers 15x so groß sein muss, wie der max. Laststrom.
» » » »
» » » » Intuitiv hätte ich P = U*I gerechnet (laut jeder Quelle, die ich
» » finden
» » » » konnte ist I(zmax) = P(tot)/U(Z) )und wäre damit zufrieden gewesen.
» » Ich
» » » » finde aber nicht heraus, wo/wie der Hinweis auf den 15-fachen
» » Querstrom
» » » » hier Einfluss auf die Berechnung nimmt (oder erkenne den
» Zusammenhang
» » » » nicht, obwohl gelesen :/ ).
» » » »
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» » » » Herzlichen Dank schon im Vorfeld 
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» » » Die Aufgabe bitte nochmal genau.
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» » Ja, das dachte ich mir schon (darum die x-y V Angabe in meinem Post) -
» die
» » Angabe ist leider tatsächlich so geschrieben (angeblich die
» Prüfungsfragen
» » mit geänderten Zahlen - ich vermute beim Zahlen ändern hat der Ersteller
» » nicht aufgepasst). Ich will mich auch gar nicht an den konkreten Zahlen
» » aufhängen - es können gerne auch 15-20 V sein (ausser es würde in der
» » Berechnung einen Unterschied machen) - mich würde eher die konkret
» » anzuwendende Formel/Methode interessieren.
»
» Hallo,
»
» hier im "ELKO" gibt es eine schöne Seite, die die Stabilisierung mit
» Z-Dioden ausführlich behandelt.
» Dort sind auch alle Formeln zur Berechnung vorhanden.
» 15 V sind viel zu wenig, um eine Stabilisierung auf 14 V zu verwirklichen.
»
» Wähl mal 20 V bis 25 V. Das erleichtert die Berechnung
» Zudem muss der Laststrom bekannt sein.
»
» Hier die Seite:
» http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1012151.htm
Hallo,
Danke für den Link und für die Zeit und Geduld mit meinen hoffentlich nicht allzu-dummen Anfängerfragen (ich kannte die Seite glücklicherweise schon), nach dem (gefühlten) 1000 mal durchlesen bin ich aber vielleicht darauf gekommen, was mir fehlt:
Da ich mit dem Begriff Querstrom in diesem Zusammenahng anfangen konnte (wird im Link leider auch nicht erwähnt und auch bei Google habe ich ewig gesucht bis ich endlich einen Hinweis darauf gefunden habe)
Ist damit (in diesem konkreten Fall) I(z) gemeint (siehe Diagramm in deinem Link)? (Im Sinne von I(z) = I(L)*15 ?)
Um dann mein Beispiel weiterzuführen wäre I(ges) = 10mA * 15 = 150mA -> P = 14V * 0,15A = 2,1W korrekt?
EDIT: Ok so 100% sicher bin ich mir doch nicht - U müsste in diesem Fall U(z-max) sein (also der max. Wert der zu stabilisierenden Spannung)? (in dem Fall sind meine 14 oben natürlich falsch) |
Kendiman
20.06.2014, 17:33 (editiert von Kendiman am 20.06.2014 um 18:52)
@ caleb
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Prüfungsfrage / Spannungsstabilisierung mit Z-Diode |
» » Hallo,
» »
» » hier im "ELKO" gibt es eine schöne Seite, die die Stabilisierung mit
» » Z-Dioden ausführlich behandelt.
» » Dort sind auch alle Formeln zur Berechnung vorhanden.
» » 15 V sind viel zu wenig, um eine Stabilisierung auf 14 V zu
» verwirklichen.
» »
» » Wähl mal 20 V bis 25 V. Das erleichtert die Berechnung
» » Zudem muss der Laststrom bekannt sein.
» »
» » Hier die Seite:
» » http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1012151.htm
»
»
»
»
» Hallo,
»
» Danke für den Link und für die Zeit und Geduld mit meinen hoffentlich nicht
» allzu-dummen Anfängerfragen (ich kannte die Seite glücklicherweise schon),
» nach dem (gefühlten) 1000 mal durchlesen bin ich aber vielleicht darauf
» gekommen, was mir fehlt:
»
» Da ich mit dem Begriff Querstrom in diesem Zusammenahng anfangen konnte
» (wird im Link leider auch nicht erwähnt und auch bei Google habe ich ewig
» gesucht bis ich endlich einen Hinweis darauf gefunden habe)
»
Der Querstrom Iq ist aus dem belasteten Spannungsteiler abgeleitet. Dort wird er 10 bis 15 x dem Laststrom gewählt.
Die Z-Diodenstabilisierung hat den ähnlichen Aufbau.
Hier ist der Querstrom der Z-Diodenstrom Iz. Er darf nur zwischen Iz min und Iz max auftreten
und wird meist als 1/10 des Laststromes gewählt. Iz = 0,1 * Il
»
» Ist damit (in diesem konkreten Fall) I(z) gemeint (siehe Diagramm in deinem
» Link)? (Im Sinne von I(z) = I(L)*15 ?)
»
Nein
»
» Um dann mein Beispiel weiterzuführen wäre I(ges) = 10mA * 15 = 150mA -> P =
» 14V * 0,15A = 2,1W korrekt?
»
Nein
»
» EDIT: Ok so 100% sicher bin ich mir doch nicht - U müsste in diesem Fall
» U(z-max) sein (also der max. Wert der zu stabilisierenden Spannung)? (in
» dem Fall sind meine 14 oben natürlich falsch)
Bei der Z-Diodenstabilisierung gibt es 3 Fälle.
1. Eingangsspannung U ist unstabil. Laststrom Il ist konstant.
Entspricht wohl der Aufgabe.
2. Eingangsspannung ist stabil, Laststrom schwankt.
3. Kombination aus 1 und 2. Das ist sehr schwer zu berechnen.
Beispiel für Fall 1 (siehe auch Bild )
Eingangsspannung U schwankt zwischen 20 V und 25 V
Laststrom Il beträgt 50 mA (konstant)
Z-Diode Uz =14 V
Bei 20 V Eingangsspannung müssen am Vorwiderstand Uv = 6 V abfallen.
U – Uz = Uv 20 V – 14 V = 6 V
Z-Strom Iz gewählt 0,1 * Il = 50 mA * 0,1 = 5 mA
Gesamtstrom Iges = Il + Iz = 50 mA + 5 mA = 55 mA
Vorwiderstand Rv = Uv / Iges = 6 V / 55 mA = 109,1 Ohm
Kontrolle bei 25 V Eingangsspannung.
Uv = 25 V – 14 V = 11 V
Iv = Uv / Rv , Iv =11 V / 109,1 Ohm = 100,8 mA
Iz = Iges – Il
Damit steigt Iz = 100,8 mA – 50 mA = 50,8 mA
Kontrolle, ob damit Iz max überschritten wird.
Iz max aus Datenblatt.
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