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Minikurs: Die Power-Zenerdiode aus Zenerdiode und Transistor (Schaltungstechnik)

verfasst von Hartwig(R), 21.10.2016, 21:46 Uhr

Hallo,
Dein Problem mit ein (power-)Z-Diode zu lösen ist wahrscheinlich suboptimal. Die Z-Diode ist ein parallel-Stabilisator, d. h. im Leerlauf wird die Diode maximal belastet und muß praktisch die gesamte geforderte Leistung wegstecken können. Nur bei Unterspannung oder maximalen Strom wird sie nicht oder nur gering belastet.
Grundsätzlich hört es sich eher kontraproduktiv an, wenn eine Solar-Stromquelle mit einem Analogregler an die nachfolgende Schaltung angepaßt werden muß. Das geht nur mit entsprechenden Verlusten (Wärmeabfuhr!). Optimal wären aufeinander abgestimmte Module und Regler. Aber Du hast was Du hast....
zweitbeste Lösung wäre es, einen Schaltregler zwischenzuschalten. Den wirst Du aber für Deine Zwecke nicht sehr einfach fertig bekommen. Mit viel Glück könnte ein Universalnetzteil in Frage kommen, sofern es für Spannungen von 70V und darunter spezifiziert ist (Die elektronischen Netzteile wandeln die Netzspannung in Gleichspannung um und erzeugen daraus dann die Ausgangsspannung. Da die bei sinusförmiger Wechselspannung die daraus erzeugte Gleichspannung sqrt 2 = 1,4 der Nennspannung entspricht, wäre für eine Funktion bei 100V Gleichspannung eine Spezifizierte mindest-Wechselspannung von 70V (1/1,4) erforderlich. Grundsätzlich ist aber dieser Einsatz nicht ganz unproblematisch, es kann zur Überlastung des Eingangskreises kommen. Der Ausgang diesr Netzteile liegt aber im Bereich niedrigererer Spannungen, meist bis 24V.)

Eine weitere Möglichkeit bestünde in einem Analogregler. Aber das ist wenig effizient, jedoch einfach:
Eine z. B. 100V Z-Diode (1W) kannst Du mit max. 10mA belasten. praktisch würde ich nicht über 5mA gehen. der Laststrom sollte dann deutlich geringer sein, 2-3mA. Du brauchst aber 1A. 1A/2mA ergeben einen Faktor von 500. Der Aus der Z-Diode entnommene Strom wäre also um den Faktor 500 zu verstärken. Das geht nut mit einem Darlington Transistor (oder als Darlington geschalteten Transistoren).
Die Z-Diode muß nun über einen Vorwiderstand, der den Strom auf z.B. max. 5mA begrenzt, an die Versorgungsspannung (>100V) gelegt werden. An der Kathode der Z-Diode liegt die Basis des Darlingtons, dessen Kollektor liegt ebenfalls an den >100V. Die Last liegt jetzt zwischen Emitter und Masse (an der auch die Anode der z_diode liegt). Der Transistor wird hier in der Kollektorschaltung (auch Emitterfolger genannt) betrieben. Die Spannung am Emitterwiderstand (also dem Verbraucher) entspricht etwa der Basisspannung (Z-Diode) + 0,7V (Ube). Der maximale Strom durch den Verbraucher entspricht dem der Z-Diodenschaltung entnehmbaren Strom x Verstärkungsfaktor des Transistors (ß oder hfe in den Datenblättern). Darlingtons liegen da im Bereich um 1000. Wichtig ist not die Spannungsfestigkeit Deines Transistors (>100V) also 140V, besser 180V Uce Typen wählen. Erwäge evtl. die Reihenschaltung von Z-Diode zwecks Leistungsaufteilung. Die Z-Dioden werden heiß, berücksichtige die Temperaturdrift, die kann gerade bei den hohen Spannungen erheblich sein!

Viele Grüße
Hartwig



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Minikurs: Die Power-Zenerdiode aus Zenerdiode und Transistor - Richard Bergmann, 21.10.2016, 15:36
Minikurs: Die Power-Zenerdiode aus Zenerdiode und Transistor - Hartwig(R), 21.10.2016, 21:46
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