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Ra, verglichen mit einer Z-Dioden-Stabilisierung (Elektronik)

verfasst von schaerer(R)  E-Mail, Kanton Zürich (Schweiz), 10.03.2010, 08:04 Uhr

» » Das ist richtig im Kurzschlussfall, wenn der Shuntregler nicht regelt.
» » Eben im Kurzschlussfall oder wenn die Spannung über diesem Regler so
» » niedrig ist, dass er deswegen nicht mehr regelt.
» »
» » Ich meinte eigentlich den differentiellen Widerstand der
» » Shuntregel-Quelle. Dieser ist sehr niederohmig, was logischerweise auch
» » typisch sein muss für eine Spannungsquelle.
»
» Ja, ich verstehe. Ich glaub, wir haben da beide etwas recht :). Der
» Innenwiderstand - der differentielle - muss ja nichtlinear sein. Für
» Ströme ins Gate hinein beträgt er R2 und das Entladen geschieht durch den
» niedrigen differentiellen Widerstand des Reglers. Richtig?
Solange der Shuntregler noch nicht arbeitet, beträgt der Quellwiderstand der Shuntregelschaltung den Wert von R2. Sobald die Regelung einsetzt, im Bereich der aktiven Strombegrenzung,dominiert der Innenwiderstand von TL431 und der ist extrem niederohmig.

Was parallel zum TL431 geschieht er ist immer sehr niederohmig so lange er regeln kann. Das ist ganz ähnlich wie mit einer ganz einfachen Z-Diode.

Machen wir ein einfaches Beispiel:

Eine Z-Diode (Z) hat in Serie einen 1k-Widerstand (R1) und wird mit z.B. 20 VDC gespiesen. Uz = 5 V. Es fliesst durch R1 und Z ein Strom 15 mA und über Z hat es gerade eine Spannung von 5 V.

Jetzt schaltest Du parallel zu Z R2, der mit 1K gleich gross ist wie R1.

Wäre der Ausgangswiderstand der Z-Dioden-Schaltung gleich gross wie R1 würde die Spannung parallel zu Z auf den halben Wert von 2.5 V fallen, was aber nicht stimmt.

In R2 fliessen 5 mA, weil Uz/R2 = 5 V / 1 k = 5 mA.

Wegen diesen 5 mA bekommt Z jetzt nur noch 10 mA.

Was macht eine einigermassen gute 5V-Z-Diode? Sie liefert eine etwas niedrigere Z-Spannung von z.B. 4.8 V statt 5.0 V.

Wie hoch ist jetzt der zur Z-Diode parallele Ausgangwiderstand?:

Ra = Ud / Id = 0.2 V / (15-5 mA) = 200 mV / 10 mA = 20 Ohm.

Der parallele Ausgangswiderstand der Z-Diode, die sich auf die folgende Schaltung auswirkt, beträgt 20 Ohm.

Natürlich nur so lange, wie die parallele Belastung nicht dafür sorgt, dass die Z-Spannung unterschritten wird. Dann wird die Z-Diode hochohmig. Dann schnellt der Ausgangswiderstand in die Höhe und wird durch den Z-Dioden-Vorwiderstand R1 bestimmt mit dem Wert von 1k.

Genau so verhält es sich mit TL431, nur dass sein Ausgangswiderstand im Arbeitsbereich viel kleiner ist, weil parallele Lastunterschiede sich kaum auswirken, so lange er die Shunt-Spannung regeln kann.

Der Unterschied zum Z-Diodenvergleich besteht darin, dass die "Z-Spannung" gesteuert wird vom Strommesswiderstand Potmeter P1.

Ich hoffe, ich konnte es so auf die Schnelle deutlich erklären. ;-)

--
Gruss
Thomas

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