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UPDATE: Power-Zenerdiode aus Zenerdiode und Transistor | Präzise einstellbare geregelte Power-Zenerdiode

Thomas Schaerer

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Es ist nur möglich auf der Hauptseite des ELKO das begleitende Titelbild zum folgenden Text zu sehen. Damit dies im Newsletter auch möglich ist, öffne man im Web-Browser den folgenden Link:

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Ein Leser entdeckte einen Fehler in einer Skizze. Diesen habe ich korrigiert und nahm diese Aktion für ein Update zum Anlass. Einiges ist neu. Im Kapitel BERECHNUNGSBEISPIEL sind in Bild 4 die Resultate der Ströme eingetragen. Neu dazugekommen ist eine Power-Zenerdiode mit Diode, Transistor und einem integrierten Darlington für einen maximalen Strom von 5 Ampere. Bei allen Schaltungen dieser Art gibt es neu den Widerstand R3 mit einer wichtigen Schutzfunktion.

Mit der Schaltung in Bild 8 folgt die präzis einstellbar geregelte Power-Zenerdiode. Hier muss man allerdings einwenden, dass der Begriff Power-Zenerdiode nicht mehr so recht zutrifft, weil es keine Zenerdiode in der Schaltung mehr gibt. An ihrer Stelle tritt eine hochstabile Bandgap-Spannungsreferenz, die jedoch, trotz komplexer Innenbeschaltung, wie eine Zenerdiode eingesetzt wird. Deshalb habe ich den Begriff Power-Zenerdiode beibehalten. Eine erweiterte Schaltung von Bild 8, dargestellt in Bild 9, zeigt eine geregelte Power-Zenerdiode für den Hochvoltbereich. Man muss nur darauf achten, dass der Power-MOSFET die Spannung aushält. Die Regelschaltung selbst bleibt unverändert. Der einzige Unterschied besteht darin, dass für die Regelschaltung eine zusätzliche Hilfsspannung benötigt wird. Bild 10 ist im Prinzip die selbe Schaltung wie die von Bild 9. Der Unterschied besteht hier, dass die niedrige Betriebsspannung vom variabel einstellbaren Hochvoltbereich abgeleitet wird. Die Dimensionierung dieser Schaltung ist im Detail erklärt. Damit ist es leicht möglich, die Schaltung für andere Spannungsbereiche zu konzipieren.

Zum Titelbild: Das Titelbild zeigt in groben Zügen die Inhalte dieses Elektronik-Minikurses. Bild 1 zeigt eine einfache Power-Zenerdiode im Einsatz zwischen einem Netzgerät und einer Schaltung unter Test. Es geht hier um das Testen einer digitalen Schaltung, die mit 5 VDC betrieben wird. Beim Test will man auch die Betriebsspannung im erlaubten Bereich variieren. Dabei soll die Power-Zenerdiode vor zu einer hohen Spannungseinstellung schützen. Bild 2 zeigt die Prinzipschaltung einer elektronisch geregelten Spannungsbegrezung, im Sinn eines Parallelreglers, hier ebenfalls als Power-Zenerdiode bezeichnet. Die Bilder 3 und 4 deuten dies im Detail an, was im vorherigen Abschnitt zu den Bildern 8 und 10 im Elektronik-Minikurs beschrieben ist.

Gruss
Euer ELKO-Thomas

UPDATE: Die Power-Zenerdiode aus Zenerdiode und Transistor und die einstellbare geregelte Power-Zenerdiode

Thomas Schaerer

Text

Zenerdioden (Z-Dioden) setzt man dort ein, wo Spannungen begrenzt werden müssen, wobei hohe Präzision und kleine Spannungstoleranzen eher nicht gefragt sind.

Wenn man eine Spannung begrenzen will bei der Leistung eine Rolle spielt, benötigt man eine Z-Diode, die in der Lage ist genügend hohe Leistung zu verarbeiten. Es gibt teure Leistungs-Z-Dioden. Es gibt allerdings eine preiswertere Methode aus einer Kombination von einer kleinen Z-Diode und und einer Transistorstufe, die die Leistung übernimmt.

Eine Leistungs-Zenerdiode als Shuntregler dient als Überspannungsschutz zum Testen von Schaltungen. Die einfachste Lösung besteht aus einer kleinen Zenerdiode und aus einer diskret realisierten komplementären Darlingtonstufe, die man auch als Sziklai-Connections bezeichnet. Die bessere Lösung ist regelbar und man kann mittels Potmeter die Spannungsbegrenzung einstellen. Diese Schaltung besteht zur Hauptsache aus einer hochstabilen Referenzspannungsquelle, einem Operationsverstärker und einer Leistungs-Transistorstufe, die auch ein Power-MOSFET sein darf. Diese Schaltung und eine sehr detaillierte Beschreibung dazu ist das Update dieses Elektronik-Minikurses.