- Allgemeines:
Die Stabilität der Spannung an einem Verbraucher ist grundsätzlich von zwei Einflüssen abhängig:
- Von der Spannungsschwankung der versorgenden Spannungsquelle, z.B. durch die Brummspannung aus Gleichrichterschaltungen und/oder Netzspannungsschwankungen.
- Von den Laststromschwankungen des Verbrauchers, die am Innenwiderstand der Spannungsquelle Verluste verursachen und somit die Klemmenspannung verändern.
- Prinzip der Spannungsstabilisierung:
Soll am Spannungsteiler aus Vorwiderstand Rv und Z-Diode V1 bei Erhöhung der Gesamtspannung U1 die Ausgangsspannung unverändert bleiben, so muss der Widerstand der Diode sinken. Umgekehrt muss er steigen, wenn die Eingangsspannung sinkt. Das geschieht bei der Z-Diode automatisch, weil ihr Widerstand spannungsabhängig ist! (Siehe Kennlinie)
Sinkt der Lastwiderstand am Spannungsteiler, so wird sein Laststrom IL größer. Die Ausgangsspannung kann dann nur stabil bleiben, wenn im gleichen Maße der Parallelstrom Iz durch die Diode sinkt, also ihr Widerstand steigt! Durch die steile Kennlinie der Z-Diode geschieht auch das automatisch: Schon kleinster Spannungsrückgang führt zu hohen Stromrückgang und somit höheren Widerstand!
- Dimensionierung der Schaltung: (Siehe auch Beispiel)
- Den maximalen Diodenstrom IZmax ermittelt man an der zulässigen Verlustleistung Pztot und der Z-Spannung der Diode.
- für den minimalen Diodenstrom IZmin oberhalb des Knickbereichs werden üblich 10% von IZmax angenommen.
- Der Vorwiderstand Rv berechnet sich aus der Differenz der höchsten Eingangsspannung U1max und der Z-Spannung dividiert durch IZmax, wenn der Laststrom IL Null werden kann!
- Die mögliche Laststromänderung DIL findet man, wenn die Kennlinie des Vorwiderstandes Rv durch die Mindesteingangsspannung U1min gelegt wird. (Siehe Kennlinienfeld!)
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Schaltung
Kennlinienfeld / Dimensionierung
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