Elektronik – Klausuraufgabe: Eigenschaften von Zener

Aufgabe:
Unten ist eine Schaltung zur Stabilisierung der Spannung Ua mittels einer Zener-Diode
dargestellt. Die Zenerspannung der Diode sei Uz= 3,3V bei Iz= 10mA . Die maximale Verlustleistung
der Z-Diode betrage Pmax=Uz∗Iz , max= 400mW
Eingangsspannung beträgt Ue= 10V .
( Iz :
Strom
durch
die
Z-Diode)
Rv
D
RL
3,3V
Ue
Ua
1.)
Dimensionieren Sie Rv so, dass der maximale Strom Iz ,max nicht überschreitet.
Zunächst müssen wir Iz ,max durch Umstellen der Formel für Pmax errechnen:
P max =Uz ∗I z ,max=400mW
400mW 400mW
⇔I z ,max =
=
≈121mA
Uz
3,3V
Jetzt betrachten wir die Schaltung im Leerlauffall:
Rv
D
1.
Ue
3,3V
Die Masche berechnet sich wie folgt:
UR U z −Ue=0V
⇔UR =Ue −Uz
⇔UR =10V−3,3V =6,7V
v
v
v
Damit ergibt sich für R_v:
Rv=
Uz
I z ,max
=
6,7 V
≈55,37
121mA
RL
Ua
.
Die
2.)
Berechnen Sie den maximalen Lastwiderstand RL an der Stabilisierungsgrenze.
Grundsätzlich muss der Lastwiderstand größer sein als der maximale Innenwiderstand
der Z-Diode R z ,max =
Uz
Iz , max
=27,225 . Wir dimensionieren also R L,min R z ,max .
3.)
In welchem Bereich kann sich die Ausgangsspannung Ua bewegen, falls die Eingangsspannung
Ue zwischen −10V und 10V schwankt? Da die Ausgangsspannung Ua die Spannung über der Parallelschaltung mit der Z-Diode
ist, kann sie sich nur zwischen der Fluss- und der Zenerspannung der Z-Diode bewegen:
U F ≤ Ua ≤ U Z
⇔−0,6V ≤ Ua ≤ 3,3V