Warum schließen wir einen Widerstand vor einer Zenerdiode an?

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Warum benötigen wir einen Widerstand in einer Zenerdiodenschaltung, wie im folgenden Diagramm dargestellt?

Zenerschaltung

Ich verstehe, es ist, um den Strom zu begrenzen, aber wie und warum brauchen wir es für eine Zenerdiode?

Beeinflusst die Auswahl unterschiedlicher Widerstandswerte die Leistung des Schaltkreises? Wenn wir also eine Zenerdiode auswählen, sehen wir uns in den technischen Daten verschiedene Sperrströme an, die durch sie fließen können. Aber wenn diese durch Widerstände geändert werden können, können wir eine beliebige Zenerdiode bei einer Spannung auswählen, ohne auf den maximalen Strom zu achten?

zener

— Sherby
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Kirchoffs Spannungsgesetz.

— Ignacio Vazquez-Abrams

Die folgenden Antworten sind gut, ich denke, ich werde sie nur mit diesem Instructible ergänzen, das ich für Zener-Dioden-Shunt-Regler gemacht habe: instructables.com/id/Zener-Diode-Shunt-Regulator

— Kurt E. Clothier

Ich denke, die Antworten der Leute haben versäumt, dass die Zener-Dioden einen Mindeststrom benötigen, um richtig zu funktionieren (normalerweise ziemlich viel, mindestens im Bereich von 2-10 mA), und dies diktiert den verwendeten Widerstand, abgesehen von der Nennleistung beider Außerdem sind die Zenere als Regler und als Shunt-Referenzspannung (normalerweise mit geringer Genauigkeit) weniger nützlich.

— KyranF

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Überlegen Sie, was passiert, wenn wir nur Widerstände mit unterschiedlichen (niedrigeren) Werten verwenden und das Muster betrachten, anstatt auf "keinen Widerstand" zu gehen. Wenn wir den Widerstandswert verringern, steigt der Strom durch den Zener an. Selbst wenn die Spannungsquelle nicht perfekt ist, führt die vom Zener abgegebene Leistung zu einem Ausfall aufgrund von Überhitzung.

Bildbeschreibung hier eingeben

— JIm Dearden
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Vielen Dank für Ihre Antworten. Beeinflusst die Auswahl unterschiedlicher Widerstandswerte die Schaltungsleistung? Wenn wir also einen Zenner auswählen, betrachten wir verschiedene Rückströme in den Spezifikationen, die durch diesen fließen können. Wenn sich diese Werte jedoch durch Widerstände ändern lassen, können wir dann einen beliebigen Zener bei einer Spannung auswählen, ohne auf den maximalen Strom zu achten?

— Sherby

@Sherby, siehe meine aktualisierte Antwort, um Ihren Kommentar zu adressieren.

— Alfred Centauri

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Der Strom durch den Widerstand ist nach KVL und Ohmschem Gesetz:

$\dfrac{V_{IN} - V_Z}{R_S}$

$R_S$

$\dfrac{1}{12}A$

Von einem Kommentar zu einer anderen Antwort:

können wir bei einer spannung einen beliebigen zener auswählen, ohne auf den maximalen strom zu achten?

Der Punkt von Jims und meiner Antwort ist es, die mit der Zenerdiode verbundene Verlustleistung hervorzuheben .

Da unsere Antworten in dieser Hinsicht offensichtlich nicht ausreichen, betrachten Sie den folgenden Auszug aus einem Datenblatt der Zenerdiode:

Bildbeschreibung hier eingeben

$P_D = 500mW$

$V_Z$

$I_{Z_{max}} < \dfrac{P_D}{V_Z}$

$V_Z = 5.1V$

$I_{Z_{max}} < \dfrac{0.5W}{5.1V} = 98 mA$

— Alfred Centauri
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Weder ein Netzteil noch eine Zenerdiode sind ideal. Ein Netzteil hat eine sehr niedrige Ausgangsimpedanz und eine Zenerdiode hat eine Impedanz ungleich Null. Ohne Vorwiderstand bedeutet dies:

Der Zenerdiodenstrom ist sehr hoch
Die Spannung an der Zenerdiode ist aufgrund ihres Innenwiderstands höher als angegeben
$P_{dissipated}=V_{zener}×I_{zener}$

— jippie
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Vielen Dank für Ihre Antworten. Beeinflusst die Auswahl unterschiedlicher Widerstandswerte die Schaltungsleistung?

— Sherby

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Ja, es bewirkt die Leistung. Sie müssen den variierenden Laststrom mit dem Vorwiderstand ausgleichen. Der Zener senkt den Strom, den die Last nicht senkt. Sie möchten also unbedingt die minimalen und maximalen Ausgangsströme kennen und herausfinden, welche Zener- und Vorwiderstände dazu gehören sollten. Bei normalen Low-Power-Zenern benötigen Sie für eine gute Regelung einen Mindest-Zenerstrom von 1 bis 5 mA. Der maximale Zenerspannungsstrom kann aus der spezifizierten Leistung und der Zenerspannung berechnet werden.

— jippie

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Was ist der Zweck für die Verwendung eines Zener? Kurze Antwort: Bereitstellung einer Spannung Vz, die für Laständerungen nicht sehr empfindlich ist (niedriger dynamischer Ausgangswiderstand) - und die von einer anderen Spannungsquelle Vo abgeleitet werden kann, die entweder größer ist und / oder über die Zeit zu stark variiert.

Wenn wir uns an KVL erinnern, brauchen wir einen Teil, der den Unterschied Vo-Vz erzeugen kann . Zu diesem Zweck dient ein Widerstand in Reihe mit der Zenerdiode

— LvW
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