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Spannungsstabilisierung

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Spannungsstabilisierung

Einfache Spannungsstabilisierung mit einer Z-Diode

Eine Zener-Diode wird so hergestellt, dass ihre Durchbruchspannung in Sperrrichtung zwischen 3V und 100 V beträgt. Sie wird immer mit einem Vorwiderstand zur Strombegrenzung betrieben.

Man kann sich diesen Effekt, dass bei dem Durchbruch diese Durchbruchsspannung konstant bleibt, aber der Strom erheblich ansteigt zunutze machen, um damit die Spannung zu stabilisieren. DafĂĽr wird der Lastwiderstand parallel zur Zener-Diode geschalten. Die Spannung fĂĽr den Lastwiderstand entspricht der Durchbruchspannung der Zener-Diode.

Schaltung, bei der eine Spannungsstabilisierung mit Hilfe einer Z-Diode funktioniert (Quelle: Auszug aus dem Amateurfunk-Fragenkatalog)

Der Nachteil dieser Schaltung ist unter anderem auch, dass der Strom durch den Lastwiderstand immer kleiner ist als der Strom durch die Zener-Diode .

Spannungsstabilisierung mit einer Z-Diode und einer Stromverstärkerschaltung

Wenn man nun möchte, dass man einen höheren Strom entnehmen kann, so wird die Schaltung mit der Zener-Diode um einen dahinter geschalteten Stromverstärker ergänzt.

Zwei verschiedene Darstellungen der einfachen Spannungsverstärkung (Quelle: DARC Onlinelehrgang, mit freundlicher Genehmigung von Eckart K. W. Moltrecht)

Die Ausgangsspannung ist bei dieser Schaltung immer etwa bis geringer, als die Spannung an der Z-Diode .

Festspannungsregler

Es gibt bereits als vorgefertigte Bauelemente sogenannte Festspannungsregler. Besonders bekannt sind dabei die Festspannungsregler der 78xx Baureihe (z.B. 7805 fĂĽr ,7809 fĂĽr ,7812 fĂĽr ).

Diese besitzen 3 AnschlĂĽsse:

  1. Input
  2. Ground
  3. Ausgang

Wenn die Ausgangsspannung des Spannungsreglers künstlich erhöht werden soll, ist es zum Beispiel möglich, den Ground Pin nicht auf Ground zu legen, sondern in die Mitte einer Spannungsteilerschaltung

Fazit

Für viele Anwendung ist es wichtig, dass die Spannung stabilisiert wird, um Bauteile nicht zu beschädigen, oder andere ungewünschte Effekte zu vermeiden. Die meisten Methoden der Spannungsstabilisierung haben aber auf der anderen Seite einen sehr niedrigen Wirkungsgrad. Insbesondere bei hohen Unterschieden zwischen der Ausgangsspannung und der Eingangsspannung. Da diese Verluste in Wärme abgeführt werden, kann es auch sein, dass deswegen zusätzliche Kühlkörper notwendig werden.

Quellen

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