Wie berechnet man eine Schaltung mit einer Z-Diode?

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Wie berechnet man eine Schaltung mit einer Z-Diode?

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Verwandte Fragen

Berechne die Teilspannungen U1 und U2 in einer Spannungsteilerschaltung mit einer Gesamtspannung von 20 V, Widerständen R1=20 Ω und R2=80 Ω.

Was bedeutet Breakdown Voltage bei Dioden?

Wie unterscheidet sich eine Z-Diode von einer normalen Diode?

Welche Spannung benötigt das Hytera Ladegerät CH10L30?

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Welche Ultra-Low-Dropout-Regulatoren gibt es für 3,3V positiv bei über 100mA?

Kann ich einen NRF24L01 mit Spitzenströmen bis 150 mA sicher über eine 3,3V Z-Diode an einem 4,2V LiPo versorgen?

Berechnung der Ströme bei 24 V in einem Schaltkreis mit 20 kΩ Serie und 50 kΩ + 100 kΩ Parallel.

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Um eine Schaltung mit einer Z-Diode (Zener-Diode) zu berechnen, gehst du in der Regel wie folgt vor: **1. Grundprinzip der Z-Diode:** Eine Z-Diode wird meist in Sperrrichtung betrieben. Überschreitet die Spannung an der Diode die sogenannte Zenerspannung (Vz), hält die Diode diese Spannung nahezu konstant, während der Strom durch die Diode ansteigt. **2. Typische Schaltung:** Eine häufige Anwendung ist die Spannungsstabilisierung. Die Z-Diode wird parallel zur Last geschaltet, davor ein Vorwiderstand (R). **3. Vorgehen bei der Berechnung:** **a) Gegeben:** - Eingangsspannung (Uin) - Zenerspannung der Diode (Vz) - Lastwiderstand (RL) oder Laststrom (IL) - Zenerstrom (Iz), meist ein Minimal- und Maximalwert aus dem Datenblatt - Maximaler Strom durch die Z-Diode (Iz_max) **b) Schritt 1: Laststrom berechnen** Falls RL gegeben ist: IL = Vz / RL **c) Schritt 2: Gesamtstrom durch den Vorwiderstand** Der Strom durch den Vorwiderstand (IR) teilt sich auf in den Strom durch die Last (IL) und den Strom durch die Z-Diode (Iz): IR = IL + Iz **d) Schritt 3: Vorwiderstand berechnen** Der Vorwiderstand begrenzt den Strom und wird so berechnet: R = (Uin - Vz) / IR **e) Schritt 4: Überprüfung der Z-Diode** - Iz muss zwischen Iz_min und Iz_max liegen (siehe Datenblatt). - Die Verlustleistung der Z-Diode: Pz = Vz × Iz **Beispiel:** - Uin = 12 V - Vz = 5,1 V - IL = 10 mA - Iz_min = 2 mA (aus Datenblatt) - Iz_max = 50 mA Gesamtstrom IR = IL + Iz_min = 10 mA + 2 mA = 12 mA R = (12 V - 5,1 V) / 12 mA ≈ 575 Ω **Maximaler Strom durch die Z-Diode:** IR_max = (12 V - 5,1 V) / 575 Ω ≈ 12 mA Iz_max = IR_max - IL = 12 mA - 10 mA = 2 mA Hier siehst du, dass der Strom durch die Z-Diode im Minimalbereich liegt. Falls der Laststrom schwankt, muss der Vorwiderstand so gewählt werden, dass Iz immer im zulässigen Bereich bleibt. **Zusammenfassung:** - Strom durch die Last und Z-Diode bestimmen - Vorwiderstand berechnen - Überprüfen, ob die Z-Diode im zulässigen Bereich betrieben wird **Weitere Infos:** - [Wikipedia: Zenerdiode](https://de.wikipedia.org/wiki/Zenerdiode) - [Elektronik-Kompendium: Zenerdiode](https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201111.htm)

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In einer Spannungsteilerschaltung kannst du die Teilspannungen \( U_1 \) und \( U_2 \) mit den folgenden Formeln berechnen: Die Gesamtspannung \( U \) ist die Summe der Teilspannungen: \[ U = U_1 + U... [mehr]

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In einer Spannungsteilerschaltung kannst du die Teilspannungen \( U_1 \) und \( U_2 \) mit den folgenden Formeln berechnen: Die Gesamtspannung \( U \) ist die Summe der Teilspannungen: \[ U = U_1 + U_2 \] Die Teilspannungen können mit den Widerstandswerten berechnet werden: \[ U_1 = U \cdot \frac{R_1}{R_1 + R_2} \] \[ U_2 = U \cdot \frac{R_2}{R_1 + R_2} \] Setzen wir die Werte ein: - \( U = 20 \, V \) - \( R_1 = 20 \, \Omega \) - \( R_2 = 80 \, \Omega \) Zuerst berechnen wir die Gesamtwiderstand: \[ R_1 + R_2 = 20 \, \Omega + 80 \, \Omega = 100 \, \Omega \] Jetzt berechnen wir \( U_1 \): \[ U_1 = 20 \, V \cdot \frac{20 \, \Omega}{100 \, \Omega} = 20 \, V \cdot 0,2 = 4 \, V \] Und nun \( U_2 \): \[ U_2 = 20 \, V \cdot \frac{80 \, \Omega}{100 \, \Omega} = 20 \, V \cdot 0,8 = 16 \, V \] Zusammenfassend: - \( U_1 = 4 \, V \) - \( U_2 = 16 \, V \)

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Der Begriff „Breakdown Voltage“ (deutsch: „Durchbruchspannung“) bezeichnet bei Dioden die Spannung, ab der die Diode in Sperrrichtung (Reverse-Bias) plötzlich sehr viel St... [mehr]

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Der Begriff „Breakdown Voltage“ (deutsch: „Durchbruchspannung“) bezeichnet bei Dioden die Spannung, ab der die Diode in Sperrrichtung (Reverse-Bias) plötzlich sehr viel Strom durchlässt. Normalerweise sperrt eine Diode den Stromfluss in Sperrrichtung fast vollständig. Wird jedoch die Breakdown Voltage überschritten, kommt es zum sogenannten „Durchbruch“: Der Widerstand der Diode sinkt stark ab, und es fließt ein großer Strom, was die Diode beschädigen kann (außer bei speziellen Dioden wie Zener-Dioden, die genau für diesen Effekt ausgelegt sind). Zusammengefasst: **Breakdown Voltage** ist die maximale Sperrspannung, die eine Diode aushält, bevor sie in Sperrrichtung leitend wird und möglicherweise zerstört wird.

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Eine Z-Diode (auch Zener-Diode genannt) unterscheidet sich von einer normalen Diode hauptsächlich durch ihr Verhalten in Sperrrichtung: - **Normale Diode:** Sie lässt Strom nur in Durchlass... [mehr]

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Eine Z-Diode (auch Zener-Diode genannt) unterscheidet sich von einer normalen Diode hauptsächlich durch ihr Verhalten in Sperrrichtung: - **Normale Diode:** Sie lässt Strom nur in Durchlassrichtung (Anode zu Kathode) fließen. In Sperrrichtung blockiert sie den Stromfluss bis zur sogenannten Durchbruchspannung, bei deren Überschreitung die Diode zerstört werden kann. - **Z-Diode:** Sie ist speziell dafür konstruiert, in Sperrrichtung ab einer bestimmten Spannung (Zenerspannung) Strom zu leiten, ohne zerstört zu werden. In Durchlassrichtung verhält sie sich wie eine normale Diode, aber in Sperrrichtung stabilisiert sie die Spannung auf ihren Zenerwert. **Zusammengefasst:** Eine normale Diode sperrt in Rückwärtsrichtung, während eine Z-Diode ab einer definierten Spannung in Rückwärtsrichtung leitend wird und so zur Spannungsstabilisierung eingesetzt werden kann.

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Das Hytera Ladegerät CH10L30 benötigt eine Eingangsspannung von **12 V DC** (Gleichstrom). Die typische Stromstärke liegt bei 1 A. Das Ladegerät wird häufig mit einem passende... [mehr]

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Das Hytera Ladegerät CH10L30 benötigt eine Eingangsspannung von **12 V DC** (Gleichstrom). Die typische Stromstärke liegt bei 1 A. Das Ladegerät wird häufig mit einem passenden Netzteil betrieben, das diese Ausgangsspannung liefert. Weitere Informationen findest du auf der [offiziellen Hytera-Website](https://www.hytera.com/de/products/accessories/chargers/CH10L30.html) oder im jeweiligen Benutzerhandbuch.

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Der Spannungsfall bezeichnet die Differenz der elektrischen Spannung zwischen zwei Punkten eines elektrischen Leiters, die durch den Stromfluss verursacht wird. Wenn Strom durch einen Leiter (z. B. ei... [mehr]

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Der Spannungsfall bezeichnet die Differenz der elektrischen Spannung zwischen zwei Punkten eines elektrischen Leiters, die durch den Stromfluss verursacht wird. Wenn Strom durch einen Leiter (z. B. ein Kabel) fließt, entsteht aufgrund des elektrischen Widerstands des Leiters ein Spannungsabfall. Das bedeutet, dass die Spannung am Ende des Leiters geringer ist als am Anfang. Der Spannungsfall ist besonders in der Elektroinstallation wichtig, weil zu große Spannungsabfälle zu Funktionsstörungen oder Schäden an elektrischen Geräten führen können. In Deutschland ist beispielsweise in der Niederspannungsinstallation ein maximaler Spannungsfall von 3 % (nach DIN VDE 0100-520) vom Hausanschluss bis zur Steckdose zulässig. Die Berechnung des Spannungsfalls erfolgt mit folgender Formel: **Spannungsfall (ΔU) = Strom (I) × Widerstand (R) des Leiters** Oder ausführlicher: **ΔU = 2 × I × l × ρ / A** - I = Stromstärke (A) - l = Länge des Leiters (m) - ρ = spezifischer Widerstand des Materials (Ω·mm²/m) - A = Querschnittsfläche des Leiters (mm²) - Der Faktor 2 gilt für Hin- und Rückleiter im Wechselstromkreis. Ein zu hoher Spannungsfall kann durch größere Leiterquerschnitte oder kürzere Leitungswege vermieden werden.

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Ein VC265 Voltcraft Digital-Multimeter wird verwendet, um verschiedene elektrische Größen zu messen. Typische Einsatzbereiche sind: - **Spannungsmessung (AC/DC):** Messen von Gleich- und W... [mehr]

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Ein VC265 Voltcraft Digital-Multimeter wird verwendet, um verschiedene elektrische Größen zu messen. Typische Einsatzbereiche sind: - **Spannungsmessung (AC/DC):** Messen von Gleich- und Wechselspannung, z.B. an Steckdosen, Batterien oder Netzteilen. - **Strommessung (AC/DC):** Erfassen von Gleich- und Wechselstrom in Stromkreisen. - **Widerstandsmessung:** Überprüfen von Widerständen, z.B. an Bauteilen oder Leitungen. - **Durchgangsprüfung:** Testen, ob eine elektrische Verbindung besteht (oft mit akustischem Signal). - **Diodentest:** Überprüfen von Dioden und anderen Halbleiterbauteilen. Das Gerät wird häufig in der Elektronik, Elektrotechnik, im Haushalt oder bei Reparaturen eingesetzt, um Fehler zu finden, Schaltungen zu überprüfen oder Messwerte zu kontrollieren. Weitere Informationen findest du beim Hersteller: [Voltcraft VC265 Digital-Multimeter](https://www.conrad.de/de/p/voltcraft-vc-265-digital-multimeter-kalibriert-nach-werksstandard-cat-ii-600-v-cat-iii-300-v-anzeige-counts-2000-124464.html)

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Die **Eingangsspannung** und **Stromstärke** für den ESP8266 WeMos D1 Mini sind wie folgt: - **Eingangsspannung (am "5V"-Pin oder über Micro-USB):** 5 Volt (typisch USB-S... [mehr]

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Die **Eingangsspannung** und **Stromstärke** für den ESP8266 WeMos D1 Mini sind wie folgt: - **Eingangsspannung (am "5V"-Pin oder über Micro-USB):** 5 Volt (typisch USB-Spannung). Die Platine hat einen Spannungsregler, der die 5V auf 3,3V für den ESP8266 herunterregelt. - **Maximale Stromaufnahme:** Der ESP8266 kann beim Senden von WLAN-Daten kurzzeitig bis zu **300 mA** benötigen. Es wird empfohlen, eine Stromquelle mit mindestens **500 mA** bereitzustellen, um auch Peripherie zu versorgen. - **Achtung:** Die **3,3V-Pins** dürfen **niemals** mit mehr als 3,3V versorgt werden, da der ESP8266 sonst beschädigt wird. **Zusammengefasst:** - **Eingangsspannung:** 5V (über USB oder 5V-Pin) - **Maximaler Strom:** mindestens 500 mA empfohlen - **3,3V-Pin:** Nur als Ausgang verwenden, nicht als Eingang für externe Spannung Weitere Infos findest du z.B. im [offiziellen WeMos D1 Mini Wiki](https://wiki.wemos.cc/products:d1:d1_mini).

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Es gibt zahlreiche Ultra-Low Dropout (ULDO) Linearregler, die 3,3 V Ausgangsspannung und Ströme über 100 mA liefern können. Hier eine Auswahl gängiger Bauteile von bekannten Herste... [mehr]

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Es gibt zahlreiche Ultra-Low Dropout (ULDO) Linearregler, die 3,3 V Ausgangsspannung und Ströme über 100 mA liefern können. Hier eine Auswahl gängiger Bauteile von bekannten Herstellern: 1. **Texas Instruments** - [TPS7A02](https://www.ti.com/product/TPS7A02): Bis zu 200 mA, Dropout typ. 45 mV bei 200 mA. - [TPS7A05](https://www.ti.com/product/TPS7A05): Bis zu 500 mA, Dropout typ. 60 mV bei 500 mA. 2. **Analog Devices (ehemals Linear Technology)** - [LT3080](https://www.analog.com/en/products/lt3080.html): Bis zu 1,1 A, Dropout typ. 350 mV bei 1 A (bei niedrigeren Strömen entsprechend weniger). - [LT1763](https://www.analog.com/en/products/lt1763.html): Bis zu 500 mA, Dropout typ. 300 mV bei 500 mA. 3. **ON Semiconductor** - [NCP4681DSQ33T1G](https://www.onsemi.com/products/power-management/linear-regulators-ldo/ncp4681): Bis zu 150 mA, Dropout typ. 80 mV bei 150 mA. 4. **Microchip** - [MCP1700-3302E](https://www.microchip.com/en-us/product/MCP1700): Bis zu 250 mA, Dropout typ. 178 mV bei 250 mA. 5. **Richtek** - [RT9080-33GJ5](https://www.richtek.com/Products/Linear%20Regulators/Ultra%20Low%20Dropout%20Linear%20Regulators/RT9080?sc_lang=en): Bis zu 300 mA, Dropout typ. 70 mV bei 300 mA. **Wichtige Auswahlkriterien:** - Dropout-Spannung (je niedriger, desto besser) - Maximaler Ausgangsstrom - Ruhestrom (Quiescent Current) - Gehäuseform und Verfügbarkeit Für besonders niedrige Dropout-Spannungen sind die Bauteile von Texas Instruments (z. B. TPS7A02) und ON Semiconductor (z. B. NCP4681) sehr beliebt. Datenblätter und weitere Informationen findest du auf den verlinkten Herstellerseiten.

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Eine 3,3V Z-Diode ist **nicht geeignet**, um den NRF24L01 mit einer stabilen Betriebsspannung aus einem LiPo-Akku (4,2V voll geladen) zu versorgen, insbesondere nicht bei einem Spitzenstrom von bis zu... [mehr]

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Eine 3,3V Z-Diode ist **nicht geeignet**, um den NRF24L01 mit einer stabilen Betriebsspannung aus einem LiPo-Akku (4,2V voll geladen) zu versorgen, insbesondere nicht bei einem Spitzenstrom von bis zu 150 mA. **Begründung:** 1. **Z-Dioden als Spannungsregler:** Z-Dioden sind nicht als Spannungsregler für größere Ströme gedacht. Sie dienen meist als Überspannungsschutz oder Referenzspannungsquelle bei sehr kleinen Strömen. Bei höheren Strömen steigt die Verlustleistung stark an, und die Spannung ist nicht stabil. 2. **Strombegrenzungswiderstand:** Um eine Z-Diode als Spannungsregler zu nutzen, muss ein Vorwiderstand verwendet werden. Dieser Widerstand verursacht bei Lastwechseln (z. B. wenn der NRF24L01 sendet) starke Spannungsschwankungen, da der Strom durch den Widerstand und die Z-Diode fließt. Das ist für empfindliche Elektronik wie den NRF24L01 ungeeignet. 3. **Spannungsstabilität:** Die Z-Spannung ist abhängig vom Strom durch die Diode. Bei 150 mA Laststrom ist die Z-Spannung meist höher als 3,3 V, und die Diode wird sehr heiß oder zerstört sich sogar. 4. **Verlustleistung:** Bei 150 mA und einer Differenz von 0,9 V (4,2 V – 3,3 V) entstehen am Vorwiderstand und an der Z-Diode zusammen ca. 0,135 W Verlustleistung, was für kleine Z-Dioden zu viel ist. **Empfehlung:** Verwende einen **Low-Dropout-Spannungsregler (LDO)** wie den [MCP1700](https://www.microchip.com/en-us/product/MCP1700) oder [AMS1117-3.3](https://www.advanced-monolithic.com/pdf/ds1117.pdf), die für 3,3 V ausgelegt sind und ausreichend Strom liefern können. Alternativ eignet sich auch ein [DC-DC-Buck-Konverter](https://de.wikipedia.org/wiki/Abw%C3%A4rtswandler) für höhere Effizienz. **Fazit:** Eine 3,3V Z-Diode ist für diese Anwendung ungeeignet. Nutze einen geeigneten Spannungsregler, um den NRF24L01 sicher und stabil zu betreiben.

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Um die Ströme in diesem Schaltkreis zu berechnen, gehen wir schrittweise vor. 1. **Berechnung des Gesamtwiderstands**: Zuerst berechnen wir den Gesamtwiderstand der parallel geschalteten Wide... [mehr]

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Um die Ströme in diesem Schaltkreis zu berechnen, gehen wir schrittweise vor. 1. **Berechnung des Gesamtwiderstands**: Zuerst berechnen wir den Gesamtwiderstand der parallel geschalteten Widerstände (50 kΩ und 100 kΩ). Der Gesamtwiderstand \( R_{parallel} \) wird mit der Formel für parallele Widerstände berechnet: \[ \frac{1}{R_{parallel}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \] Setzen wir die Werte ein: \[ \frac{1}{R_{parallel}} = \frac{1}{50\,k\Omega} + \frac{1}{100\,k\Omega} \] \[ \frac{1}{R_{parallel}} = \frac{2}{100\,k\Omega} + \frac{1}{100\,k\Omega} = \frac{3}{100\,k\Omega} \] \[ R_{parallel} = \frac{100\,k\Omega}{3} \approx 33.33\,k\Omega \] Jetzt addieren wir den Widerstand in Serie (20 kΩ): \[ R_{total} = R_{series} + R_{parallel} = 20\,k\Omega + 33.33\,k\Omega \approx 53.33\,k\Omega \] 2. **Berechnung des Gesamtstroms**: Mit dem Gesamtwiderstand können wir den Gesamtstrom \( I_{total} \) berechnen, der durch den gesamten Schaltkreis fließt, indem wir das Ohmsche Gesetz verwenden: \[ I_{total} = \frac{U}{R_{total}} = \frac{24\,V}{53.33\,k\Omega} \approx 0.000449\,A \approx 449\,\mu A \] 3. **Berechnung der Ströme durch die parallelen Widerstände**: Der Strom teilt sich in den parallelen Widerständen. Der Strom durch jeden Widerstand kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden. Zuerst berechnen wir die Spannung über den parallelen Widerständen: \[ U_{parallel} = I_{total} \cdot R_{series} = 449\,\mu A \cdot 20\,k\Omega \approx 8.98\,V \] Jetzt können wir die Ströme durch die einzelnen parallelen Widerstände berechnen: - **Für den 50 kΩ Widerstand**: \[ I_{50} = \frac{U_{parallel}}{R_{50}} = \frac{8.98\,V}{50\,k\Omega} \approx 0.0001796\,A \approx 179.6\,\mu A \] - **Für den 100 kΩ Widerstand**: \[ I_{100} = \frac{U_{parallel}}{R_{100}} = \frac{8.98\,V}{100\,k\Omega} \approx 0.0000898\,A \approx 89.8\,\mu A \] Zusammenfassend: - Der Gesamtstrom \( I_{total} \) beträgt etwa 449 µA. - Der Strom durch den 50 kΩ Widerstand beträgt etwa 179.6 µA. - Der Strom durch den 100 kΩ Widerstand beträgt etwa 89.8 µA.

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