Zenerdiode Vorwiderstand Rechner - Variable Last

⚡ Gesamtstrom berechnen

Konstanter Strom durch den Vorwiderstand:

\[I_{ges} = I_{Zener,min} + I_{Last,max}\] \[I_{Zener,min} = 0,1 \times I_{Last,max} \text{ (Richtwert 10%)}\] \[\text{Beispiel: } I_{ges} = 10mA + 100mA = 110mA\]

IGes: Bestimmt die Dimensionierung des Vorwiderstands

🔧 Vorwiderstand dimensionieren

Widerstand für konstanten Gesamtstrom:

\[R_v = \frac{U_{ein} - U_Z}{I_{ges}}\] \[P_{Rv} = (U_{ein} - U_Z) \times I_{ges}\] \[\text{Beispiel: } R_v = \frac{12V - 5,1V}{110mA} = \frac{6,9V}{0,11A} = 62,7\Omega\]

E-Reihe: 68Ω wählen für sichere Dimensionierung

🔥 Kritische Zenerdioden-Leistung

Maximum bei geringstem Laststrom:

\[I_{Zener,max} = I_{ges} - I_{Last,min}\] \[P_{Zener,max} = U_Z \times I_{Zener,max}\] \[\text{Bei } I_{Last,min} = 0: P_{Zener,max} = 5,1V \times 110mA = 0,56W\] \[\text{Zenerdiode wählen: } P_{Zener} \geq 1W \text{ (Sicherheitsfaktor 2)}\]

📝 Beispiel 1: Mikrocontroller-Versorgung

Aufgabe: 5V-Regelung für µC mit variabler Last
Gegeben: Uein = 9V, UZ = 5,1V, ILast = 0-80mA
Berechnung:

\[I_{Zener,min} = 0,1 \times 80mA = 8mA\] \[I_{ges} = 8mA + 80mA = 88mA\] \[R_v = \frac{9V - 5,1V}{88mA} = \frac{3,9V}{0,088A} = 44,3\Omega \rightarrow 47\Omega\] \[P_{Zener,max} = 5,1V \times 88mA = 0,45W \rightarrow 1W \text{ Zenerdiode}\]

Lösung: 47Ω/0,5W + 5,1V/1W Zenerdiode

📝 Beispiel 2: LED-Anzeige mit Ein/Aus

Aufgabe: 3,3V für LEDs die ein-/ausgeschaltet werden
Gegeben: Uein = 5V, UZ = 3,3V, ILast = 0-150mA (schaltbar)
Berechnung:

\[I_{Zener,min} = 0,15 \times 150mA = 22,5mA\] \[I_{ges} = 22,5mA + 150mA = 172,5mA\] \[R_v = \frac{5V - 3,3V}{172,5mA} = \frac{1,7V}{0,1725A} = 9,86\Omega \rightarrow 10\Omega\] \[P_{Zener,max} = 3,3V \times 172,5mA = 0,57W \rightarrow 1W\]

Problem: Sehr hohe Verlustleistung! Schaltregler wäre effizienter.

📝 Beispiel 3: Referenzspannung mit minimaler Last

Aufgabe: Präzise 6,8V Referenz für ADC
Gegeben: Uein = 15V, UZ = 6,8V, ILast = 0,1-2mA (hochohmig)
Berechnung:

\[I_{Zener,min} = 5mA \text{ (für stabile Referenz)}\] \[I_{ges} = 5mA + 2mA = 7mA\] \[R_v = \frac{15V - 6,8V}{7mA} = \frac{8,2V}{0,007A} = 1171\Omega \rightarrow 1,2k\Omega\] \[P_{Zener,max} = 6,8V \times 6,9mA = 47mW \rightarrow 0,5W\]

Optimal: Geringe Verluste, stabile Präzisions-Referenz