Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Diodenschaltung Rechnung


von Peter (david_h88)



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Hey Leute,

ich habe eine kleine Diodenschaltung, zu der ich die Spannungen U2 und 
U3 sowie die Strome I1 bis I3 für eine Spannung U1=10V berechnen soll.
Für die Diode soll in Flußpolung Uf=0.7V gelten. Für Die Z-Diode in 
Durchbruch Uz=6.8V.
Ich weis, dass das richtige Ergebnis für U2 5,46V ist. Wie kommt dieses 
zustande?
Meine erste Rechnung müsste doch eigentlich die Berechnung des Stromes 
I2 unter Berücksichtigung der beiden Widerstände von 1kOhm und 2kOhm 
sein, wobei ich annehme dass I1 null ist, da der Spannungabfall an der 
Z-Diode in positiver Richtung verläuft und es demzufolge zu keinen 
Durchbruch kommt. I2 ist gleich I3 und U3 würde sich dann aus I3 und 
1kOhm berechnen. Auf diesen Weg komme ich jedoch nicht zu dem Ergebnis. 
Vielen Dank für eure Hilfe!

von Uwe (neuexxer)


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> Für die Diode soll in Flußpolung Uf=0.7V gelten. Für Die Z-Diode in
> Durchbruch Uz=6.8V.

Dann setze doch einfach diese Spannungen in die Schaltung ein. =>

E-Technik Studium 1. Semester
(und, wenigstens von vor 50 J. noch, Physik-Leistungskurs...  SCNR).

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Was steht denn da in der obersten Zeile? Dieser Zeichensatz ist mir 
nicht geläufig. Ich lese da "ks kleinergleich plus nsL"...

Aber mal angenommen, das sollten 15V sein, dann kommt beim Betrachten 
des Strompades "Roben-Diode-Runten" heraus:

I2 = I3 = (15V-0,7V) / 3k = 4,7666mA

Uroben = 4,7666mA * 2k = 9,5333V

U2 wäre dann 15V - Uroben = 5,46V

Und weil sich zudem ergibt, dass diese Spannung nicht niedrig genug ist, 
dass die Z-Diode leitet (weil 10V-5,46V < 6,8V ist), kannst du den Zweig 
nach links ignorieren, da fließt kein Strom I1.

BTW:
1. die Diode ist falsch gezeichnet
2. gib den Bauteilen Namen R1, R2, D1 usw, dann muss man nicht Roben, 
Rmittelinks oder Dzentrum schreiben

: Bearbeitet durch Moderator
von Uwe (neuexxer)


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> Aber mal angenommen, ...

Oder kürzer: Fachkräfte sollten doch eigentlich gesucht werden, ...
sie werden halt derzeit eher entlassen.
Und demnächst noch viel mehr, wartet's mal ab ...  :-(

von Andras H. (andras_h)


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I1 ist doch null, oder? Da ist ja open end.

von Rainer W. (rawi)


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Peter schrieb:
> zu der ich die Spannungen U2 und U3 ... für eine Spannung U1=10V
> berechnen soll.

Auf welchen Punkt sollen sich die zu berechnenden Spannungen beziehen?

von Peter (david_h88)


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Auf welchen Punkt sich die Spannungen beziehen sollen, steht nicht in 
dem Buch. Dann wahrscheinlich als Referenz Masse/0V

von Peter D. (peda)


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(15V - .7V) / (2 + 1) + .7V = 5.4667V

von Peter (david_h88)



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Vielen Dank!

Zwei Fragen haben sich noch bei zwei Aufgaben zu Zweiweggleichrichtern 
mit Glättungskondensator ergeben. Der dargestellte Verlauf der Spannung 
UL ist  soweit klar. Dass die Spannung UL bei Hinzufügen eines 
Widerstandes RL (Aufgabe a) stärker sinkt, leuchtet auch soweit ein.
Doch warum bleibt das Spannungsmaximum von UL bei Aufgabe a gleich? 
Eigentlich müsste doch der sekundärseitige Transformatorstrom bei 
Hinzufügen eines Widerstandes kleiner werden, demzufolge auch der 
Kondensatorstrom ic, wodurch das Spannungsmaximum kleiner werden sollte?
Zweite Frage: Warum hat UL in Aufgabe b gleich von Beginn sein Maximum? 
Eigentlich müsste doch der Kondesator in der ersten Netzhalbwelle 
erstmal auf ULmax aufgeladen werden? Vielen Dank!

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Peter schrieb:

> Zwei Fragen haben sich noch bei zwei Aufgaben zu Zweiweggleichrichtern
> mit Glättungskondensator ergeben. Der dargestellte Verlauf der Spannung
> UL ist  soweit klar. Dass die Spannung UL bei Hinzufügen eines
> Widerstandes RL (Aufgabe a) stärker sinkt, leuchtet auch soweit ein.
> Doch warum bleibt das Spannungsmaximum von UL bei Aufgabe a gleich?

Offensichtlich wird der Innenwiderstand von Trafo und Gleichrichter als 
sehr viel kleiner als der Lastwiderstand angenommen. Die Spannung am 
Ladeelko folgt dann praktisch der Trafospannung (abzüglich 
Dioden-Flußspannung).

> Zweite Frage: Warum hat UL in Aufgabe b gleich von Beginn sein Maximum?

Das Diagramm zeigt den stationären Fall. Das Einschalten liegt irgendwo 
in der fernen Vergangenheit.

von Rolf (rolf22)


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Peter schrieb:
> Doch warum bleibt das Spannungsmaximum von UL bei Aufgabe a gleich?
> Eigentlich müsste doch der sekundärseitige Transformatorstrom bei
> Hinzufügen eines Widerstandes kleiner werden

Nein, größer, denn durch das Parallelschalten des zweiten Widerstands 
wird der Gesamtwiderstand kleiner. ;-)

> demzufolge auch der Kondensatorstrom ic, wodurch das Spannungsmaximum
> kleiner werden sollte?

Selbst wenn du den oben erwähnten Fehler nicht gemacht hättest: Von dem 
Strom ic auf das Spannungsmaximum zu schließen ist in jedem Fall ein 
Trugschluss. Wenn man einen Kondensator lange genug lädt, erreicht er 
immer die Spannung der Spannungsquelle und der Strom durch den 
Kondensator wird null.

von Hp M. (nachtmix)


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Peter schrieb:
> Aufgaben zu Zweiweggleichrichtern
> mit Glättungskondensator

Das ist aber kein Zweiweggleichrichter, sondern ein Brückengleichrichter 
bzw. Graetz-Gleichrichter.
Diese Schaltung hat, besonders bei niedrigen Spannungen, einen 
schlechteren Wirkungsgrad, weil dabei immer zwei Dioden in Reihe liegen.

Zweiweggleichrichter, also mit Mittelanzapfung der Trafowicklung, wurden 
bevorzugt, als Dioden noch so teuer waren, dass die Einsparung von zwei 
Dioden den höheren Aufwand bei der Herstellung der Trafowicklung 
überwog.
Heute erleben sie eine Renaissance bei stromstarken Computernetzteilen 
mit ihren sehr niedrigen Ausgangsspannungen, weil Energie teuer geworden 
ist, und weil die Abfuhr der Verlustwärme auch Geld kostet (größere 
Kühlkörper, Ventilatoren).

von Uwe (neuexxer)


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> ...sondern ein Brückengleichrichter
> bzw. Graetz-Gleichrichter.
> Diese Schaltung hat, besonders bei niedrigen Spannungen, einen
> schlechteren Wirkungsgrad, weil dabei immer zwei Dioden in Reihe liegen.

Dafür wird der Transformator schlechter ausgenutzt
(muss also "dicker" sein), weil jeweils
nur eine Hälfte der Sekundärwicklung Strom liefert.

von Hp M. (nachtmix)


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Uwe schrieb:
> Dafür wird der Transformator schlechter ausgenutzt
> (muss also "dicker" sein), weil jeweils
> nur eine Hälfte der Sekundärwicklung Strom liefert.

Ja, aber nicht viel.
Die Primärwicklung bleibt ja gleich, und die Sekundärwicklung bleibt 
kühler.
Ausserdem fällt dieser höhere Aufwand nur einmal bei der Herstellung an, 
während die Verlustleistung an den Dioden bei Belastung immer auftritt.

Es ist aber, wie fast immer, eine Optimierungsfrage. Ich schrieb ja auch 
"bei niedrigen Spannungen". 15V würde nicht mehr unbedingt dazu zählen, 
aber bei 5V spielt es schon eine Rolle, ob der Trafo 1V mehr liefern 
muss.
Und dann ist es natürlich interessant, ob das Netzteil im Dauerbetrieb 
die volle Leistung erbringen muss, oder ob es sich die meiste Zeit im 
Leerlauf befindet.

Eine mittelangezapfte Sekundärwicklung ein Verbindung mit einem (1) 
Brückengleichrichter wird übrigens gern benutzt, wenn man man eine 
symmetrische Ausgangsspannung braucht, etwa in NF-Endstufen oder für 
Servomotoren.
Dabei sind  allerdings andere Dinge von Interesse, wie etwa der Wegfall 
des teuren Elkos am Verstärkerausgang oder die Möglichkeit eine 
Halbbrücke anstatt einer Vollbrücke als Motortreiber zu verwenden. Die 
Vorteile einer Zweiweggleichrichtung bekommt man dann quasi als 
kostenlose Zugabe.

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