Spannungsbegrenzung mit zwei in Reihe geschalteten Zenerdioden

Theorie

Schaltplan für Spannungsbegrenzung mit zwei in Reihe geschalteten / bidirektionalen Zenerdioden

Betrachten Sie das folgende Schema für die Spannungsbegrenzung mit zwei in Reihe geschalteten/bidirektionalen Zenerdioden D 1 Und D 2 :

  • Die nicht identischen Zenerdioden D 1 Und D 2 habe den
    • absolute Zenerspannungen v Z , 1 Und v Z , 2 und das
    • absolute Durchlassspannungen v F , 1 Und v F , 2 .
  • v ich N ist die Eingangswechselspannung, v Ö u T die Ausgangswechselspannung über dem Lastwiderstand R L .
  • R v ist der Abfall-/Serienwiderstand.

Schema der Spannungsbegrenzung

Spannungsdiagramme

Laut einem Buch können die Spannungen so aussehen:

Spannungsbegrenzung

Beachten Sie, dass | v Ö u T , M A X | | v Ö u T , M ich N | , Wenn D 1 D 2 .

Frage

Wofür sind die richtigen Werte v Ö u T , M A X Und v Ö u T , M ich N , wenn man davon ausgeht v Z , 1 = 20 v , v F , 1 = 0,7 v ; v Z , 2 = 60 v , v F , 2 = 0,9 v ?

In diesem Bild von dieser Website , in Übereinstimmung mit diesen drei Websites und Seite 62 dieser pdf-Datei , werden die Werte als angegeben

  • v Ö u T , M A X = + v Z , 1 + v F , 2 = + 20.9 v
  • v Ö u T , M ich N = v Z , 2 v F , 1 = 60.7 v

Sind diese Spannungen korrekt?

Simulationen

CircuitLab

Unten finden Sie einen Versuch, dieses Problem mit CircuitLab nachzustellen.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Ergebnis der CircuitLab-Simulation

LTSpice IV

Als Ergänzung hier die zwei Möglichkeiten Spannungsbegrenzung mit zwei in Reihe geschalteten/bidirektionalen Zenerdioden zu realisieren, simuliert mit LTSpice IV :

LTSpice IV Zener-Clipping-Simulation

Das Verwirrendste an Ihrer Frage ist, dass Sie offenbar Spannungen definiert haben, bei denen die Oberseite negativer ist als die Unterseite ... (von "Standard" auf den Kopf gestellt). Wenn dies der Fall ist, ist die erste Antwort richtig.
@GeorgeHerold Wie könnte V_Out,Max niedriger sein als V_Out,Min? Hat das etwas mit der Frage zu tun, ob V_Z und V_F als Absolutwerte definiert sind oder ob V_Z < 0 und V_F > 0?
Ihre Frage bezieht sich auf eine Änderung des Vorzeichens ... es hängt also davon ab, wie Sie die Spannungen definieren.
@GeorgeHerold Was ist, wenn die angegebenen V_Z und V_F alle absolute Werte sind, zB V_Z_1 = 10 V, V_F_1 = 3 V; V_Z_2 = 5 V, V_F_2 = 1 V. Was wären die numerischen Werte für V_Out,Max und V_Out,Min ?
Widerstände auf 1k setzen, simulieren, fertig . Der PN-Übergangswiderstand kann (schätze ich) mehrere zehn Ohm betragen.

Antworten (2)

In Bezug auf die von Ihnen angegebenen Quellen ist das Richtige:

VOut,Max=+VZ,1+VF,2 (DiodeZ1 ist in Sperrrichtung vorgespannt, während DiodeZ2 in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist)

VOut,Min = –VZ,2 – VF,1 (DiodeZ1 ist in Vorwärtsrichtung vorgespannt, während DiodeZ2 in Sperrrichtung vorgespannt ist)

Ich denke, in Ihrem Experiment liegt Ihr Problem im Zenerstrom. R_V ist möglicherweise nicht korrekt, wie haben Sie diesen Wert ausgewählt?

Überprüfen Sie diese Referenz zu Zenerdioden und diese zuvor gestellte Frage zum Zenerstrom

Die Simulation funktioniert korrekt. Aber Sie können das Clipping nicht sehen, weil die Ströme zu hoch sind. Beachten Sie, dass die von Ihnen ausgewählten Z-Dioden für 1,3 W spezifiziert sind. Sie haben also einen steilen Differenzwiderstand. Und Ihr Setup erzwingt 10A durch sie.

Erhöhen Sie R_V und R_L auf vernünftige (K) Werte (ich empfehle, R_L >> R_V zu wählen) und wählen Sie Ihre Eingangsspannung entsprechend aus. Dann ergibt Ihre Simulation etwas Sichtbares.