Hochschule Kempten      
Fakultät Elektrotechnik      
Elektronik 3       Fachgebiet Elektronik, Prof. Vollrath      

Elektronik 3

07 Diode

Schaltungen

Prof. Dr. Jörg Vollrath


06 Diode


Video der 7. Vorlesung


Länge: 00:42:10
0:0:0 Handtaschenlampe

0:4:3 Einweggleichrichter

0:5:2 2 Varianten zum Vergleich

0:6:12 Schaltplan abspeichern für LTSPICE

0:7:17 Anzeige des Spannungsverlaufs

0:9:23 Kapazität zur Spannungsstabilisierung

0:10:15 Anschalten, Betrieb, Ausschalten, Aus

0:13:35 Schaltungsanalyse mit Arbeitspunktbetrachtung

0:16:0 Graetzschaltung

0:21:30 LTSPICE Darstellungsgröße editieren

0:22:47 Sromfluss am Widerstand

0:24:19 Strom der Spannungsquelle

0:25:31 Welche Dioden sperren?

0:28:32 Strategie zur Schaltungsanalyse

0:29:22 Masseverbindung, Potenzialtrennung Trafo

0:31:57 Villard Schaltung Spannungsverdopplung

0:35:7 Einschalten

0:36:37 Ströme am Anfang

0:39:37 Erster Schaltungsteil

0:42:3 Positive Halbwelle

0:43:37 Diodenspannungen verringern Faktor 2

0:46:11 Relevanz für Sie? Buch Tietze Schenck

0:48:7 Optimierung mit LTSPICE

0:50:47 Freilaufdiode

0:52:37 N MOSFET als Schalter

0:54:7 Simulationsergebnis Spannungen

0:55:6 Ausschalten Energie in der Spule

0:57:47 Ausschalten

0:59:37 Andere Dioden

1:3:26 Aufgaben

1:4:33 Grundwissen Aufgabe 4 Superposition

1:6:33 UAC

1:7:53 Überlagerung von Gleichspannung und Wechselspannung

1:8:53 Komplexe Widerstandsberechnung

1:10:47 Übungsgenerator komplexe Widerstände

1:11:47 Werteänderung

1:12:40 R statt L oder C

Rückblick und Heute


Elektronische Schaltungstechnik, Reinhold: Kapitel 3, S. 41-64
Microelectronic, Jaeger: Chapter 3, page: 75-133

Gleichrichterschaltungen

  • Einweggleichrichter
    • Einfachste Schaltung
  • Graetzschaltung
  • Villard-Schaltung
    • Spannungsverdoppelung
  • Greinacher Schaltung ?


Haben Sie schon mal eine Schaltung analysiert?
Haben Sie schon mal ein Gerät aufgemacht? (Netzstecker ziehen)
Wie gehen Sie vor?

Quelle: Vollrath

Einweggleichrichter

  • Spannungsabfall an der Diode
  • Ohne Glättungskondensator eine positive Halbwelle
  • Mit Glättungskondensator
  • Zeitkonstante
    • \( \tau = R_1 \cdot C_1 \)

Analyse von Diodenschaltungen

Graetzschaltung

  • 4 Dioden
  • 2 Diodenspannungen UF Verlust
  • SPICE funktioniert nur mit realen Dioden.
  • SPICE Masseverbindung bei dem Generator.
  • UR und UX bewegen sich in Bezug auf Masse.
  • Bei Netzspannung liegen sehr hohe Spannungen an den Dioden.

Villard Schaltung

  • C1 und D1 verdoppeln die Spannung des Generators (abzüglich der Vorwärtsspannung UF)
  • D2 Trennt den Generator von der Batterie (Entkoppeln)

Quelle: Vollrath
Man zerlegt die Schaltung in 2 Einweggleichrichterschaltungen.
Die Teilschaltung C1, D1:
Die Spannung \( V_{gen1} \) ist die Summe aus Generatorspannung und einer Kondensatorgleichspannung.
\( V_{gen1} = V_{~wechsel} + V_{C} \)
Diese pulsierende Gleichspannung wird in der 2.Stufen durch die Diode und den Kondensator geglättet.

Erste positive Halbwelle: C1 und C2 werden mit D2 in Flussrichtung jeweils auf die halbe Versorgungsspannung geladen (C1=C2).
Negative Halbwelle D1 in Flussrichtung lädt C1 auf.

Freilaufdiode

  • Vermeidung eines Abschaltfunkens oder Zerstörung eines Transistors als Schalter bei induktiver Last.
  • Das Abschalten führt zu einer Induktionsspannung.
  • Energie im Magnetfeld
  • Diode in Durchlassrichtung für die Induktionsspannung.
  • Wie sehen Strom- und Spannungsverlauf aus?
  • SPICE:

Z-Diode: Spannungsbegrenzung

  • Betrieb im Durchbruch
  • Dotierung und Geometrie bestimmen die Durchbruchsspannung
  • Lawinendurchbruch
  • Maximale Verlustleistung darf nicht überschritten werden.
  • Temperaturkoeffizient
  • Positiv
  • Innenwiderstand im Durchbruchbereich
    • Kleinsignalersatzschaltbild
  • LTSPICE

Eine Z-Diode wird als Spannungsquelle und Widerstand modelliert.

Z-Diode: Beispiel

Eine Z-Diode mit \( R_Z = 2.8 \Omega \) und \( U_Z = 5.3 V \) wird zur Spannungsstabilisierung an einer Spannungsquelle mit einem Innenwiderstand von \( 50 \Omega \), die zwischen 6V und 8V schwankt eingesetzt. Ein Lastwiderstand von \( 5k \Omega \) ist verbunden. Berechnen Sie die minimale und maximale Spannung am Lastwiderstand.

Andere Dioden

Zusammenfassung Diodenschaltungen


Nächstes Mal:

Elektronische Schaltungstechnik, Reinhold: Kapitel 6, S. 102-124
Microelectronic, Jaeger: Chapter 4, page: 145-216

08 MOSFET