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Transistorspannungsregler
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit Transistoren zur Spannungsregelung, insbesondere zur Spannungskonstanthaltung.
Die Regelung, insbesondere die Konstanthaltung von Spannungen bei Geräten, die grössere Ströme führen, bereitet Schwierigkeiten, wenn zur Spannungskonstanthaltung Transistorschaltungen verwendet werden. Dies gilt beispielsweise für Ladegeräte, die zur Ladung von Silberzinkbatterien mit einer ma- ximalen Ladespannung von 2,05 V aus einem Fahrzeugakkumulator von 12 bzw. 24 V bestimmt sind.
Bei der Ladung von solchen Batterien werden verhältnismässig hohe Ströme benötigt, so dass der die Span- nung regelnde Transistor Ströme von mehreren Ampere vertragen muss. Einerseits sind Transistoren für höhere Ströme zur Zeit im Handel nicht erhältlich, anderseits ist die Parallelschaltung von mehreren
Transistoren schwierig, da sich infolge der nicht vollkommen gleichen Eigenschaften der parallelgeschal- teten Transistoren der Strom ungleichmässig auf die einzelnen Transistoren verteilt, was zur Überlastung der Transistoren führt.
Zur Verminderung der Belastung von Transistoren in solchen Regelschaltungen kann man einen ohm- schen Widerstand vor den Transistor schalten. Die lineare Charakteristik des ohmschen Widerstandes er- gibt ein Maximum an Verlustleistung des Transistors bei etwa dem halben Nennstrom.
Die Verlustleistung des Transistors und damit dessen Belastung kann man aber gemäss der Erfindung wesentlich reduzieren, wenn an Stelle des linearen Widerstandes ein nicht linearer Widerstand, beispielsweise ein spannungsabhängiger Widerstand, z. B. ein Variator, gesetzt wird.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung in grössere Ströme führenden Gleichstromkreisen, insbesondere in Ladeschaltungen, bei der die Ausgangsspannung durch Änderung des Widerstandes des im Verbraucherstromkreis liegenden Kollektor-Emitter-Kreises eines Leistungstransistors geregelt wird, dessen Basispotential von der Verbraucherspannung beeinflusst wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der Eingangsseite in den Kollektor-Emitter-Kreis dieses Leistungstransistors ein nichtlinearer Widerstand geschaltet ist.
Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden :
In Fig. 1 ist ein Beispiel für eine Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung dargestellt, während die in Fig. 2 dargestellten Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 dienen.
Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. l wird das Basispotential des Transistors T3 von einem Spannungsteiler abgegriffen, der aus den Widerständen Ra und Rb gebildet wird. Damit wird eine zu der regelnden Spannung proportionale Teilspannung an die Basis des Transistors T3 gelegt. Diese Spannung wird mit der Spannung des Emitters vonT3 verglichen, der durch eine geeignete Normalspannungsquelle N auf stets konstanter Spannung gehalten wird. Infolge der bei Änderung der Last und/oder der Eingangsspannung auftretenden Änderungen des Kollektorstromes des Transistors T3 wird das Basispotential des Transistors T2 verschoben und hiedurch der Widerstand zwischen Kollektor und Emitter des Leistungstransistors Tl geändert.
Durch diese Widerstandsänderung wird die Spannung am Ausgang der Schaltungsanordnung geregelt.
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Die Regelung ist also eine Verlustregelung, d. h. jede Änderung der Eingangswerte bewirkt eine Änderung der Verluste im Transistor Tl. Zur Verminderung der Belastung des Transistors ist vor den Transistor Tl ein nicht linearer, beispielsweise spannungsabhängiger Widerstand Rl vorgeschaltet, der einen Teil der Verlustleistung übernimmt. Auf diese Weise können auch Transistoren mit geringerer Belastbarkeit in Regelschaltungen mit hohen Strömen verwendet werden bzw. kann auf diese Weise der Regelbereich des Transistors erweitert werden.
In Fig. 2 sind dieWiderstandskennlinien Rl und R2 von zweiVorschaltwiderständen und die zugehörige Verlustleistung Nl und N2 am Transistor Trl dargestellt. Die Spannung U an dem ohmschen Wider-
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solchen Falle sich ergebende Verlustleistung Nv zeigt die zugehörige Kurve Nl. Wenn dagegen ein span- nungsabhängiger Widerstand vorgeschaltet wird, dessen Stromspannungscharakteristik nach der Kurve R2 verläuft, ergibt sich eine Verlustleistung, die in Fig. 2 durch die Kurve N2 dargestellt ist. Es wird somit auf Grund der nicht linearen Charakteristik des Widerstandes R2 ein Teil der Verlustleistung zum Widerstand verlagert, so dass die Belastung des Transistors geringer wird.
Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. l kann der Sollwert an dem veränderlichen Widerstand Rb eingestellt werden. Die Ausgangsspannung kann mit der in Fig. l dargestellten Schaltungsanordnung bei einer Änderung der Eingangsspannung von maximal : 5 o auf zo konstant gehalten werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung in grössere Ströme führenden Gleichstromkreisen, insbesondere in Ladeschaltungen, bei der die Ausgangsspannung durch Änderung des Widerstandes des im Verbraucherstromkreis liegendenKollektor-Emitter-Kreises eines Leistungstransistors geregelt wird, dessen Basispotential von der Verbraucherspannung beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Ein- gangsseite in denKollektor-Emitter-Kreis dieses Leistungstransistors ein nichtlinearer Widerstand geschaltet ist.
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Transistor voltage regulator
The invention relates to a circuit arrangement with transistors for voltage regulation, in particular for keeping the voltage constant.
The regulation, in particular the maintenance of voltages in devices that carry larger currents, causes difficulties if transistor circuits are used to keep the voltage constant. This applies, for example, to chargers that are designed to charge silver-zinc batteries with a maximum charging voltage of 2.05 V from a vehicle battery of 12 or 24 V.
When charging such batteries, relatively high currents are required, so that the transistor regulating the voltage has to withstand currents of several amperes. On the one hand, transistors for higher currents are currently not commercially available, on the other hand, several can be connected in parallel
Transistors are difficult because the properties of the transistors connected in parallel mean that the current is unevenly distributed among the individual transistors, which leads to overloading of the transistors.
To reduce the load on transistors in such control circuits, an ohmic resistor can be placed in front of the transistor. The linear characteristic of the ohmic resistance results in a maximum power loss of the transistor at approximately half the nominal current.
The power loss of the transistor and thus its load can be reduced significantly according to the invention if, instead of the linear resistor, a non-linear resistor, for example a voltage-dependent resistor, e.g. B. a variator is set.
The invention relates to a circuit arrangement for voltage regulation in DC circuits carrying larger currents, especially in charging circuits, in which the output voltage is regulated by changing the resistance of the collector-emitter circuit in the consumer circuit of a power transistor whose base potential is influenced by the consumer voltage. The invention is characterized in that a non-linear resistor is connected in the collector-emitter circuit of this power transistor on the input side.
The invention is to be explained in more detail using an exemplary embodiment:
1 shows an example of a circuit arrangement according to the invention, while the curves shown in FIG. 2 serve to explain the mode of operation of the circuit arrangement according to FIG.
In the circuit arrangement according to FIG. 1, the base potential of the transistor T3 is tapped off by a voltage divider which is formed from the resistors Ra and Rb. A partial voltage proportional to the regulating voltage is thus applied to the base of transistor T3. This voltage is compared with the voltage of the emitter of T3, which is kept at a constant voltage by a suitable normal voltage source N. As a result of the changes in the collector current of the transistor T3 that occur when the load and / or the input voltage changes, the base potential of the transistor T2 is shifted and, as a result, the resistance between the collector and emitter of the power transistor Tl is changed.
This change in resistance regulates the voltage at the output of the circuit arrangement.
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The regulation is therefore a loss regulation, i. H. Every change in the input values causes a change in the losses in the transistor Tl. To reduce the load on the transistor, a non-linear, for example voltage-dependent resistor Rl is connected upstream of the transistor Tl and takes over part of the power loss. In this way, transistors with a lower load capacity can also be used in control circuits with high currents, or the control range of the transistor can be expanded in this way.
In Fig. 2, the resistance characteristics Rl and R2 of two series resistors and the associated power loss Nl and N2 at the transistor Trl are shown. The voltage U at the ohmic resistor
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The power loss Nv resulting in such a case is shown by the associated curve N1. If, on the other hand, a voltage-dependent resistor is connected upstream, the voltage characteristic of which follows the curve R2, a power loss results which is shown in FIG. 2 by the curve N2. Due to the non-linear characteristic of the resistor R2, part of the power loss is shifted to the resistor, so that the load on the transistor is lower.
In the circuit arrangement according to FIG. 1, the setpoint value can be set at the variable resistor Rb. The output voltage can be kept constant with the circuit arrangement shown in FIG. 1 when the input voltage changes from a maximum of: 5 o to z o.
PATENT CLAIMS:
Circuit arrangement for voltage regulation in DC circuits carrying larger currents, in particular in charging circuits, in which the output voltage is regulated by changing the resistance of the collector-emitter circuit of a power transistor located in the consumer circuit, the base potential of which is influenced by the consumer voltage, characterized in that on the A non-linear resistor is connected to the input side in the collector-emitter circuit of this power transistor.