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Reglerschaltung
Die Erfindung bezieht sich auf Strom-und Spannungsregler und betrifft insbesondere Schutzschaltun- gen für solche Regler.
Bei bekannten Transistorenreglern, deren Regelstrecke in Serie zum Netzstromkreis liegt, erscheint, wenn die Ausgangsklemmen des Reglervierpols zulall1g kurzgeschlossen werden, die 1111 Kondensator des Eingangsfilters gespeicherte Energie sofort an den Kollektor- und Emitterelektroden des Transistors. Der
Betrag der auf diese Weise an der Kollektor-Emitterstrecke wirksamen Spannung übersteigt gewöhnlich die maximal zulässige Transistorbetriebsspannung und führt daher zu einer bleibenden Schädigung des Transi- stors.
Zur Lösung des aufgezeigten Problems könnte man versuchen, in Serie mit dem Ausgangskreis eine
Schmelzsicherung zu schalten. Eine Schmelzsicherung arbeitet jedoch unvermeidlich mit einer Zeitver- zögerung, welche das Zeitintervall vom Zeitpunkt ihrer Überlastung bis zum Zeitpunkt des Durchbren- nens umfasst. Da nun aber im betrachteten Kurzschlussfall die im Kondensator des Eingangsfilters gespei- cherte Energie sofort an den Kollektor- und Emitterelektroden erscheint, kann durch eine Schmelzsiche- rung eine Schädigung des Transistors nicht verhindert werden.
Es wurde gefunden, dass die geschilderten Schwierigkeiten dadurch überwunden werden können, dass die in Serie mit einer Schmelzsicherung liegenden Kollektor- und Emitterelektroden des Transistors von einem Kondensator überbrückt werden. Wenn bei dieser Schaltung an den Ausgangsklemmen zufällig ein
Kurzschluss auftritt, so begrenzt der Kondensator die Geschwindigkeit des Spannungsanstieges an der Kol- lektor-Emitterstrecke des Transistors, und zugleich erfolgt das Durchbrennen der Sicherung, um den un- günstigen Betriebszustand im Transistorenausgang zu beseitigen. Das Vorhandensein des erwähnten Kon- densators führt jedoch zu dem den normalen Regelvorgang beeinträchtigenden Nachteil, dass eine rasche Änderung der Eingangsspannung sowie die hochfrequenten Komponenten von Spannungsstössen ebenfalls im
Kondensator absorbiert werden.
Es wurde ferner gefunden, dass die Kollektor- und Emitterelektroden eines seriengeschalteten Transi- storreglers durch Überbrückung dieser Elektroden mit einer Zener-Diode geschützt werden können, die so bemessen ist, dass ihre Durchbruchsspannung etwas über dem normalen Betriebsspannungsabfall an der
Kollektor-Emitterstrecke ist. Die Zener-Diode stört daher den normalen Regelvorgang des Transistors nicht. Da aber die Zener-Dioden mit einer Belastbarkeit, die ausreicht, um starken Spannungsstössen standzuhalten, nicht verfügbar sind, ist die Anwendbarkeit dieser Massnahme beschränkt.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, für Regler der erläuterten Art eine Schutzschaltung zu schaffen, welche die normalen Regelvorgänge nicht stören und aus leicht verfügbaren Schaltelementen zusammen- gesetzt ist.
Es wurde gefunden, dass diese Ziele durch Anwendung einer Kombination eines Kondensators mit einer in Sperrichtung vorgespannten Diode verwirklicht werden können, die an die Kollektor- und Emit- terelektroden des seriengeschalteten Transistorreglers, diese überbrückend, angeschlossen sind.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung beruht auf der Anwendung eines Spannungsteilers zur Festlegung
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der Ladung des Kondensators, welcher den Transistor samt der seriengeschalteten Diode überbrückt, wo- bei die Diode normalerweise in Sperrichtung derart vorgespannt ist, dass der Kondensator den normalen
Reglerbetrieb des Transistors nicht stören kann.
Weitere Ziele und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh- rungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung hervor. Die Zeichnung zeigt ein schematisches
Schaltbild eines seriengeschalteten Spannungsreglers gemäss der Erfindung.
Wie die Zeichnung erkennen lässt, enthält die Schaltung PNP-Transistoren 1 und 11, eine unsym- metrisch leitende Zener-Diode 10, eine wei ; : ere unsymmetrisch leitende Einrichtung 3, eine Schmelz- sicherung 4, Kondensatoren 2 und 7, eine Wechselstromquelle 9, eine Vollweg-Gleichrichterbrücke 8 sowie Festwiderstände 5,6, 12 und 16 und einen regelbaren Widerstand 13. Die Klemmen 14 und 15 bilden die Ausgangsklemmen.
Die eingangsseitige Wechselstromquelle 9 ist an die Vollweg-Gleichrichterbrücke 8 angeschlossen.
Der Ausgang dieser Brücke wird vom Filterkondensator 7 überbrückt. Parallel zum Filterkondensator ist ein von Teilwiderständen 5 und 6 gebildeter Spannungsteiler angeordnet. Zwischen der einen Ausgangsklemme der Gleichrichterbrücke 8 und der Ausgangsklemme 14 ist eine Schmelzsicherung 4 eingeschaltet. Die Kollektor- und Emitterelektroden des Transistors 1 liegen in Serie zwischen der andern Ausgangs- klemme der Brücke 8 und der Ausgangsklemme 15 der Reglerschaltung. Im Nebenschluss zu den Kollektor- und Emitterelektroden des Transistors 1 liegt die Serienschaltung eines Kondensators 2 und einer unsym- metrisch leitenden Einrichtung 3. Der Verbindungspunkt des Kondensators 2 und der unsymmetrisch leitenden Einrichtung 3 ist an den Verbindungspunkten der Widerstände 5 und 6 des Spannungsteilers ange- schlossen.
Die Ausgangsklemmen 14 und 15 der Reglerschaltung werden ferner noch von einer unsymmetrisch leitenden Einrichtung 10 nach Art einer Zener-Diode und einem Widerstand 12 in Serie sowie von einem regelbaren Widerstand 13 überbrückt. Der Kollektor des Transistors 11 ist mit der Basiselektrode des Transistors 1 verbunden. Der Emitter des Transistors 11 ist an dem Verbindungspunkt der unsymmetrisch leitenden Einrichtung 10 und des Widerstandes 12 angeschlossen. Im Nebenschluss zur Basis-Kollek- torstrecke des Transistors 1 ist noch ein Widerstand 16 geschaltet.
Die beschriebene Reglerschaltung arbeitet wie folgt : Wenn die Ausgangsspannung an den Klemmen 14 und 15 in bezug auf ihren normalen Wert weniger positiv wird, so wird ein Teil dieser Spannungsänderung, der vom regelbaren Widerstand 13 abgegriffen wird, mit der Normalspannung an der unsymmetrisch leitenden Zener-Diode 10 verglichen, welche ihrerseits den Basis-Emitter-Übergang des Transistors 11 so vorspannt, dass der Kollektor-Emitterstrom dieses Transistors 11 abnimmt.
Die Abnahme des Stromflusses über die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 11 führt zu einem verstärkten Stromfluss über die Basiselektrode des Transistors l, wodurch dieser Transistor 1 weiter in den leitenden Bereich hinein vorgespannt wird, was wieder zu einem stärkeren Emitter-Kollektorstrom über den Transistor 1 führt (der Strom über den Vorspannungswiderstand 16 ändert sich dabei nicht wesentlich). Der verstärkte Stromfluss über die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors 1 führt zu einem erhöhten Stromfluss über den Verbraucher, der an die Ausgangsklemmen 14 und 15 angeschlossen ist, wodurch die Auswirkung der ursprünglich zu wenig positiven Spannung an den Ausgangsklemmen 14 und 15 kompensiert wird.
Das im Kondensator 7 des Eingangsfilters gespeicherte Potential hat den gleichen Betrag wie das an den Ausgangsklemmen der Gleichrichterbrücke 8 auftretende Potential. Der Betrag des im Kondensator 2 gespeicherten Potentials wird von dem die Widerstände 5 und 6 umfassenden Spannungsteiler bestimmt und liegt deshalb innerhalb des Bereiches von Potentialen, welche am Kondensator 7 auftreten können. Die Ladung am Kondensator 2 hat die in der Zeichnung angedeutete Polarität, aus der ohne weiteres hervorgeht, dass die unsymmetrisch leitende Einrichtung 3 unter normalen Betriebsbedingungen in Sperrichtung vorgespannt wird.
Wenn die Ausgangsklemmen 14 und 15 bei einem Regler, bei dem der Kondensator 2, die unsym- metrisch leitende Einrichtung 3 und die Widerstände 4 und 5 nicht vorhanden sind, zufällig kurzgeschlossen werden, so erscheint das im Kondensator 7 des Eingangsfilters gespeicherte Potential sofort an den Kollektor- und Emitterelektroden des seriengeschalteten Transistorreglers 1 und bewirkt, wie schon erwähnt, eine bleibende Schädigung des Transistors. Bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist erkennbar, dass im Falle eines zufälligen Kurzschlusses der Ausgangsklemmen 14 und 15 die Ladung am Kondensator 7 die unsymmetrisch leitende Einrichtung 3 in den leitenden Bereich hinein vorspannt, so dass der Kondensator langsam beginnen kann, sich auf das höhere Potential des Kondensators 7 aufzuladen.
Das Zeitintervall, das der Kondensator 2 benötigt, um dieses höhere Potential anzunehmen, ist mehrfach grö - sser als das Zeitintervall, das die Schmelzsicherung 4 zum Durchbrennen bzw. zum Auftrennen des Stromkreises zwecks wirksamer Beseitigung des störenden Zustandes in der Transistorschaltung benötigt. In ähn-
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EMI3.1