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Schaltung zur Stabilisierung einer Gleichspannung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Stabilisierung einer Gleichspannung mit einem
Lastkreis, der im Längszweig einen Stelltransistor und eine Speicherdrossel und im Querzweig eine Diode enthält, und mit einem Steuerkreis zur Erzeugung der Steuerspannung für den Stelltransistor.
Schaltungen, die nach diesem oder einem ähnlichen Verfahren arbeiten, sind unter der Bezeichnung "Schaltregler" bekannt. Derartige Schaltungen haben jedoch den Nachteil, dass die grösste Spannung, die stabilisiert werden kann (Verbraucherspannung), von der zulässigen Sperrspannung des Stelltransistors bestimmt wird.
Gemäss der Erfindung wird die Stabilisierung von Spannungen, die über der Sperrspannung des Stelltransistors liegen, in einfacher Weise dadurch ermöglicht, dass im Laststromkreis des Schaltreglers die Kollektor-Emitterstrecke des Stelltransistors mit der Kollektor-Emitterstrecke eines weiteren Transistors in Reihe geschaltet ist, und dass der zweite Transistor durch eine von der dem Stelltransistor zugeführten Steuerspannung unabhängigen Hilfsspannung leitend gesteuert ist, solange der Stelltransistor nicht gesperrt ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von zwei Ausführungsbeispielen in den Fig. 1 und 2 näher erläutert.
Das Schaltreglerprinzip ist beiden Ausführungsbeispielen gemeinsam und wird zur Stabilisierung einer dem Wechselstromnetz entnommenen Versorgungsspannung angewendet. Beide Schaltungen können mit gleichem Erfolg auch zur Stabilisierung einer Gleichstromquelle, z. B. Batterie, benutzt werden.
Die Stabilisierungsschaltung besteht aus dem Stromversorgungsteil mit dem Netztransformator Tr und den Gleichrichtern Grl, Gr2 mit den nachgeschalteten Glättungskondensatoren Cl, C2, dem Reglerteil mit der Messschaltung M und dem Steuerteil S, der die Steuerspannung für den Stelltransistor Tl im Reglerteil liefert. Die Primärwicklung I des Transformators Tr ist mit einem Wechselstromnetz verbunden. Über die Sekundärwicklung II und den Gleichrichter Grl wird die zu stabilisierende Gleichspannung erhalten. Die Sekundärwicklung In liefert die Versorgungsspannung für den Steuerteil S.
Im Laststromkreis des Reglerteiles sind die Kollektor-Emitterstrecken der Transistoren T1 und T2 in Reihe geschaltet. Sind beide Transistoren leitend, so fliesst über die Transistoren Tl, T2 und die Speicherdrossel Dr ein linear ansteigender Strom zum Ausgang des Reglers. Beim Sperren wenigstens eines der Transistoren T1, T2 fliesst der Strom in der Drossel Dr linear abnehmend über die Diode D1 weiter. In der Messschaltung M wird eine Spannung gewonnen, die im Steuerteil in eine Steuerspannung umgesetzt und an den Klemmen 4,5 der Basis-Emitterstrecke des Stelltransistors T1 zugeführt wird. Die Basiselektrode des Stelltransistors T1 und die des damit in Reihe geschalteten Transistors T2 sind über eine Zenerdiode ZD, deren negativer Pol am Stelltransistor T1 liegt, verbunden.
Eine Hilfsspannungsquelle U liefert über den Widerstand R3 zum Transistor T2 einen Basisstrom, der den Transistor leitend steuert. Während der Durchlasszeit des Stelltransistors T1 liegt an seiner Emitter-Kollektorstrecke nur die kleine Restspannung, so dass die Zenerdiode hochohmig und
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auch der zweite Transistor T2 durch den Hilfsstromkreis über den Widerstand R3 geöffnet ist. Wird der Stelltransistor T1 über die Klemmen 4, 5 des Steuerteiles gesperrt, nimmt der Transistor
Spannung auf. Überschreitet die Emitter-Kollektorstrecke des Stelltransistors T1 die Zenerspannung der Zenerdiode ZD, wird die Zenerdiode leitend und führt der Basiselektrode des Transistors T2 ebenfalls eine Sperrspannung zu. Beide Transistoren bleiben gesperrt, bis der Steuerteil erneut die Durch- lasszeit einleitet.
Die Zenerdiode bestimmt nicht nur die Spannungsaufteilung im Sperrzustand der
Transistoren, sondem ist auch während des Schaltvorganges wirksam. Auch kurzzeitig muss keiner der beiden Transistoren T1 oder T2 die volle Eingangsspannung des Reglers aufnehmen. Während des
Schaltvorganges tritt nur eine Spannungsspitze von einigen Volt zusätzlich zur statischen Spannungsver- teilung auf. Die zulässige Sperrspannung beider Transistoren kann nahezu ausgenutzt werden, so dass die
Eingangsspannung und damit auch die Ausgangsspannung (Verbraucherspannung) etwa doppelt so gross als bei der Grundschaltung sein können.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem oben beschriebenen dadurch, dass eine Hilfsspannung, die z. B. über einen Gleichrichter Gr3 und den Glättungskondensator C4 erhal- ten wird, über den Widerstand R4 mit dem negativen Potential an der Basiselektrode des Transistors T2 liegt und mit der andern Spannungszuführung am Emitter des Stelltransistors Tl angeschlossen ist. Sobald in dieser Schaltung der Stelltransistor Tl leitend gesteuert ist, wird auch der Transistor T2 durch die Hilfsspannung über die Emitter-Kollektorstrecke des Stelltransistors T1 ge- öffnet. Im gesperrten Zustand des Stelltransistors Tl ist auch der Transistor T2 nicht leitend.
Durch Einfügen einer Zenerdiode ZD1. deren negativer Pol an der Emitterelektrode des Stelltransistors T1 und deren positiver Pol an der Basiselektrode des Transistors T2 liegt, wird die. Spannungsaufteilung im Sperrzustand der Transistoren bestimmt. Diese Schaltung hat gegenüber der Schaltung nach Fig. 1 den Vorteil, dass vom Steuerteil S eine geringere Steuerleitung für die Steuerung der Transistoren aufgebracht zu werden braucht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltung zur Stabilisierung einer Gleichspannung mit einem Lastkreis, der im Längszweig die Kollektor-Emitterstrecke eines Stelltransistors und eine Speicherdrossel und im Querzweig eine Diode enthält, und bei der ein Steuerkreis zur Erzeugung der Steuerspannung für den Stelltransistor vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor-Emitterstrecke des Stelltransistors (T1) die Kollektor-Emitterstrecke eines weiteren selbständig gesteuerten Transistors (T2) in an sich bekannter Weise in Reihe geschaltet ist, und dass der zweite Transistor (T2) durch eine von der dem Stelltransistor (T1) zugeführten Steuerspannung unabhängige Hilfsspannung leitend gesteuert ist, solange der Stelltransistor (T1) nicht gesperrt ist.
2. SchaltungnachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet ; dassdieBasiselektrodedesStell- transistors (T1) mit dem negativen Pol und die Basiselektrode des zweiten Transistors (T2) mit dem positiven Pol einer Zenerdiode (ZD) und die Emitterelektroden beider Transistoren über je einen Widerstand mit der zugehörigen Basiselektrode verbunden sind, und dass an der Emitter-Basisstrecke des zweiten Transistors (T2) eine den Transistor öffnende Hilfsspannung zugeführt wird.