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Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannungsregelschaltung mit einem mit einem Startwiderstand ver- bundenen Steuertransistor, dessen Emitter mit einer Spannungsquelle verbunden und an dessen Kollektor ein
Lastwiderstand angeschlossen ist, und mit einem an dieBasis des Steuertransistors angeschlossenen Regeltransistor, an dessen Basis ein Spannungsteiler und in dessen Emitterkreis ein von einer Zenerdiode gebildetes Spannung- normal liegt, wobei ein Widerstandszweig des Spannungsteilers mit dem Bezugspunkt verbunden ist. Derartige
Schaltungen haben sich besonders bewährt, da sie kurzschlussabschaltend und selbststartend sind und geringen
Temperaturgang und niedrige Restspannung haben.
Der Unterschied zwischen der Eingangs- und der Ausgangs- spannung ist hiebei nicht so gross, wie dies bei Schaltungen der Fall ist, in denen die Spannungsquelle am Kol- lektor des Steuertransistors liegt, wogegen der Lastwiderstand mit dem Emitter des Transistors verbunden ist (vgl. USA-Patentschrift Nr. 2, 963, 637). Auch der Stromverbrauch ist bei den Schaltungen der eingangs genann- ten Art gegenüber den letztgenannten Schaltungen geringer. Nachteilig jedoch ist, dass die Regelsteilheit von
Schaltungen der eingangs genannten Art für gewisse Zwecke, nicht ausreicht.
Durch die Erfindung soll nun diesem Nachteil abgeholfen werden und dies geschieht dadurch, dass in dem andern, am Bezugspunkt liegenden Widerstandszweig des Spannungsteilers mindestens eine Diode mit Durchlass- richtung gegen Masse vorgesehen ist und der Startwiderstand zwischen Basis und Kollektor des Steuertransistors geschaltet ist. Dadurch bleiben einerseits die oben genannten Vorteile erhalten, wogegen anderseits die Regel- steilheit verbessert wird, wobei sich eine Kompensation des positiven Temperaturganges der Zenerdiode durch den negativen Temperaturgang der erfindungsgemäss vorgesehenen Diode ergibt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeich- nungen. Die Fig. 1 und 2 zeigen bekannte Spannungsregelschaltungen, wogegen Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Regelschaltung darstellt.
Die Vorteile der in Fig. 1 und 2 dargestellten Schaltung liegen darin, dass sie kurzschlussabschaltend und selbststartend sind und geringen Temperaturgang (Fig. 2) und niedrige Restspannung haben. Diese Vorteile sollen bei einer erfindungsgemässenAusbildung erhalten bleiben, es soll aber die Genauigkeit, d. h. die Regelsteilheit steigen.
Zunächst sei festgestellt, dass hohe Lastströme beim Einschalten einen sehr niederohmigen Starthilfswider- stand-R-zur Folge haben. Damit die Schaltung steuerbereit ist, muss über den Hilfswiderstand-R-- so viel Strom fliessen, dass die Schwellspannung am Steuertransistor-Tl-erreicht wird und ein merkbarer Basis- strom-IB-in den Regeltransistor-Tz-fliessen kann. Die Spannung-Ua-- (vgl. Fig. l) an der Last muss dann ein einem Verhältnis der Summe der Widerstände Rl + R2 zu dem Widerstand-R-hoher liegen.
Der Erfindung liegt nun der Gedanke zugrunde, die aus Fig. 4 ersichtliche Abhängigkeit der Stromverstär- kung-hFE-- eines Transistors von Kollektorstrom --I c-auszunutzen.
Fig. 3 veranschaulicht ein erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel, bei dem der Transistor --Tl -- über den
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tung nach den Fig. l bzw. 2. In Fig. 4 ist dies durch die Linien --S1,S2 und S3-- veranschaulicht. Somit kann bei erfindungsgemässer Ausführung der Basiswiderstand grösser dimensioniert werden, wobei sein Einfluss auf die Regelung im Betrieb sinkt. Gleichzeitig wirkt aber dieser Widerstand als Gegenkopplung und mildert eventuelle S chwingungsneigung.
Der Einfluss des Hilfswiderstandes aus-R-sinkt aberimBetrieb noch weiter ab, wie im folgenden erklärt wird.
Bei einer Schaltung nach den Fig. 1 bzw. 2 liegt am Starthilfswiderstand-R-beim Starten die Spannung --Ue-Uao-, wobei-Uao-die Startspannung bedeutet, die sich aus dem Verhältnis R : R ergibt. Dementsprechend liegt imBetrieb am Starthilfswiderstand-Rr-bei der bekannten Schaltungsanordnung die Spannung - Ue-Ua-.
Bei der erfindungsgemässen Ausbildung nach Fig. 3 wird aber sowohl beim Starten als auch im Betrieb noch die Spannung-UBE an der Basis-Emitterdiode des Steuertransistors-T-abgezogen. Es ergibt sichsomit --Ue-UBE-Ua0 bzw. Ue-UssE-Ua-.
Beispiel 1 : Es sei angenommen, die Eingangsspannung-Ue-betrage 6V, die Ausgangsspannung - Ua-im Betrieb sei 5 V, wogegen die StartausgangsspannungUao = 1 V betrage. Somit ergäbe sich für den Starthilfswiderstand-R-.
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<tb>
<tb>
Schaltung <SEP> gemäss <SEP> Fig. <SEP> 1 <SEP> und <SEP> 2 <SEP> Fig. <SEP> 3 <SEP>
<tb> Starten <SEP> 6 <SEP> V <SEP> - <SEP> 1 <SEP> V <SEP> = <SEP> 5 <SEP> V <SEP> 6 <SEP> V <SEP> - <SEP> 0,7 <SEP> V <SEP> - <SEP> 1 <SEP> V <SEP> = <SEP> 4,3 <SEP> V
<tb> Betrieb <SEP> 6 <SEP> V <SEP> - <SEP> 5 <SEP> V <SEP> = <SEP> 1 <SEP> V <SEP> 6 <SEP> V <SEP> - <SEP> 0,7 <SEP> V <SEP> - <SEP> 5 <SEP> V <SEP> = <SEP> 0,3 <SEP> V
<tb>
Es ergibt sich somit, dass während des Betriebes bei der Schaltung gemäss den Fig. 1 und 2 20% des Startstromes, bei einer Schaltung gemäss der Fig. 3 hingegen nur 7% des Startstromes fliessen. Im gleichen Masse sinkt auch der Kurzschlussstrom.
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VerbesserungBeispiel 2 : Es sei die Ausgangsspannung Ua = 5 V, die Zenerspannung Uz = 3 V, somit die Basisspannung Ub + Re des Emitterfolgers Tus = 2 V. Für eine Schaltung nach den Fig. 1 und 2 ergibt sich ein Spannungsteilerverhältnis von 3 : 2 = 1, 5.
Für die Schaltung nach Fig. 3 liegt jedoch am Widerstand-R-im wesentlichen die Spannung Ub+Re-Ud,
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verhältnis beträgt somit 3 : 1, 3 = 2, 3 und ist somit wesentlich besser als bei der bekannten Schaltung.
Eine weitere Erhöhung der Regelsteilheit kann durch einen zwischen die Kollektoren des Steuertransistors -T,- und des Emitterfolgers --T3-- geschalteten Kopplungswiderstand --RK-- erzielt werden. Hiebei wechseln bei Lastschwankungen die Ströme vom Transistor-T-auf den Transistor-Ts-. Der Mitkopplungswiderstand-RK-hat dabei die Grössenordnung bei etwa 1% des Widerstandes Zur Unterdrückung von Schwingungsneigungen ist der Mitkopplungswiderstand --RK-- von einem Tantalkondensator --GT-- überbrückt.
Die erfindungsgemässe Schaltung hat eine hohe Stabilisierungswirkung mit zirka loo bel sehr geringem Eigenstromverbrauch und niedriger Restspannung. Diese Vorteile kommen vor allem bei Batteriebetrieb voll zur Geltung. So ist es beispielsweise möglich, eine auf 5 V stabilisierte Spannung von einer bis auf etwa 5, 5 V entladenden Batterie zu erhalten.
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 zeigt praktisch eine Abwandlung der Schaltung gemäss Fig. 2. Es ist aber ebenso möglich, die erfindungsgemässen Massnahmen auch gesondert an einer Schaltung gemäss Fig. 1 anzuwenden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Spannungsregelschaltung mit einem mit einem Startwiderstand verbundenen Steuertransistor, dessen Emitter mit einer Spannungsquelle verbunden und an dessen Kollektor ein Lastwiderstand angeschlossen ist, und mit einem an dieBasis des Steuertransistors angeschlossenen Regeltransistor, an dessen Basis ein Spannungsteiler und in dessen Emitterkreis ein von einer Zenerdiode gebildetes Spannungsnormal liegt, wobei ein Widerstandszweig des Spannungsteilers mit dem Bezugspunkt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem andern, am Bezugspunkt liegenden Widerstandszweig des Spannungsteilers (R2) mindestens eine Diode (D) mit
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Steuertransistors (T1) geschaltet ist.