DE1109746B

DE1109746B - Stromversorgungsschaltung mit Stabilisierung durch Transistoren

Info

Publication number: DE1109746B
Application number: DES55364A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Joachim Dittmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-09-28
Filing date: 1957-09-28
Publication date: 1961-06-29

Description

Stromversorgungsschaltung mit Stabilisierung durch Transistoren Gegenstand der Erfindung ist eine Stromversorgungsschaltung, bei der die von einer nicht konstanten Speisegleichspannungsquelle gelieferte Ausgangsspannung an den zu speisenden Geräten mittels Transistoren stabilisiert wird.
Eine Stabilisierung der Ausgangsspannung ist beispielsweise besonders in Femmeßanlagen erwünscht, die nach dem Impulshäufigkeitsverfahren arbeiten, da hierbei auf der Empfangsseite ein der Impulshäufigkeit f entsprechender mittlerer Kondensatorladestrom im zur Meßwertanzeige dient und demzufolge gemäß der Gleichung im = C - f - U die Spannung U auf der Empfangsseite konstant gehalten werden muß.
In Lastverteilerwarten, in denen mehrere solcher Meßsätze an einem Ort untergebracht sind, ist es besonders wirtschaftlich, für alle Meßsätze einen gemeinsamen Stabilisator für die Spannungskonstanthaltung vorzusehen. Da diese Stabilisatoren nach Möglichkeit ohne Wartung arbeiten sollen, ist es besonders zweckmäßig, für die Stabilisierung Transistoren zu verwenden.
Es ist eine Stabilisierungsschaltung mit einem zum Verbraucher in Reihe liegenden Transistor bekannt. Dabei wird aus der Eingangs- und Ausgangsspannung der Stabilisierungsschaltung eine Differenzspannung abgeleitet, die zur Steuerung des Basisemitterstromes eines Hilfstransistors dient. Über zusätzliche Hilfstransistoren wird der Reihentransistor so gesteuert, daß die Spannung an der Ausgangsseite der Stabilisierungsschaltung konstant bleibt. Eine Zenerdiode als Vergleichsspannungsquelle ist bei dieser bekannten Einrichtung nicht vorgesehen. Es ist jedoch auch eine andere Stabilisierungsschaltung bekanntgeworden, die ebenfalls einen Regeltransistor, der in Reihe mit dem Verbraucher liegt, aufweist, wobei dieser Regeltransistor durch einen Steuertransistor ausgesteuert wird. Der Emitterstrom des Steuertransistors wird durch eine Zenerdiode konstant gehalten. Bei dieser bekannten Einrichtung bleibt jedoch unberücksichtigt, daß Verlagerungen des Arbeitspunktes der Zenerdiode immer, wenn auch geringe Spannungs-bzw. Stromschwankungen hervorrufen und damit die Stabilisierungswirkung abschwächen.
Dieser Mangel soll durch den Erfindungsgegenstand behoben werden. Dieser betrifft demnach eine Stromversorgungsschaltung mit Stabilisierung durch Transistoren und mit einem im Längszweig der Schaltung angeordneten, als Regelwiderstand dienenden Transistor und einem diesen Transistor aussteuernden Transistorverstärker, der seinerseits von der Differenz zwischen einem Teil der Ausgangsspannung der Schaltung und einer durch eine Zenerdiode stabilisierten und von der Eingangsspannung der Schaltung abgeleiteten Vergleichsspannung ausgesteuert wird, der gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß der Strom der Zenerdiode im wesentlichen von einem Hilfstransistor mit einer durch eine zweite Zenerdiode stabilisierten Steuerspannung stabilisiert ist.
Mit Hilfe der Einrichtung nach der Erfindung wird der Arbeitspunkt der Zenerdiode auf dem nahezu stromkonstanten Ast ihrer Strom-Spannungs-Kennlinie festgehalten. Die Vergleichsspannung wird durch diese Maßnahme nahezu ideal konstant.
Zweckmäßig wird die Zenerdiode auf einem Chassis aus gut wärmeleitendem Werkstöff befestigt, damit die gute Stabilisierungswirkung auch nicht durch Temperaturschwankungen beeinträchtigt werden kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann zwischen dem Steuertransistor und dem im Längszweig liegenden Transistor noch ein weiterer als zusätzliche Verstärkerstufe dienender Transistor eingeschaltet sein. Die Regelcharakteristik der gesamten Einrichtung wird dadurch zusätzlich verbessert.
In der Fig.1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Stromversorgungsschaltunggemäß der Erfindung dargestellt. Als Speisegleichspannungsquelle 1 dient ein Netzanschlußgerät. An den Klemmen 2 und 3 steht die Ausgangsspannung für die zu speisenden Geräte, welche stabilisiert werden soll. Am Spannungsteiler 4 wird die aus der Speisegleichspannungsquelle 1 abgeleitete, mit Hilfe der Zenerdiode 5 stabilisierte Vergleichsspannung abgegriffen, während am Spannungsteiler 6 eine Teilspannung der Ausgangsspannung abgegriffen wird. Bei einer Abweichung zwischen der Spannung der Speisegleichspannungsquelle und der Ausgangsspannung, gleichgültig, ob diese Abweichung von Schwankungen der Speisegleichspannungsquelle oder von Belastungsschwankungen auf.der Geräteseite herrührt, ergibt sich aus beiden Spannungen eine bestimmte Differenzspannung; diese liegt als Basisemitterspannung an dem- Transistor 7 über der die Grundbasisspannung bestimmenden Zenerdiode B. Hierbei dient der Transistor 9 dazu, für die Zenerdiode 8 einen konstanten Strom zu liefern, damit von der Arbeitskennlinie der Zenerdiode 8 nur ein kleiner Teil ausgenutzt wird. Spannungsschwankungen, die sonst den Arbeitspunkt der Zenerdiode 8 verschieben würden, werden infolge der Kollektorstrom-Kollektorspannungs-Kennlinie des Transistors 9 weitgehend ausgeschaltet. Durch die bestimmte Differenzspannung (Basisemitterspannung) am Transistor 7 wird der Kollektorstrom bestimmt, welcher wiederum den Basisstrom des Transistors 10 einstellt, so daß infolge der Einschaltung von Emitter und Kollektor im oberen Längszweig der Stromversorgungsschaltung der Kollektorstrom des Transistors 10 so gesteuert wird, daß er bei steigender Ausgangsspannung herabgesetzt bzw. bei fallender Ausgangsspannung erhöht wird. Damit wird die Abweichung zwischen der Spannung der Speisegleichspannungsquelle und der Ausgangsspannung wieder beseitigt, so daß die Ausgangsspannung an den Geräten konstant bleibt.
Die Fig.2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Bei Spannungs- oder Belastungsschwankungen tritt eine Differenzspannung auf, die als Emitterbasisspannung des Transistors 7 einen entsprechenden Basisstrom und damit auch einen verstärkten Kollektorstrom hervorruft. Dieser Strom wird über einen weiteren Transistor 11, dessen Kollektorspannung am Spannungsteiler 12 abgegriffen wird, verstärkt. Als Ausgangsstrom dient der Emitterstrom dieses Transistors 11, der gleichzeitig als Basisstrom eines weiteren Transistors 10 dessen Kollektor beeinflußt. Am Widerstand 13 tritt bei Belastungsschwankungen eine Spannung auf, die den Regelmechanismus in Gang setzt. Bei Eingangsspannungsschwankungen tritt am Spannungsteiler 14 eine Regelspannung auf, die ebenfalls über die Transistoren 7,10 und 11 die Regelung in Gang setzt. Zur Temperaturkompensation ist ein temperaturabhängiger Widerstand 15 vorgesehen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Stromversorgungsschaltung mit Stabilisierung durch Transistoren und mit einem im Längszweig der Schaltung angeordneten, als Regelwiderstand dienenden Transistor und einem diesen Transistor aussteuernden Transistorverstärker, der seinerseits von der Differenz zwischen einem Teil der Ausgangsspannung der -Schaltung und einer durch eine Zenerdiode stabilisierten und von der Eingangsspannung der Schaltung abgeleiteten Vergleichsspannung ausgesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom der Zenerdiode (8) im wesentlichen von einem Hilfstransistor (9) mit einer durch eine zweite Zenerdiode (5) stabilisierten Steuerspannung stabilisiert ist.
2. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdiode (8) auf einem Chassis aus gut wärmeleitendem Werkstoff zur Sicherung der Stabilisierung befestigt ist.
3. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Steuertransistor (7) und dem im Längszweig liegenden Transistor (10) ein weiterer Transistor (11) als Verstärkerstufe für den Basisstrom des im Längszweig liegenden Transistors (10) voraesehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1129 706; USA.- Patentschrift Nr. 2 751549; Electronic Engineering, Juli 1957, S. 352/353; September 1957, S. 450 bis 454; Electronics, November 1956, S. 168 bis 171.