DE1128528B - Circuit arrangement for stabilizing DC voltages - Google Patents
Circuit arrangement for stabilizing DC voltagesInfo
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Description
Schaltungsanordnung zur Stabilisierung von Gleichspannungen Es sind bereits Stabilisierungs-Anordnungen mit Transistoren bekannt, die die Aufgabe haben, in Netzgeräten eine konstante Ausgangsspannung hervorzurufen, auch wenn sich die Eingangsspannung und/oder die Belastung des Netzgerätes ändern. In einer dieser Schaltungsanordnungen ist beispielsweise ein Transistor mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke parallel zu einer Last geschaltet, während zwischen diesem Querglied und der die ungeregelte Spannung abgebenden Spannungsquelle Widerstände geschaltet sind. Durch Änderung des Widerstandes der Emitter-Kollektor-Strecke des betreffenden Transistors kann die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Eingangsspannung geregelt werden. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß der ungeregelten Spannungsquelle, unabhängig von der jeweiligen Last, immer der volle Strom entnommen wird. In einer anderen bekannten Anordnung liegt zwischen der ungeregelten und der geregelten Spannung die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors, wobei der Emitter der ungeregelten Spannung zugewandt ist. Die Ansteuerung des Transistors erfolgt über einen oder mehrere Transistoren, wobei der erste Transistor jeweils mit seinem Emitter an einer Normalspannungsquelle liegt, so daß die Abweichung der ungeregelten Spannung von dieser Normalspannungsquelle zur Steuerung des Transistors ausgewertet wird. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß Transistoren unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps verwendet werden müssen und daß der Ausgangswiderstand des zwischen der ungeregelten und der geregelten Spannungsquelle liegenden Transistors sehr hoch sein muß, da der letzte Transistor im Sättigungsbereich betrieben wird. Schnelle Lastschwankungen in der Größenordnung der Regelzeit oder darüber lassen sich mit dieser Anordnung nicht abfangen.Circuit arrangement for stabilizing DC voltages There are already known stabilization arrangements with transistors, which have the task of cause a constant output voltage in power supply units, even if the Change the input voltage and / or the load on the power supply unit. In one of these Circuit arrangements are, for example, a transistor with its emitter-collector path connected in parallel to a load, while between this cross member and the the Unregulated voltage emitting voltage source resistors are connected. By Change in the resistance of the emitter-collector path of the transistor in question the output voltage can be regulated depending on the input voltage. The disadvantage of this arrangement is that the unregulated voltage source is independent the full current is always drawn from the respective load. In another known arrangement lies between the unregulated and the regulated voltage the emitter-collector path of a transistor, the emitter being the unregulated Tension is facing. The transistor is controlled via an or several transistors, the first transistor each with its emitter connected to a Normal voltage source is so that the deviation of the unregulated voltage from this normal voltage source is evaluated to control the transistor. Disadvantageous in this arrangement is that transistors of different conductivity types must be used and that the output resistance of the between the unregulated and the regulated voltage source lying transistor must be very high because the last transistor is operated in the saturation range. Rapid load fluctuations in the order of magnitude of the control time or above can be achieved with this arrangement not intercept.
Bei einer weiteren Stabilisierungsschaltung mit Transistoren liegt ebenfalls zwischen der geregelten und der ungeregelten Spannung die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors. Hierbei ist wiederum, wie in der vorbeschriebenen Anordnung, der Emitter der ungeregelten Spannung zugewandt, doch ist im Gegensatz zu jener Anordnung eine Normalspannungsquelle nicht erforderlich. Nachteilig bei dieser Anordnung ist aber, daß lediglich eine Änderung der ungeregelten Spannung ausgeregelt werden kann, nicht dagegen eine Änderung der Last. Die jeweils geregelte Spannung ist dabei sehr stark von den Daten der verwendeten Transistoren abhängig und ändert sich entsprechend stark, wenn auch die Transistorwerte einer Änderung unterliegen.Another stabilization circuit with transistors is located also between the regulated and the unregulated voltage is the emitter-collector path of a transistor. Here again, as in the arrangement described above, the emitter faces the unregulated voltage, but is in contrast to that Arrangement of a normal voltage source is not required. A disadvantage of this arrangement is, however, that only a change in the unregulated voltage can be corrected can not mind a change in load. The regulated voltage is included depends very much on the data of the transistors used and changes accordingly strong if the transistor values are also subject to change.
In einer weiteren bekannten Stabilisierungsschaltung werden die Änderungen der ungeregelten Spannung dadurch kompensiert, daß ein zwischen der ungeregelten und der geregelten Spannung liegender als Längswiderstand wirkender Transistor von der ungeregelten Spannung her über seine Basis-Emitter-Strecke so angesteuert wird, daß er beim Ansteigen der ungeregelten Spannung seinen Widerstand erhöht bzw. beim Abfallen der ungeregelten Spannung seinen Widerstand erniedrigt. Auch bei dieser Anordnung lassen sich nur Netzspannungsschwankungen, also Schwankungen der ungeregelten Spannung, ausgleichen, nicht aber auch Lastschwankungen. Außerdem ist, wie bei der vorbeschriebenen Anordnung, auch hier die jeweilige Ausgangsspannung im wesentlichen eine Funktion derDaten der verwendetenTransistoren.In another known stabilization circuit, the changes of the unregulated voltage is compensated by placing a between the unregulated and the regulated voltage lying as a series resistor acting transistor of the unregulated voltage is controlled via its base-emitter path in such a way that that it increases its resistance when the unregulated voltage rises or when The drop in the unregulated voltage lowers its resistance. Even with this one Arrangement can only allow mains voltage fluctuations, i.e. fluctuations of the unregulated Tension, balance, but not load fluctuations. Also, like the above-described arrangement, also here the respective output voltage essentially a function of the data of the transistors used.
Der gemeinsame und hauptsächliche Nachteil aller dieser oben beschriebenen bekannten Stabilisierungsschaltungen mit Transistoren ist der, daß die Transistoren, sei es im Längsglied oder sei es im Querglied der Stabilisierungsschaltung, als, kontinuierlich veränderliche Widerstände arbeiten, um die Spannung bzw. den Strom konstant zu halten. Damit nehmen diese Transistoren zwangläufig den Leistungsüberschuß auf, der von der ungeregelten Spannungsquelle abgegeben wird, d. h. die Transistoren befinden sich ständig in einem Arbeitspunkt, in welchem sowohl Strom fließt, als auch eine Spannung abfällt. Die Leistungsaufnahme dieser Transistoren ist infolgedessen beträchtlich und es sind besondere Kühlvorrichtungen notwendig, um die aufgenommene Verlustleistung, die sich in einer Erwärmung der Transistoren auswirkt, abzuführen. Aus diesem Grunde sind auch schon Stabilisierungsschaltungen bekanntgeworden, die Transistoren enthalten und die als Zweipunkt-Reglerschaltung arbeiten, so daß die Transistoren lediglich als Schalttransistoren betrieben werden, die einen Stromkreis in einer von der jeweiligen Last abhängigen Weise öffnen und schließen. Eine solche Reglerschaltung enthält im Ausgangskreis einen Kondensator, der durch eine transistorgesteuerte Impulsfolge immer so aufgeladen wird, daß sich unabhängig von der Last die Ausgangsspannung zwischen zwei Spannungspunkten bewegt. Bei dieser bekannten Anordnung ändert sich die jeweilige Impulsbreite mit dem Ladezustand des betreffenden Kondensators und damit mit der angelegten Belastung, was eine verhältnismäßig große Kapazität im Ausgang der Stabilisierungsschaltung erforderlich macht. Dies hat andererseits zur Folge, daß die Leistungsabgabe einer solchen Reglerschaltung begrenzt ist.The common and major disadvantage of all of these described above known stabilization circuits with transistors is that the transistors, be it in the longitudinal link or be it in the transverse link of the stabilization circuit, as, continuously variable resistors work to control the voltage or current keep constant. This means that these transistors inevitably take the excess power which is delivered by the unregulated voltage source, d. H. the transistors are always at an operating point in which both current flows and also a voltage drops. The power consumption of these transistors is as a result considerable and special cooling devices are necessary to keep the recorded Dissipate power loss, which has the effect of heating the transistors. For this reason are also stabilization circuits already become known, contain the transistors and which work as a two-point regulator circuit, so that the transistors are only operated as switching transistors that form a circuit open and close in a manner dependent on the respective load. Such The regulator circuit contains a capacitor in the output circuit, which is controlled by a transistor Pulse sequence is always charged in such a way that the output voltage is independent of the load moved between two tension points. This known arrangement changes the respective pulse width with the state of charge of the capacitor concerned and thus with the applied load, which is a relatively large capacity in the Makes output of the stabilization circuit required. This, on the other hand, has to The result is that the power output of such a regulator circuit is limited.
Die Erfindung, die sich ebenfalls auf eine Zweipunkt-Reglerschaltung zur Stabilisierung von Gleichspannungen bezieht, bei welcher ein im Ausgang liegender Kondensator in Abhängigkeit von der jeweiligen Belastung durch eine transistorgesteuerte Ladeimpulsfolge so aufgeladen wird, daß die jeweilige Ladespannung der stabilisierten Ausgangsspannung entspricht, unterscheidet sich von bekannten Anordnungen dadurch, daß die jeweilige Belastung derart auf den die Ladeimpulsfolge steuernden Schalttransistor einwirkt, daß bei einer im wesentlichen konstanten Impulsbreite die Impulsfolgefrequenz der jeweiligen Belastung des Reglerkreises angepaßt wird. Da bei dieser Anordnung die Ladeimpulse auch bei stärkeren Lastveränderungen ihre normale Impulsbreite im wesentlichen beibehalten, kann der entsprechend dieser Impulsbreite ausgewählte Kondensator verhältnismäßig klein gemacht werden. Damit ist auch der Regelbereich einer solchen Veränderung größer und die Leistungsabgabe wird nicht mehr vornehmlich durch den im Ausgang liegenden Kondensator bestimmt.The invention also relates to a two-point regulator circuit to stabilize DC voltages, at which one is located in the output Capacitor depending on the respective load by a transistor-controlled Charge pulse sequence is charged so that the respective charge voltage of the stabilized Output voltage differs from known arrangements in that that the respective load so on the switching transistor controlling the charging pulse sequence acts that the pulse repetition frequency at a substantially constant pulse width is adapted to the respective load of the controller circuit. As with this arrangement the charging pulses retain their normal pulse width in the event of major load changes essentially maintained, can be selected according to this pulse width Capacitor can be made relatively small. This is also the control range such a change is greater and the power output is no longer predominant determined by the capacitor in the output.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.
Die Schaltung besteht aus einer Vollweggleichrichter-Anordnung Gl, die über einen Eingangstransformator ET mit Wechselstrom gespeist wird. Parallel zum Gleichreichter Gl ist ein Kondensator C 1 angeordnet, während im Ausgang der Reglerschaltung ein weiterer Kondensator C 2 liegt. Außerdem weist der Ausgang eine Glättungseinrichtung GE auf, die in bekannter Weise ausgebildet ist. Die Überwachung ; der Ladespannung des Kondensators C 2 erfolgt mit Hilfe des Transistors Tr 4 und der beiden Zener-Dioden ZL 1 und ZL 2. Die Zahl dieser Zener-Dioden richtet sich nach der Größe der jeweils gewünschten Ausgangsspannung. Weitere Transistoren Tr 5, Tr 6 und Ti 7 sind vom Zustand des Transistors Tr 4 abhängig und dienen dazu, den Transistor Tr 1, über dessen Emitter-Kollektor-Strecke die Ladeimpulse auf den Kondensator C 2 gegeben werden, zu steuern. In bekannter Weise sind dem Transistor Tr 1 noch zwei Hilfstransistoren Tr 2 und Tr 3 zugeordnet.The circuit consists of a full-wave rectifier arrangement Gl, which is fed with alternating current via an input transformer ET. A capacitor C 1 is arranged parallel to the equalizer Gl, while a further capacitor C 2 is located at the output of the regulator circuit. In addition, the output has a smoothing device GE, which is designed in a known manner. The supervision ; the charging voltage of the capacitor C 2 takes place with the aid of the transistor Tr 4 and the two Zener diodes ZL 1 and ZL 2. The number of these Zener diodes depends on the size of the desired output voltage. Further transistors Tr 5, Tr 6 and Ti 7 are dependent on the state of the transistor Tr 4 and are used to control the transistor Tr 1, via the emitter-collector path of which the charging pulses are applied to the capacitor C 2. In a known manner, two auxiliary transistors Tr 2 and Tr 3 are assigned to the transistor Tr 1.
Der Regelvorgang spielt sich in folgender Weise ab: Im Normalzustand ist die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors Tr 4 leitend, so daß auch die nachgeschalteten Transistoren Tr 5 und Tr 6 leitend sind. Dies bedingt andererseits eine Sperrung des Transistors Tr7 und, da an den Transistoren Trl, Tr2 und Tr 3 ein entsprechendes Basis-Potential wie am Transistor Tr 7 anliegt, sind auch diese Transistoren gesperrt. Die Diode D 1 ist ebenfalls gesperrt, da sie in Sperrichtung im eingezeichneten Stromkreis liegt.The control process takes place in the following way: In the normal state, the emitter-collector path of the transistor Tr 4 is conductive, so that the transistors Tr 5 and Tr 6 connected downstream are also conductive. On the other hand, this causes the transistor Tr7 to be blocked and, since the transistors Trl, Tr2 and Tr 3 have a base potential corresponding to that of the transistor Tr 7 , these transistors are also blocked. The diode D 1 is also blocked because it is in the reverse direction in the circuit shown.
Sinkt nun die Spannung am Kondensator C 2 infolge Änderung der Belastung unter einen bestimmten Wert, der durch die Zener-Dioden ZL 1 und ZL 2 festgelegt ist, so wird der Transistor Tr 4 weniger leitend, was einen verminderten Stromzufluß durch den Widerstand R 1 zur Folge hat. Dadurch sinkt auch die am Widerstand R 1 anliegende Spannung, so daß auch die Transistoren Tr 5 und Tr 6 weniger leitend werden. Umgekehrt beginnt sich der Transistor Tr7 zu öffnen, so daß über die Diode D 1 sowie den Kondensator C 3 ein den Transistor Tr 4 stärker sperrendes Potential an die Basis dieses Transistors angelegt wird.If the voltage on the capacitor C 2 falls below a certain value, which is determined by the Zener diodes ZL 1 and ZL 2, as a result of a change in the load, the transistor Tr 4 becomes less conductive, which leads to a reduced current flow through the resistor R 1 Consequence. As a result, the voltage applied to the resistor R 1 also drops, so that the transistors Tr 5 and Tr 6 also become less conductive. Conversely, the transistor Tr7 begins to open, so that a potential which blocks the transistor Tr 4 to a greater extent is applied to the base of this transistor via the diode D 1 and the capacitor C 3.
Die stärkere Sperrung des Transistors Tr 4 hat eine stärkere Sperrung der Transistoren Tr 5 und Tr 6 und ein weiteres öffnen des Transistors Tr 7 zur Folge. Auf diesem Rückkopplungswege wird erreicht, daß, wenn die stabilisierte Gleichspannung einen bestimmten Schwellwert unterschreitet, sehr schnell die Transistoren Tr 4 und Tr 6 vollkommen gesperrt werden. Sobald aber der Transistor Tr 6 gesperrt ist, öffnet sich der Transistor Tr 3 und damit auch die Transistoren Tr 2 und Tr 1. Über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors Tr 1 fließt ein stärkerer Strom, der den Kondensator C 2 in sehr kurzer Zeit auf einen bestimmten geforderten Wert auflädt. In diesem Fall ist die Spannung an der Basis des Transistors Tr 4 infolge der Spannungserhöhung am Ausgang wieder so weit angestiegen, daß die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors Tr 4 sich wieder zu öffnen beginnt. Durch den Widerstand R 1 fließt also wieder ein Strom und es tritt nun in analoger Weise der vorbeschriebene Rückkopplungsvorgang, nur mit umgekehrten Vorzeichen, wieder ein. Am Ende dieses Rückkopplungsvorganges steht die Sperrung des Transistors Tr 1. Ist die Belastung so groß, daß in diesem Zeitpunkt bereits wieder die Ladespannung des Kondensators C 2 unter den durch die Zener-Dioden ZL 1 und ZZ 2 bestimmten Wert abgesunken ist, so wiederholt sich der eben beschriebene Vorgang.The stronger blocking of the transistor Tr 4 results in a stronger blocking of the transistors Tr 5 and Tr 6 and a further opening of the transistor Tr 7 . This feedback path ensures that when the stabilized direct voltage falls below a certain threshold value, the transistors Tr 4 and Tr 6 are completely blocked very quickly. But as soon as the transistor Tr 6 is blocked, the transistor Tr 3 opens and thus also the transistors Tr 2 and Tr 1. A higher current flows through the emitter-collector path of the transistor Tr 1 , which the capacitor C 2 in a very short time Time to charge to a certain required value. In this case, the voltage at the base of the transistor Tr 4 has risen again as a result of the increase in voltage at the output that the emitter-collector path of the transistor Tr 4 begins to open again. A current thus again flows through the resistor R 1 and the above-described feedback process now occurs again in an analogous manner, only with the opposite sign. At the end of this feedback process, the transistor Tr 1 is blocked. If the load is so great that at this point in time the charging voltage of the capacitor C 2 has already dropped below the value determined by the Zener diodes ZL 1 and ZZ 2, it repeats itself the process just described.
Der Strom vom Kondensator C 1 zum Kondensator C 2 fließt also impulsweise, wobei die Impulsfolgefrequenz um so höher ist, einen je geringeren Wert der Lastwiderstand besitzt. Die Impulsbreite selbst nimmt mit der jeweiligen Last nur unwesentlich zu.The current from capacitor C 1 to capacitor C 2 flows in pulses, the higher the pulse repetition rate, the lower the value of the load resistance owns. The pulse width itself increases only insignificantly with the respective load to.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEM40595A DE1128528B (en) | 1959-02-24 | 1959-02-24 | Circuit arrangement for stabilizing DC voltages |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEM40595A DE1128528B (en) | 1959-02-24 | 1959-02-24 | Circuit arrangement for stabilizing DC voltages |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1128528B true DE1128528B (en) | 1962-04-26 |
Family
ID=7303747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEM40595A Pending DE1128528B (en) | 1959-02-24 | 1959-02-24 | Circuit arrangement for stabilizing DC voltages |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1128528B (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2751550A (en) * | 1953-10-12 | 1956-06-19 | Bell Telephone Labor Inc | Current supply apparatus |
| US2751549A (en) * | 1954-01-04 | 1956-06-19 | Bell Telephone Labor Inc | Current supply apparatus |
| DE961553C (en) * | 1953-10-30 | 1957-04-11 | Philips Nv | Circuit arrangement for feeding an electrical load from a DC voltage source subject to fluctuations |
| US2841757A (en) * | 1956-01-24 | 1958-07-01 | Westinghouse Air Brake Co | Electrical regulator |
-
1959
- 1959-02-24 DE DEM40595A patent/DE1128528B/en active Pending
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