DE1166295B - Astabiler Multivibrator als Konstantspannungsquelle, mit Transistoren - Google Patents

Description

• Astabiler Multivibrator als Konstantspannungsquelle, mit Transistoren In sehr vielen Anwendungsfällen ist es erwünscht, die Spannung an einem Gleichstromverbraucher konstant zu haken, auch wenn sich dessen Stromaufnahme und die Speisespannung ändern. Das kann bekanntlich mit Hilfe einer Serienstabilisierungsschaltung erreicht werden. Dabei werden beispielsweise Transistoren in Serie zum Verbraucher geschaltet, an denen bei zweckmäßiger Steuerung der Differenzbetrag zwischen der schwankenden Eingangsspannung und der konstanten Ausgangsspannung abfällt. Wird ein derartiger in Serie zu einem Verbraucher geschalteter Transistor kontinuierlich gesteuert, so entsteht ;bei großem Unterschied zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung und bei großem Laststrom in ihm eine beträchtliche Verlustleistung.
• Wenn an die Konstanz der an den Gleichstromverbraucher angelegten Spannung keine sehr hohen Ansprüche gestellt werden, kann man die in dem Serientransistor auftretende Verlustleistung dadurch vermindern, daß man diesen nicht stetig steuert, sondern schaltet und dabei das Ein- und Aus-Verhältnis beeinflußt. Eine derartige Schaltung ist beispielsweise in der »Elektronischen Rundschau«, 1958, S.343, unter »Die Stabilisierung mit geschalteten Transistoren« beschrieben. Sie erfordert jedoch einen erheblichen Aufwand an Bauelementen. Durch die vorliegende Erfindung sollen die gleichen günstigen Eigenschaften der bekannten Schaltung mit einem geringeren Aufwand an Bauelementen erreicht werden.
• Die Erfindung betrifft einen astabilen Multivibrator als Konstantspannungsquelle, mit zwei schaltenden Transistoren, deren Kollektoranschlüsse kreuzweise mit den Basisanschlüssen gekoppelt sind. Der astabile Multivibrator ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitswiderstand des einen Transistors aus zwei in Reihe geschalteten Teilwiderständen besteht, an deren Verbindungspunkt der Basisanschluß des zweiten Transistors liegt, daß der Kollektoranschluß des zweiten Transistors über ein Parallel-RC-Glied in Reihe mit einer in Sperrichtung geschalteten Zenerdiode mit dem Basisanschluß des ersten Transistors gekoppelt ist, daß zwischen dem Emitteranschluß des zweiten Transistors und dem Verbindungspunkt der Zenerdiode mit dem Parallel-RC-Glied ein Kopplungswiderstand angeordnet ist und daß zwischen dem Emitteranschluß des zweiten Transistors und dem emitterseitigen Anschluß des ersten Transistors ein Kondensator angeordnet ist, an dem die stabilisierte Spannung abgenommen wird. Die spannungsstabilisierende Wirkung des astabilen Multivibrators nach der Erfindung besteht in einer derartigen Variation seiner Kippfrequenz und seines Tastverhältnissesdurch Eingangsspannung und Laststrom, daß die Spannung am Ausgang nahezu konstant bleibt.
• Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in der Zeichnung dargestellten Schaltung erläutert. Beim Anlegen der Spannung an den Eingang ist der Transistor T2 durchgesteuert unter der Voraussetzung, daß der Widerstand R, nicht größer ist als ß - R2 (ß = Stromverstärkungsfaktor von T2). Der Transistor T1 bleibt so lange gesperrt, wie die Spannung am Kondensator C2 kleiner ist als die Summe von Schwellspannung des Transistors T, und Zenerspannung. Wird -die Spannung am Kondensator C2 größer als die Summe, so beginnt ein Strom durch den Transistor Ti zu fließen, und der Transistor T2 wird nicht mehr ganz durchgesteuert. Gleichzeitig vermindert sich der Spannungsabfall am Widerstand R., während über das Parallel-RC-Glied R3, Cl der durch den Transistor Ti fließende Strom bis zur Sättigung des Transistors Ti bzw. der vollkommenen Sperrung des Transistors T2 vergrößert wird. Der Teiler R1: R4 wird so ausgelegt, daß bei durchgesteuertem Transistor Ti und bei der größtmöglichen Eingangsspannung die Basis des Transistors T2 gegen den Emitter um etwa 1 V in Sperrichtung vorgespannt ist. Dieser Schaltzustand bleibt so lange erhalten, bis der Kondensator C2 durch den Laststrom so weit entladen worden ist, daß die Zenerdiode Z stromlos wird. In diesem Augenblick kippt die Stufe wieder zurück, d. h., der Kondensator C2 wird über den Transistor T2 nachgeladen. Die Schaltung arbeitet also als astabiler Multivibrator, dessen Kippfrequenz und Tastverhältnis durch Eingangsspannung und Laststrom so variiert werden, daß die Ausgangsspannung am Kondensator C,, nahezu konstant bleibt. Der Spannungsunterschied an C, .zwischen den Umschaltpunkten, d. h. die Brummspannung, die am Ausgang durch den Schaltbetrieb entsteht, kann durch das Teilerverhältnis R3 :R, beeinflußt werden. Der Forderung nach kleiner Brummspannung steht die nach geringen Umschaltverlusten im Transistor T., entgegen. Eine mittlere Kippfrequenz von einigen hundert Hertz stellt einen vernünftigen Kompromiß dar: Der Widerstand R6 dient zur Verringerung' des Sperrstromes im Transistor Ti.
• Zur Erhöhung der Leistung wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zu dem Transistor T, in Kaskadenschaltung (Darlington-Schaltung) ein weiterer Transistor angeordnet. Dazu wird der Verbindungspunkt der Teilwiderstände R, und R4 über den Basis- und Emitteranschluß des weiteren Transistors mit dem Basisanschlüß des Transistors TZ verbunden. Bei der Dimensionierung der Widerstände R, und R, ist dabei statt des Stromverstärkungsfaktors des Transistors T, der Stromverstärkungsfaktor der Kaskadenanordnung zu berücksichtigen.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Astabiler Multivibrator als Konstantspannungsquelle, mit zwei schaltenden Transistoten, deren Köllektoranschlüsse kreuzweise mit den Basisanschlüssen gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitswiderstand des einen Transistors (T,) aus zwei in Reihe geschalteten Teilwiderständen'(Ri, R4) besteht; an deren Verbindungspunkt der Basisanschluß des zweiten Transistors (T,) liegt, daß der Kollektoranschluß des zweiten Transistors (T;) über ein Parallel-RC-Glied in Reihe mit einer in Sperrichtung geschalteten Zenerdiode (Z) mit dem Basisanschluß des ersten Transistors (T1) gekoppelt ist, daß zwischen dem Emitteranschluß des zweiten Transistors (T,) und dem Verbindungspunkt der Zenerdiode- mit dem Parallel-RC-Glied ein Kopplungswiderstand (R5) angeordnet ist und daß zwischen dem Emitteranschluß des zweiten Transistors (T,) und dem emitterseitigen Anschluß des ersten Transistors (T,) ein Kondensator (C.,) angeordnet ist, an dem die stabilisierte Spannung abgenommen wird.
2. 2. Astabiler Multivibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem zweiten Transistor (T,) in Kaskadenschaltung ein weiterer Transistor (T..) angeordnet ist.