DE1290237C2

DE1290237C2 - Elektronisch geregelter spannungsgleichhalter mit einem transistor

Info

Publication number: DE1290237C2
Application number: DE1961F0035428
Authority: DE
Inventors: Karl; Tollrian Herwig; 8500 Nürnberg Sacher
Original assignee: Tekade Feiten & Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH, 8500 Nürnberg
Priority date: 1961-11-29
Filing date: 1961-11-29
Publication date: 1975-10-02
Also published as: DE1290237B

Description

parallel geschaltet. Die Diode ist im normalen Verbraucherstrombereich in Sperrichtung beansprucht, so daß die Regelung nicht beeinflußt wird. Wird der Verbraucherstrom z. B. durch Ausfall einiger Verbraucher reduziert, so steigt die Ausgangsspannung [Z₄ so lange an, bis sie den Wert der Spannung [/,, erreicht. Der Transistor 3 erhält dann an seinen Steuerelektroden keine Steuerspannung und sperrt. Wäre die Diode 6 nicht vorhanden, so würde die Ausgangsspannung IZ₄ abhängig vom Lastwiderstand 4 nach dem Spannungsverhältnis

R4 + RS

weiter ansteigen. Wird U₄ größer als U₂, so wird die Diode 6 in Durchlaßrichtung gepolt und bildet mit der Bezugsspannungsquelle 2 einen Nebenschluß zum Lastwiderstand 4, so daß die Spannung LZ₄ nur den

U₄ = U₂ + U₀

annehmen kann, wobei U₀ den geringen Spannungsabfall an der Diode 6 darstellt.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung. Links der gestrichelten Linie liegt die Speisespannungsquelle 1, bestehend aus einer Gleichrichteranordnung mit Siebkondensator. Die Bezugsspannung IZ₂ wird von einer Diode 2', die über die Widerstände? und 8 gespeist wird, abgeleitet; der Kondensator 9 dient zur Siebung der Bezugsspannung.

Fig. 4 zeigt den an der Schaltung nach Fig. 3

ίο gemessenen Verlauf der Ausgangsspannung IZ₄ als Funktion der Belastung mit und ohne Diode 6. Der normale Arbeitsstrombereich liegt zwischen den Punkten A und B.

F i g. 5 zeigt die Leistungsverhäitnisse nach der in Fig.3 dargestellten Schaltung für den höchsten Laststrom als Funktion der Eingangswechselspannung. N_Ges ist die Leistung, die im Stellglied vernichtet werden muß. N_VR ist der Anteil, der im Widerstand S und ZV _VT der Anteil, der im Transistor 3 umgesetzt wird.

Selbstverständlich kann der Erfindungsgedanke sinngemäß, d.h. unter Umkehr aller Polaritäten,auch bei einer Schaltungsanordnung mit einem npn-Transistor angewendet werden.

Hierzu 2 Elatt Zeichnungen

Claims

eher nur bis zur oberen Regelgrenze des Transistors Patentanspruch: konstant gehalten werden. Darüber hinaus kann die

ohmschen Widerstand überbrückt ist und mit kann daher trotz der Regelschaltung

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braucherstromSch to Sperrichtung bean u Speisegleichspannung „ahezu_ konstantjedoch ,st spruchte Diode (6) paraUel geschaltet ist. diese unterhalb der Ansprechgrenze der Eingangs- * ^v '^{r e} spannung proportional. Auch ändert sich die Spanmmg am Verbraucher bei schwankendem Ver-

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronisch braucherstrom. .

geregelten Spannungsgleichhaker mit einem in einer « Aufgabe der Erfindung ist es daher einen elektro-

Verbindungsleitung zwischen Speisespannungsquelle nisch geregelten Spannungsgleichhalter mit einem

und Verbraucher angeordneten und als Stellglied wir- Transistor als Stellelement fur kleine und mittlere

kenden Transistor, dessen Emitter-Kollektor-Strecke Strojiwerte anzugeben, der bei nur geringem Schal-

durch einen ohmschen Widerstiind überbrückt ist und tungsaufwand die Gleichspannung am Verbraucher

mit einer Z-Diode als Bezugsspannungsquelle, die »5 aicht nur innerhalb des Regelbereiches des Transi-

zwischen der Basis des Transistors und dem unmittel- stors bei schwankenden Eingangsgieichspannungen

bar am Verbraucher liegenden Pol der Speisespan- und Belastungsschwankungen konstant halt sondern

nungsquelle angeordnet ist (»Halbleiter-Schaltbei- auch über den Regelbereich des Transistors hinaus,

spiele«, Siemens-Druckschrift, Ausgabe April 1961, Die Erfindung erreicht dies bei einem elektronisch

S. 82, Bild 45). 3" geregelten Spannungsgleichhalter der eingangs ge-

Zum Konstanthalten niederer Gleichspannungen, nannten Art dadurch, daß zur Basis-Emitter-Strecke unabhängig von Belastungs- und Eingangsspannungs- des Transistors eine im normalen Verbraucherstromschwankungen werden Regelschaltungen verwendet, bereich in Sperrichtung beanspruchte Diode parallel die in den meisten Fällen als Stellglied einen Tran- geschaltet ist.

sistor besitzen und als Vergleichsspannung für den 35 F i g. 1 zeigt die Schaltung eines bekannten Span-Regeltransistor entweder eine Batterie oder eine nungsreglers mit einem pnp-Transistor. Die Gleich-Z-Diode vorsehen (DT-AS 10 85 203, Fig. 1; NTZ spann'ingsquelle 1 liegt mit dem Pluspol direkt am 1957, Heft 4, S. 198, Bild 5). Übersteigt die im Stell- Verbraucher 4, der Minuspol wird dem Verbraucher 4 glied umgesetzte Verlustleistung die für den Tran- über den Transistor 3 zugeführt. Zwischen der Basissistor zulässige Verlustleistung, so müssen mehrere 4<> elektrode des Transistors 3 und dem der Speise-Transistoren parallel geschaltet werden, wobei Ge- quelle 1 und dem Verbraucher 4 gemeinsamen Plusgenkopplungswiderstände in den Emitterleitungen pol ist die als Batterie dargestellte Bezugsspannungseine gleiche Strom- und damit eine gleiche Lastver- quelle 2 eingeschaltet. Die am Verbraucher 4 sich einteilung erzwingen (Electronics Vol. 33, Nr. 52 vom stellende geregelte Spannung EZ₄ ist um den geringen 23. Dezember i960, S. 56, Fig. IA). 45 Wert der Basis-Emitter-Spannung des Transistors 3

Um die an einem Verbraucher anliegende Span- kleiner als die Spannung U₂ der Bezugsspannungsnung bei schwankender Speisegleichspannung nach quelle. Der Vorgang der Regelung ist folgender:
oben zu begrenzen, ist es außerdem bekannt, dem Ist die Spannung IZ₄ auf Grund einer Erhöhung Verbraucher eine mit einer Gleichspannung vorge- der Speisespannung U_x oder einer Vergrößerung des spannte Diode parallel zu schalten. Durch Anti-Par- 50 Widerstandes 4 im Begriff anzusteigen, so wird die allelschalten einer zweiten Diode zur ersten Diode, Spannungsdifferenz zwischen U₂ und t/₄ geringer. Die die ebenfalls vorgespannt ist, können Speisegleich- Spannung U₂ minus l/₄ stellt die Steuerspannung des spannungen beliebiger Polarität und Speisewechsel- Transistors 3 dar. Eine Verringerung der Steuerspanspannungen auf einen für den Verbraucher unschäd- nung hat eine Verringerung des Steuerstromes zur liehen Wert begrenzt werden. (AIEE-Transactions 55 Folge. Dies bewirkt, daß die am Transistor anliegende Voi. 6V, 1950, S. 551, rig. 8 D; Funkschau, 1953, Spannung ansteigt, d. h., daß sich der Widerstand der Heft 8, S. 145, Bild 10). Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors vergrößert,

Das Parallelschalten mehrerer Regeltransistoren so daß die Ausgangsspannung i/₄ nahezu konstant mit je einem Emitterwiderstand', um die Verbraucher- bleibt. Eine Verringerung der Eingangsspannung oder spannung konstant zu halten (Electronics Vol. 33), er- 60 Erhöhung des Laststromes ergibt eine höhere Steuerfordert einen erheblichen Schaltungs- und damit spannung, so daß die am Transistor anliegende Spaneinen hohen Kostenaufwand für die Regelschaltung. nung abnimmt, d. h., daß sich der Widerstand der

Die Verwendung eines Regeltransistors mit einem Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors verringert, zur Kollektor-Emitter-Strecke parallelgeschalteten F i g. 2 stellt ein Prinzipschaltbild der erfindungs-Widerstand (Halbleiter-Schaltbeispiele, Siemens- 65 gemäßen Schaltung dar. Die Emitter-Kollektor-Druckschrift) bedeutet demgegenüber eine Verringe- Strecke des Transistors 3 ist in an sich bekannter rung des Schaltungsaufwandes für die Regelschal- Weise durch den Widerstand 5 überbrückt. Zur Batung, jedoch kann die Gleichspannung am Verbrau- sis-Emitter-Strecke des Transistors 3 ist die Diode 6