DE1463304A1 - Voltage regulator - Google Patents
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Description
JOSEPH LUCAS (DiDUSTOIES) LTD.JOSEPH LUCAS (DiDUSTOIES) LTD.
Great King Street 8_ ^1 lg& K63304Great King Street 8 _ ^ 1 lg & K63304
Birmingham, EnglandBirmingham, England
DrDr
SpannungsreglerVoltage regulator
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine zweckdienliche Forn eines Spannungsreglers vorzusehen.The purpose of the present invention is to provide a convenient form of voltage regulator.
Ein Spannungsregler gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine erste und eine zweite Klemme eines Gleichstromgenerators, dessen Ausgangs spannung geregelt v/erden soll, ferner ist ein erster Transistor vorgesehen, dessen Emitter· an die erste Klemme über einen Widerstand und an die zweite Klemme über eine Zener-Diode angeschlossen ist und dessen Basis mit der ersten Klemme über eine Diode verbunden ist, ferner ist ein zweiter Transistor vorgesehen von einem entgegengesetzten Leitwert wie der erste Transistor, dessen Emitter über eine Feldwindung des Generators mit der zweiten Klemme verbunden ist und dessen Basis an den Kollektor des ersten Transistors und dessen Kollektor an die erste Klemme über die Diode angeschlossen ist. Weiterhin ist eine Widerstandsbahn vorgesehen, durch die der Kollektor des zweiten Transistors mit der zweiten Klemme verbunden ist. Die gesamte Anordnung ist derart, daß, wenn die Ausgangsspannung des Generators einen vorbestimmten Wert überschreitet, die Zener-Diode in den leitenden Zustand versetzt wird und der Strom, der durch die Feldwindung fließt, herabgesetzt wirdoA voltage regulator according to the present invention contains a first and a second terminal of a direct current generator, whose output voltage is regulated v / ground a first transistor is provided, the emitter of which is connected to the first terminal via a resistor and is connected to the second terminal via a Zener diode and its base to the first terminal via a Diode is connected, furthermore a second transistor is provided of an opposite conductance as the first Transistor whose emitter is connected to the second terminal via a field winding of the generator and whose base is connected to the collector of the first transistor and its collector to the first terminal via the diode. Furthermore, a resistance track is provided through which the collector of the second transistor is connected to the second terminal is. The whole arrangement is such that when the output voltage of the generator is a predetermined value exceeds, the Zener diode is put into the conductive state and the current flowing through the field winding flows, is reduced o
Die Widerstandsbahn kann durch einen Widerstand gebildet werden, der zwischen dem Kollektor des zv/eiten Transistors und der zweiten Klemme geschaltet ist. Alternativ können aber auch die Merkmale dos svfeiten Transistors so gewähltThe resistance track can be formed by a resistor between the collector of the second transistor and the second terminal is switched. Alternatively, however, the characteristics of the single transistor can also be selected in this way
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werden, daß der Nebenschlußdurchgang durch den zweiten Transistor, wenn sich dieser im abgeschalteten Zustand befindet, die erforderliche Widerstandsbahn bildet.that the shunt passage through the second transistor when it is in the off state is located, forms the required resistance path.
In den beiliegenden Zeichnungen zeigen: ■ ·The attached drawings show: ■ ·
Fig. 1 ein Schaltungsschema, das ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt und die Fig. 1 is a circuit diagram illustrating an embodiment of the invention and the
Fig. 2 und 3 geeignete Arten von Halbleiterkristallen, die Teile der Schaltung bilden.Figures 2 and 3 show suitable types of semiconductor crystals forming part of the circuit.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist hier eine positive und eine negative Klemme 5, 7 zum 'Anschluß eines Gleichstrornausgangs eines Generators C vorgesehen, der eine Ijclastun^ 9 in Gestalt einer Batterie mit Strom versorgt. Die Klemmen 6, 7 sind untereinander über parallele Bahnen verbunden, von denen eine eine Diode 10 und einen Widerstand 11 in Reihe und die andere die Widerstände 12, 13 und 14 in Reihe enthält. Ferner ist ein Transistor 15 von der p-n-p-Art vorgesehen, dessen Emitter an die Klemme 6 über einen Widerstand 16 angeschlossen ist und mit einem veränderbaren Punkt auf dem Widerstand 13 über eine Zener-Diode 17 verbunden ist. Die Basis des Transistors 15 ist mit der Klemme 6 über die Diode 10 verbunden, während dessen Kollektor an die Basis eines Transistors 18 von einer n-p-n-Art angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors 18 ist über die Diode 10 mit der Klemme β verbunden und dessen Emitter ist an die Klemme 7 über eine Feldwindung 19 des Generators 8 angeschlossen.Referring to Fig. 1, there are positive and negative terminals 5, 7 for connecting a DC output a generator C is provided, which has an Ijclastun ^ 9 supplied with power in the form of a battery. The terminals 6, 7 are connected to each other via parallel lines, one of which has a diode 10 and a resistor 11 in series and the other the resistors 12, 13 and 14 in Row contains. Furthermore, a transistor 15 of the p-n-p type is provided, the emitter of which is connected to the terminal 6 via a Resistor 16 is connected and with a variable point on resistor 13 via a Zener diode 17 connected is. The base of the transistor 15 is connected to the terminal 6 via the diode 10, while its collector is connected to the base of a transistor 18 of an n-p-n type. The collector of transistor 18 is connected to the terminal β via the diode 10 and its emitter is connected to the terminal 7 via a field winding 19 of the generator 8 connected.
Die Betätigung der Schaltung ist folgende: wenn die Spannung an den Klemmen 6, 7 niedrig ist, wirken die Diode 10 und der Widerstand 11 als ein Spannungsteiler, sodaß die Kollektorspannung des Transistors 1G auf einem negativenThe operation of the circuit is as follows: when the voltage at terminals 6, 7 is low, the diode 10 works and the resistor 11 as a voltage divider, so that the collector voltage of the transistor 1G at a negative
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Potential mit Bezug auf die Emitterspannung des Transistors 15 gehalten wird. Hierdurch wird der Transistor 15 in dem leitenden Zustand gehalten und der Strom, der durch diesen fließt, hält den Transistor 18 eingeschaltet, sodaß der volle Strom durch die Windung 19 des Generators ΰ fHessen kann.Potential with respect to the emitter voltage of the transistor 15 is held. As a result, the transistor 15 is kept in the conductive state and the current flowing through it keeps the transistor 18 switched on, so that the full current through the winding 19 of the generator ΰ fHessen.
Wenn die Spannung an den Klemmen 6, 7 ansteigt, steigen auch die Spannungen an dem Widerstand 16 und an der Diode 10 an. Die bekannten Merkmale der Diode sind diejenigen, daß, wenn ein wesentlicher Strom durch die Diode fliesst, diese als ein konstanter und verhältnismäßig kleiner Widerstand wirkt. Die Transistoren 15 und 1C werden somit im leitenden Zustand aufrecht erhalten, -.renn die Spannung steigt. Indessen, wenn eine vorbestimnite Spannung erreicht ist, bricht die Zener-Diode I7 zusammen und die Emitterspannung des Transistors I5 wird dadurch konstant gehalten. Indessen steigt die ICoI lekt or spannung des Transistors 18 weiter an mit dem Ergebnis, daß der Transistor 15 abgeschaltet wird, und mit der nachfolgenden Wirkung, daß auch der Transistor 18 abgeschaltet wird. Der Viechsei von dem leitenden in den nichtleitenden Zustand isfe auf Grund der Rückkopplung zwischen den Transistoren ist sehr schnell.As the voltage on terminals 6, 7 increases, increase also the voltages at the resistor 16 and at the diode 10. The well-known features of the diode are those that when a substantial current flows through the diode, it acts as a constant and relatively small resistance works. The transistors 15 and 1C thus become maintained in the conductive state, -.renn the voltage increases. Meanwhile, when it reaches a predetermined tension is, the Zener diode I7 breaks down and the The emitter voltage of the transistor I5 becomes constant as a result held. Meanwhile, the ICoI reading voltage of the transistor increases 18 continues on with the result that transistor 15 is turned off, and with the following effect, that transistor 18 is also turned off. The animal changes from the conductive to the non-conductive state The reason the feedback between the transistors is very fast.
Der Zweck der Benutzung einer Diode anstelle eines Widerstandes ist folgender: wenn ein Widerstand benutzt würde, würde naoh Abschaltung des Transistors 18 dessen Kollektorspannung wesentlich erhöht. Indessen, wenn der Transistor 18' abgeschaltet ist, fällt der Strom, der durch die Diode fließt, ab und die Diode wirkt dann infolge ihrer Spannungsstromkurve so, daß ihr Widerstandswert verhält- : nismäSig hooh ist. Daher ist die Kollektorspannung am Transistor 18 nicht so hoch, als wenn ein Widerstand benutzt würde, der -einen konstanten Widerstandswert aufweist,The purpose of using a diode instead of a resistor is as follows: if a resistor were used, after switching off the transistor 18, its collector voltage would be significantly increased. Meanwhile, when transistor 18 'is off, the current flowing through the The diode flows off and the diode then acts as a result of its voltage current curve in such a way that its resistance value behaves: nism-like hooh is. Therefore the collector voltage is on Transistor 18 not as high as when using a resistor would, which -has a constant resistance value,
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U63304U63304
der gleich dem Widerstandswert der Diode ist, wenn der Strom durch diese fließt. Die Diode dient daher, um eine erforderliche positive Rückkopplung vorzusehen, wodurch der Wechsel der Kollektorspannung des Transistors 18 verhältnismäßig klein gehalten wird. Es kann festgestellt werden, daß das sehr wesentlich ist, da die Spannung, bei der die Transistoren in den leitenden Zustand versetzt werden, stark unterschiedlich ist von der Spannung, bei der sie in den nichtleitenden Zustand versetzt werden durch eine Spannung, die von dem Wechsel in der oben erwähnten Kollektorspannung abhängig ist, die infolgedessen so niedrig wie möglich aufrecht erhalten werden muss.which is equal to the resistance of the diode when the current flows through it. The diode therefore serves to provide the necessary positive feedback, thereby changing the collector voltage of the Transistor 18 is kept relatively small. It can be stated that this is very essential is, since the voltage at which the transistors are put into the conductive state, very different is of the voltage at which they are put into the non-conductive state by a voltage, which depends on the change in the above-mentioned collector voltage, which is consequently so low must be maintained as possible.
Die Transistoren 15 und 18 können in einem einzigen Kristall, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, kombiniert werden. Der Kristall enthält zwei n-Scliichten 21 und 22, die durch eine p-Schicht 23 getrennt sind. Die Schicht 21 enthält eine weitere p-Schicht 24. Der Emitter, die Basis und der Kollektor von dem Transistor 18 werden durch die Schichten 22, 2J bzw. 21 gebildet, während der Emitter, die Basis und der Kollektor des Transistors 15 durch die Schichten 24, 21, 25 entsprechend gebildet werden.The transistors 15 and 18 can be used in a single Crystal as shown in Fig. 2 can be combined. The crystal contains two n-layers 21 and 22, which are separated by a p-layer 23. The layer 21 contains another p-layer 24. The emitter, the Base and collector of transistor 18 are formed by layers 22, 2J and 21 respectively, while the emitter, base and collector of transistor 15 through layers 24, 21, 25, respectively are formed.
Obwohl eine getrennte Diode benutzt werden kann, wird vorzugsweise die Diode mit dem Kristall kombiniert. Pur diesen Fall wird eine extra-p-Schicht 25 auf der Schicht 21 gebildet, wobei die Diode aus den Schichten 25 und gebildet wird.Although a separate diode can be used, it is preferred to combine the diode with the crystal. Pure this case becomes an extra p-layer 25 on top of the layer 21, the diode being formed from layers 25 and.
Die Widerstandskette 12, 13, 14 gestattet die Abstimmung der Spannung, an der die Regelung beginnt. Dartiber hinaus kann bei Benutzung des einen von den Widerständen 12, als Einrichtung, deren Widerstandswert im wesentlichen temperaturempfindlich ist, eine automatische Temperaturkompensation erhalten werden. The resistor chain 12, 13, 14 allows voting the voltage at which regulation begins. In addition, when using one of the resistors 12, as a device whose resistance value is substantially temperature sensitive, automatic temperature compensation can be obtained.
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H63304H63304
ES kann festgestellt werden, daß es wesentlich Ist, daß eine Widerstandsbahn durch die Diode 10 zu der Klemme 7 gebildet wird, wenn der Transistor 18 abgeschaltet ist. Indessen, vorausgesetzt, daß der Nebenschlußströni diirch den Transistor 18 hoch genug ist, um die erforderliche Widerstandsbahn vorzusehen, Ijrann der Widerstand 11 auch fortgelassen werden.It can be stated that it is essential that a resistance path through the diode 10 to the Terminal 7 is formed when transistor 18 is turned off is. However, provided that the shunt stream diirch transistor 18 is high enough to provide the required resistance path, Ijrann the resistor 11 can also be omitted.
Patentansprüche:Patent claims:
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Claims (7)
dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (15* 18)
und die Diode (10) aus einem Halbleiter-Kristall gebildet werden.5. Voltage regulator naoh one of claims 1 Ms ρ,
characterized in that the transistors (15 * 18)
and the diode (10) are formed from a semiconductor crystal.
dadurch gekennzeichnet, daß eine Widerstandskette (12, 15» 1^·) zwischen der ersten und der zweiten Klemme6. Voltage regulator according to one.der claims 1 to 5 #
characterized in that a resistor chain (12, 15 »1 ^ ·) between the first and the second terminal
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