DE1463304B2 - VOLTAGE REGULATOR FOR A SHUNT GENERATOR / WITH A POWER TRANSISTOR IN LINE WITH THE FIELD WINDING - Google Patents
VOLTAGE REGULATOR FOR A SHUNT GENERATOR / WITH A POWER TRANSISTOR IN LINE WITH THE FIELD WINDINGInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft einen Spannungsregler für stand mit einem konstanten Widerstandswert, derThe invention relates to a voltage regulator for stand with a constant resistance value, the
einen Nebenschlußgenerator (Gleichstromgenerator; gleich dem Widerstandswert der leitenden Diode ist,a shunt generator (DC generator; equals the resistance value of the conductive diode,
Wechsel- oder Drehstromgenerator mit nachgeschal- benutzt würde. Die Diode bewirkt also die erforder-AC or three-phase generator with downstream would be used. The diode thus causes the required
tetem Gleichrichter) mit einem in Reihe mit der liehe positive Rückkopplung und hält die Änderungtetem rectifier) with one in series with the borrowed positive feedback and keeps the change
Feldwicklung liegenden Leistungstransistor, einem 5 in der Kollektorspannung des LeistungstransistorsField winding lying power transistor, a 5 in the collector voltage of the power transistor
dazu komplementären, diesen steuernden Steuertran- verhältnismäßig klein. Der Unterschied der Span-Complementary to this, this controlling tax transfer is relatively small. The difference between the
sistor und einer Zenerdiode als Sollwertgeber sowie nung, bei der der Leistungstransistor leitend wird,sistor and a Zener diode as setpoint generator as well as voltage at which the power transistor becomes conductive,
mit einer Rückkopplung, die einen Oszillator-Schalt- gegenüber der Spannung, bei der er nichtleitend wird,with a feedback that switches an oscillator against the voltage at which it becomes non-conductive,
betrieb der Transistoren bewirkt. ist aber von der genannten Änderung der Kollektor-operation of the transistors causes. is, however, of the mentioned change in the collector
Es ist bekannt, in Spannungsreglern Transistoren io spannung abhängig, die infolgedessen so niedrig wieIt is known that voltage-dependent transistors in voltage regulators are as low as
zu verwenden. Dabei werden zwei verschiedenartige möglich gehalten werden muß.to use. Two different types must be kept possible.
Transistoren eingesetzt; beispielsweise wird ein p-n-p- In den Zeichnungen zeigtTransistors used; for example, a p-n-p- is shown in the drawings
Transistor über einen n-p-n-Transistor gesteuert. Fig. 1 ein Schaltungsschema, das ein Ausfüh-Transistor controlled by an n-p-n transistor. Fig. 1 is a circuit diagram showing an execution
Außerdem ist im Spannungsteilerkreis, der den rungsbeispiel der Erfindung darstellt, und dieIn addition, in the voltage divider circuit, which is the example of the invention, and the
Steuertransistor beeinflußt, eine Zenerdiode zwischen- 15 Fig. 2 eine geeignete Art von Halbleiterkristallen,Control transistor influences, a Zener diode between 15 Fig. 2 a suitable type of semiconductor crystals,
geschaltet (USA.-Patentschrift 2 892 143). die den Hauptteil der Schaltung bilden.switched (U.S. Patent 2,892,143). which form the main part of the circuit.
Bei einem weiteren bekannten Spannungsregler ist In Fig. 1 ist eine positive und eine negative der Emitter eines Leistungstransistors mit einer Aus- Klemme 6, 7 an dem Ausgang eines Gleichstromgangsklemme der Lichtmaschine über einen p-n- generators 8 angeschlossen, der eine Belastung 9 in Halbleiter verbunden (österreichische Patentschrift 20 Gestalt einer Batterie mit Strom versorgt. Die Klem-219 715). men 6, 7 sind untereinander über zwei parallele Lei-In another known voltage regulator, in FIG. 1 is a positive and a negative the emitter of a power transistor with an output terminal 6, 7 at the output of a DC input terminal connected to the alternator via a p-n generator 8, which has a load 9 in Semiconductor connected (Austrian patent specification 20 shape of a battery powered. The Klem-219 715). Men 6, 7 are connected to each other via two parallel lines
Bei diesen bekannten Spannungsreglern besteht der tungen verbunden, von denen die eine eine Diode 10In these known voltage regulators, the lines are connected, one of which is a diode 10
Nachteil, daß der Leistungstransistor hauptsächlich und einen Widerstand 11 in Reihe und die andereDisadvantage that the power transistor mainly and a resistor 11 in series and the other
in dem Ausmaß seiner Leitfähigkeit, d. h. stetig, ge- Widerstände 12,13 und 14 in Reihe enthält. Fernerto the extent of its conductivity, d. H. continuous, contains resistors 12, 13 and 14 in series. Further
steuert wird und solange er sich in leitendem Zu- 25 liegt der Emitter eines Steuertransistors 15 vomis controlled and as long as it is in the conductive supply 25 is the emitter of a control transistor 15 from
stand befindet als Verstärker wirkt, so daß dei p-n-p-Typ über einen Widerstand 16 an der Klemme 6stand is located acts as an amplifier, so that the p-n-p type via a resistor 16 at terminal 6
Energieverbrauch der Schaltung sehr hoch ist. und ist über eine Zenerdiode 17 mit einem veränder-Energy consumption of the circuit is very high. and is via a Zener diode 17 with a variable
Bei einer weiteren bekannten Schaltung für einen baren Abgriff auf dem Widerstand 13 verbunden. Die Spannungsregler sind zwei gleichartige Transistoren, Basis des Steuertransistors 15 ist mit der Klemme 6 nämlich ein von einer Zenerdiode beeinflußter Steuer- 30 über die Diode 10 verbunden, während dessen Koltransistor und ein in Reihe mit der Feldwicklung lektor an der Basis eines Leistungstransistors 18 vom liegender Leistungstransistor über einen Kondensator n-p-n-Typ liegt. Der Kollektor des Leistungstransirückgekoppelt, so daß der Leistungstransistor ent- stors 18 ist über die Diode 10 mit der Klemme 6 verweder vollständig leitend oder vollständig gesperrt ist bunden, und dessen Emitter ist an die Klemme 7 über (USA.-Patentschrift 2 992 381). Neben dem kompli- 35 eine Feldwicklung 19 des Generators 8 angeschlossen, zierten Aufbau dieser bekannten Schaltung weist der Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: bekannte Spannungsregler noch den Nachteil auf, wenn die Spannung an den Klemmen 6, 7 niedrig ist, daß dessen Schaltung nur außerordentlich schwierig wirken die Diode 10 und der Widerstand 11 als Spanzu einer Einheit zu integrieren ist. nungsteiler, so daß sich die Kollektorspannung desIn a further known circuit for a ble tap on the resistor 13 is connected. the Voltage regulators are two similar transistors, the base of the control transistor 15 is connected to terminal 6 namely, a control 30 influenced by a Zener diode is connected via the diode 10, while its Kol transistor and a lector in series with the field winding at the base of a power transistor 18 from lying power transistor over a capacitor n-p-n-type. The collector of the power transistor is fed back, so that the power transistor suppressor 18 is connected to the terminal 6 via the diode 10 is fully conductive or completely blocked, and its emitter is connected to terminal 7 (U.S. Patent 2,992,381). In addition to the compli- 35 a field winding 19 of the generator 8 is connected, The structure of this well-known circuit has the following characteristics: known voltage regulators still have the disadvantage when the voltage at terminals 6, 7 is low, that its circuit is extremely difficult, the diode 10 and the resistor 11 act as Spanzu to be integrated into a unit. voltage divider, so that the collector voltage of the
Ferner ist es bekannt, bei einem Transistor-Span- 40 Leistungstransistors 18 auf einem negativen PotentialIt is also known that in the case of a transistor span 40, the power transistor 18 is at a negative potential
nungsregler für einen Gleichstromgenerator die bei- mit Bezug auf die Emitterspannung des Steuertran-voltage regulator for a direct current generator which, with reference to the emitter voltage of the control
den Transistoren und die Hilfssteuerelektrode aus sistors 15 befindet. Hierdurch wird der Steuertran-the transistors and the auxiliary control electrode from sistor 15 is located. This will make the tax transfer
einem einzigen Halbleiterkristall herzustellen (öster- sistor 15 in dem leitenden Zustand gehalten, und derto produce a single semiconductor crystal (ster- sistor 15 kept in the conductive state, and the
reichische Patentschrift 214 529). Strom, der durch diesen fließt, hält den Leistungs-Reich patent specification 214 529). Current flowing through it keeps the power
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen 45 transistor 18 im eingeschalteten Zustande, so daß der
Spannungsregler der obigen Art zu schaffen, dessen volle Strom durch die Feldwicklung 19 des Genera-Aufbau
einfach ist und der in möglichst wenigen tors 8 fließt.
Arbeitsgängen herstellbar ist. Wenn die Spannung an den Klemmen 6, 7 ansteigt,The invention is based on the object of providing a 45 transistor 18 in the switched-on state so that the voltage regulator of the above type whose full current is simple through the field winding 19 of the generator structure and which flows in as few tor 8 as possible.
Operations can be produced. If the voltage at terminals 6, 7 increases,
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Feld- steigen auch die Spannungen an dem Widerstand 16 wicklung in den Emitterkreis des Leistungstransistors 50 und an der Diode 10 an. Die Diode wirkt bekanntlich geschaltet ist, daß die Rückkopplung der beiden als ein konstanter und verhältnismäßig kleiner WiderTransistoren über eine Diode erfolgt, die im Kollek- stand, wenn ein wesentlicher Strom durch sie fließt, torkreis des Leistungstransistors liegt, und daß beide Die Transistoren 15 und 18 -werden somit im leiten-Transistoren sowie die Diode eine integrierte Einheit den Zustand gehalten, obwohl die Spannung steigt, bilden. 55 Indessen wird die Zener-Diode 17 gezündet, wennThis object is achieved in that the field increases also the voltages at the resistor 16 winding in the emitter circuit of the power transistor 50 and at the diode 10. As is well known, the diode works is connected so that the feedback of the two takes place as a constant and relatively small resistance transistors via a diode, which is in the collector when a substantial current flows through it, gate circuit of the power transistor is, and that both the transistors 15 and 18 - are thus in the conducting transistors as well as the diode an integrated unit kept the state even though the voltage rises, form. 55 Meanwhile, the Zener diode 17 is ignited when
Die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen eine vorbestimmte Spannung erreicht ist, wonach dieThe particular advantages of the invention a predetermined tension is achieved, after which the
Spannungsreglers sind in der integrierten Bauweise Emitterspannung des Steuertransistors 15 konstantIn the integrated design, the voltage regulator emitter voltage of the control transistor 15 is constant
begründet, die durch die besondere Schaltung der gehalten wird. Nun steigt die Kollektorspannung desjustified, which is kept by the special circuit of the. Now the collector voltage of the increases
beiden komplementären Transistoren und der Diode Leistungstransistors 18 weiter an mit dem Ergebnis,two complementary transistors and the diode power transistor 18 continues with the result,
ermöglicht worden ist. 60 daß der Steuertransistor 15 abgeschaltet wird. Damithas been made possible. 60 that the control transistor 15 is turned off. In order to
Die Verwendung einer Diode an Stelle eines wird auch der Transistor 18 abgeschaltet. Das UmWiderstandes
bringt ferner bessere Regelungseigen- schalten der Transistoren 17,18 von dem leitenden
schäften mit sich. Wird der Leistungstransistor abge- in den nichtleitenden Zustand erfolgt auf Grund der
schaltet, so fällt der durch die Diode fließende Strom Rückkopplung durch die Diode 10 sehr schnell,
ab, und die Diode hat dann infolge ihrer Spannungs- 65 Die Transistoren 15 und 18 und die Diode 10 sind
stromkurve einen verhältnismäßig hohen Wider- gemäß Fig. 2 in einem einzigen Kristall vereinigt,
standswert. Daher ist die Kollektorspannung am Lei- Der Kristall enthält zwei n-Schichten 21,22, die durch
stungstransistor nicht so hoch, als wenn ein Wider- eine p-Schicht 23 getrennt sind. Die n-Schicht 21 ent-Using a diode in place of one also turns transistor 18 off. The UmWiderstandes also brings about better control intrinsic switching of the transistors 17, 18 from the conductive shafts. If the power transistor is switched to the non-conductive state due to the switching, the current flowing through the diode, feedback through the diode 10, falls very quickly,
65 The transistors 15 and 18 and the diode 10 are a relatively high resistance as shown in FIG. 2 combined in a single crystal. The crystal contains two n-layers 21, 22, which are not as high as if a p-layer 23 are separated by a power transistor. The n-layer 21
hält eine weitere p-Schicht 24. Der Emitter, die Basis lund der Kollektor des Leistungstransistors 18 sind [durch die Schichten 22, 23 bzw. 21 gebildet, während der Emitter, die Basis und der Kollektor des Steueritransistors 15 entsprechend durch die Schichten 24, 21 bzw. 23 gebildet sind.holds another p-layer 24. The emitter, the base and the collector of the power transistor 18 are [formed by layers 22, 23 and 21 respectively, while the emitter, the base and the collector of the control transistor 15 are correspondingly formed by layers 24, 21 and 23, respectively.
Die Diode 10 ist durch eine extra-p-Schicht 25 auf der Schicht 21 gebildet, so daß die Diode aus den Schichten 25 und 21 besteht.The diode 10 is formed by an extra-p-layer 25 on the layer 21, so that the diode from the Layers 25 and 21 consists.
Die Widerstandskette 12,13,14 gestattet ein Abstimmen der Spannung, bei der die Regelung beginnt. jDarüber hinaus kann bei Ausbildung eines der Widerstände 12,14 als temperaturempfindlicher Widerstand eine Temperaturkompensation erhalten werden.The resistor chain 12, 13, 14 allows tuning the voltage at which regulation begins. jIn addition, one of the resistances 12, 14 a temperature compensation can be obtained as a temperature-sensitive resistor.
Der Widerstandll kann fortgelassen werden, wenn der Leckstrom des Leistungstransistors 18 mindestens so groß ist wie der Leckstrom der Diode 10.The resistor 11 can be omitted if the leakage current of the power transistor 18 is at least is as large as the leakage current of the diode 10.
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