DE1513214C - Schaltungsanordnung zur automatischen Anpassung eines Verbrauchers an unterschied liehe Speisegleichspannungen - Google Patents

Description

Verbraucher, die zum Betrieb an unterschiedlichen Speisespannungen bestimmt sind, beispielsweise zum Betrieb in Kraftfahrzeugen mit 12-V- oder 6-V-Batterie, besitzen gewöhnlich einen von Hand zu betätigenden Umschalter. Dabei besteht die Gefahr, daß beim Übergang von der niedrigen zur höheren Speisespannung das Umschalten vergessen und der Verbraucher beschädigt oder zerstört wird.

Diese Gefahr kann vermieden werden, wenn man das. Gerät an einer der bekannten Stabilisierungsschaltungen (deutsche Patentschriften 892 624 und 900 718) betreibt, die aus einer schwankenden bzw. unterschiedlichen Eingangsspannung eine konstante Ausgangsspannung erzeugen. Derartige Schaltungen sind jedoch relativ aufwendig. Insbesondere müssen in der Endstufe teuere Bauelemente eingesetzt werden, beispielsweise bei getasteter Regelung Transistoren, die große Ströme aushalten, oder bei stetiger Regelung Transistoren, die relativ große Leistungen aufzunehmen in der Lage sind.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Schaltungsanordnung anzugeben, welche die Umschaltung von der einen auf eine andere Speisegleichspannung mit minimalem Aufwand an Bauteilen und automatisch vornimmt. Auf die Regelcharakteristik, welche die bekannten Stabilisierungsschaltungen besitzen, soll dabei bewußt verzichtet werden.

Die Anpassung des Verbrauchers an die unterschiedlichen Speisegleichspannungen erfolgt in bekannter Weise dadurch, daß der Verbraucher bei der kleineren Speisegleichspannung direkt gespeist wird und daß bei der größeren Speisegleichspannung ein Vorwiderstand in die Speiseleitung eingeschaltet wird, so daß an ihm die Differenz zwischen der größeren und der kleineren Speisegleichspannung abfällt. Der Verbraucher muß dabei selbstverständlich für die kleinere Speisegleichspannung ausgelegt sein.

Aus der französischen Patentschrift 1260139 ist es bekannt, einen in der Speisezuleitung eines Verbrauchers liegenden Vorwiderstand mittels eines Transistors kurzzuschließen. Die weiteren Schaltelemente sind dabei so angeordnet, daß kurzzeitige Überspannungsimpulse unterdrückt und vom Verbraucher ferngehalten werden. Eine dauernde Herabsetzung der Speisespannung ist jedoch mit dieser bekannten Schaltung nicht möglich, da die Schaltung bei dauernder Überspannung wie ein Wagnerscher Hammer zu schwingen beginnt. Diese Schaltung ist daher, da sie selbst der Lösung einer anderen Aufgabe dient, zur Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems nicht geeignet.

Die Erfindung zieht sich vielmehr auf eine Schaltungsanordnung zur automatischen Anpassung eines Verbrauchers an zwei unterschiedliche Speisegleichspannungen, die bei der niedrigen Speisegleichspannung einen Vorwiderstand in der Speisezuleitung mittels eines Transistors kurzschließt und bei einer höheren Speisegleichspannung diesen Widerstand freigibt.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß dem Vorwiderstand ein Schalttransistor so parallel geschaltet ist, daß dessen Kollektor mit dem Verbindungspunkt von Verbraucher und Vorwiderstand und dessen Emitter mit dem anderen Anschluß des Vorwiderstandes verbunden ist, daß in an sich bekannter Weise ein Basiswiderstand zwischen die Basis des Schalttransistors und einen Pol der Speisegleichspannung geschaltet ist, daß die Kollektor-Emitter-Strecke eines Treibertransistors der Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors parallel geschaltet ist und daß in der Basiszuleitung des Treibertransistors die Reihenschaltung einer Zenerdiode mit einem Widerstand liegt, deren Abbruchspannung zwischen dem niedrigen und dem höheren Wert der Speisegleichspannung liegt.

Aus dem ferneren Stand der Technik ist noch das selbsttätige Ein- und Ausschalten von Zusatzverbrauchern an sich bekannt (deutsche Auslegeschrift 1159 081). Schließlich gehört auch eine Strombegrenzungsschaltung zum Stand der Technik (deutsche Patentschrift 945 333), die einen Verbraucher abschaltet, wenn in einem zweiten Verbraucher ein Strom eingeschaltet worden ist, der zusammen mit dem Strom des ersten Verbrauchers einen Grenzstrom übersteigt. Offensichtlich stehen diese Probleme aber nur in einem allgemeinen Zusammenhang mit der Erfindung.

so Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltung soll nun an Hand der in der Zeichnung dargestellten Figur erläutert werden. Die einzelnen Bauelemente sind in der Figur nach der Lehre der Patentansprüche zusammengeschaltet, so daß auf as eine Wiederholende Schaltungsbeschreibung verzichtet werden kann. Die Abbruchspannung der Zenerdiode Z ist so gewählt, daß sie zwischen den beiden möglichen Speisegleichspannungen liegt Wenn die niedrigere der beiden möglichen Speisegleichspannungen an der Schaltungsanordnung liegt, bleiben demzufolge die Zenerdiode stromlos und der Treibertransistor T_T gesperrt. Durch den Widerstand R_B fließt Strom in die Basis des Schalttransistors T₈ und macht diesen leitend, so daß er den Vorwiderstand R_v kurzschließt.

, Vernachlässigt man die Sättigungsspannung des Schalttransistors T₅, so liegt die volle Speisegleichspannung am Verbraucher Nf· Beim Anschluß an die größere der beiden möglichen Speisegleicnspannungen fließt über den Widerstand R_z und die Zenerdiode Z Strom in die Basis des Treibertransistors T_T. Dieser, wird leitend und schließt die Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors T₃ kurz, so daß dieser.' gesperrt wird und der Strom durch den Verbraucher M seinen Weg über den Vorwiderstand R_v nehmen muß. Bei richtiger Wahl dieses Widerstandes liegt dann am Verbraucher M wiederum die kleinere der beiden möglichen Speisegleichspannungen, für die er ausgelegt ist. . .

Damit beim langsamen Übergang von einer Speisegleichspannung auf die andere, beispielsweise beim langsamen Entladen einer Batterie, während des Umschaltvorganges keine unzulässig hohe Verlustleistung im Endtransistor auftritt, ist nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ein Rückkoppelwiderstand R_R zwischen den Kollektor des Schalttransistors T₈ und die Basis des Treibertransistors T_T geschaltet. Dies verleiht der Einrichtung eine Hysterese, d.h.,-beim Übergang von der höheren zur niedrigeren Speisegleichspannung eifolgt die Umschaltung sprunghaft. Die Gleichspannung dieses Umschaltpunktes ist etwas niedriger als die Gleichspannung des Umschaltpunktes, der beim langsamen Übergang von der niedrigen zur höheren Speisegleichspannung auftritt. Der Rückkoppelwiderstand R _R kann entfallen, wenn eine Speisegleichspannung in der Nähe des Umschaltpunktes nicht vorkommt. Zur Herabsetzung der Verlustleistung im

Widerstand R_B öder zur Anpassung der Schaltungsanordnung an Verbraucher mit größerer Leistungsaufnahme ist es nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung' möglich, in an sich bekannter Weise den Schalttransistor T_s durch die Kaskadenschaltung mehrerer Transistoren (Darlington-Schaltung) zu ersetzen.

Durch sinngemäße mehrfache Anwendung der erfincungsgemäßen Schaltungsanordnung ist eine Umschaltung auf mehr als zwei Speisespannungen möglich.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ⁷ 1. Schaltungsanordnung zur automatischen Anpassung eines Verbrauchers an zwei unterschiedliehe Speisegleichspannungen, die bei der niedrigen Speisegleichspannung einen Vorwiderstand in der Speisezuleitung mittels eines Transistors kurzschließt und bei einer höheren Speisegleichspannpng diesen Widerstand freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vorwiderstand (Ry) ein Schalttransistor (T_s) so parallel geschaltet ist, daß dessen Kollektor mit dem Verbindungspunkt von Verbraucher und Vorwiderstand (R_v) und dessen Emitter mit dem anderen Anschluß des Vorwiderstandes (Ry) verbunden ist, daß ein Basis-Widerstand (Ä_B) zwischen die Basis des Schalttransistors (T_s). und einen Pol der Speisegleichspannung (IT) geschaltet ist, daß die KoUektor-Emitter-Strecke eines Treibertransistors (Tj) der Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors (T_s) parallel geschaltet ist und daß in der Basiszuleitung des Treibertransistors (T₇-) die Reihenschaltung einer Zenerdiode (Z) mit einem Widerstand (R₂) liegt, deren Abbruchspannung zwischen dem niedrigen und dem höheren Wert der Speisegleichspannung liegt.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Rückkoppelwiderstand (R_R) zwischen dem Kollektor des Schalttransistors (T_s) und der Basis des Treibertransistors
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalttransistor (T₅) durch eine Kaskadenschaltung zweier Transistoren (Darlington-Schaltung) ersetzt ist

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen