DE1513398A1 - Regulator for dynamo machines - Google Patents
Regulator for dynamo machinesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Dynamomasehinenregler für Spannung und Strom und insbesondere eine Schaltung mit Transistoren, welche einen Strom- und Spannungsbegrenzer umfaßt und gegen Kurzschlüsse abgesichert ist.The invention relates to dynamomotor voltage regulators and current and in particular a circuit with transistors which comprises a current and voltage limiter and against Short circuits is protected.
Ein anderes Ziel gemäß der Erfindung ist die Schaffung von Schaltungen, mit denen der Einfluß der Temperatur auf die Betriebsweise des Reglers verhindert werden kann.Another object according to the invention is to provide circuits with which the influence of temperature on the Operation of the controller can be prevented.
Die Erfindung bezieht sich gleichzeitig auf Vorkehrungen zum Erhalt von sehr raschen und wirksamen Transistorumschaltungen, welche eine besonders wirksame Betriebsweise des Reglers sicherstellen.The invention also relates to provisions for obtaining very rapid and efficient transistor switching, which ensure particularly effective operation of the controller.
Die Schaltung gemäß der Erfindung, bei welcher der die Induktionswicklungen durchfließende Strom durch die Sperrung eines Ausgangstransistors unterdrückt ist, dessen Emitter-The circuit according to the invention, in which the current flowing through the induction windings through the blocking of an output transistor is suppressed whose emitter
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Hfc>U& Unterlagen (Art 7 § l Abs. 2 Nr. } Satz 3 dss Andeningsgee. v. 4.9.19C., Hfc> U & documents (Art 7 § l Abs. 2 Nr.} Sentence 3 dss Andeningsgee. V. 4.9. 19C .,
Kollektorkreis rait den Induktionswicklungen in Serie liegt, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrung durch den Emitter-Kollektoraungangsstroni einen S teuer transistors bewirkt wird, welcher durch den verstärkten Ausgangsntrom eines Hilfstransistors leitend gemacht ist, welcher mit seiner Basiselektrode an den Kollektor des Au g^ngstransistors und mit seinem Emitter an den Kollektor eines Zwischentransistors angeschlossen ist, welcher durch den Reglerstrom leitend ist, während der Hilfstransintor durch das Auftreten einer erhöhten Spannung an den Klemmen des Ausgangs transistors leitend gemacht ist, so daß der Reglerstrom und das gleichzeitige Auftreten einer erhöhten Spannung an den Klemmen der· Ausgangs transistors die Sperrung des Ausgangstransistors bin zur Beseitigung den Kurzschlusses bewirkt.Collector circuit rait the induction windings is in series, is characterized in that the blocking by the emitter-Kollektoraungangsstroni an expensive transistor is effected, which by the amplified output current of an auxiliary transistor is made conductive, which with its base electrode to the collector of the Au ^ ngstransistor and with its emitter is connected to the collector of an intermediate transistor, which is conductive through the regulator current, during the Auxiliary transintor due to the occurrence of increased voltage the terminals of the output transistor is made conductive, so that the regulator current and the simultaneous occurrence of an increased Voltage at the terminals of the · output transistor die Blocking of the output transistor to eliminate the short circuit causes.
Bei einer einfachen AusfUhrungsform gemäß der Erfindung wird die Verstärkung des Ausgangsstromes des Hilfstransistors mittels eines NPN-Transistors erhalten, dessen Basis und dessen Kollektor über zwischengeschaltete Widerstände an den Kollektor des Hilfstransistors bzw. an die Basis des Steuertransistors angeschlossen sind; außerdem wird die Spannungsschwelle, oberhalb derer die Spannung an den Klemmen des Ausgangstransistors den Hilfstransistor leitend macht, vorteilhafterweise durch eine Zener-Diode bestimmt, die in den den Emitter dieses Transistors mit dem Kollektor des Zwischentransistors verbindenden Kreis angeschlossen ist.In a simple embodiment according to the invention the amplification of the output current of the auxiliary transistor is obtained by means of an NPN transistor, its base and its Collector via interposed resistors to the collector of the auxiliary transistor or to the base of the control transistor are connected; in addition, the voltage threshold above which the voltage at the terminals of the output transistor makes the auxiliary transistor conductive, advantageously determined by a Zener diode, which is in the the emitter of this transistor with the collector of the intermediate transistor connecting circle is connected.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer rchematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is illustrated below with the aid of a schematic Drawing explained in more detail using an exemplary embodiment.
In der Zeichnung ist ein Ausgangstransistor T^ dargestellt, dessen Emitter-Kollektorkreis in Serie mit der Induktionswicklung I einer Dynamomaschine U und einem WiderstandIn the drawing, an output transistor T ^ is shown, the emitter-collector circuit of which is in series with the induction winding I of a dynamo U and a resistor
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geschaltet ist, an dessen Anschlußklemmen die Basiselektrode bzw. der Emitter eines Zwinchentransistors Tp angeschlossen sind, dessen Kollektor über eine Zener-Diode Z1 mit niedriger Spannung mit dem Emitter eines Hilfstransistors T, verbunden ist, dessen Basiselektrode über einen Schutzwiderstand rait dem Ausgang S des Transistors T1 und dessen Kollektor über Widerstünde R, und R4 mit der Basiselektrode eines NPN-Verstärkungstran^istors T. verbunden sind. Der Emitter des Transistors T. ist an Masse geschaltet, während dessen Kollektor über einen Widerstand R[- an die Basis einen Steuertransistors T1- angeschlossen ist, der vorgesehen ist, um über seinen Emitter-Kollektorkreir! auf das Potential der Basiselektrode des Ausgangntransistors T., einzuwirken.is connected, to whose terminals the base electrode or the emitter of a twin transistor Tp are connected, the collector of which is connected to the emitter of an auxiliary transistor T via a Zener diode Z 1 with low voltage, the base electrode of which is connected to the output S of via a protective resistor rait Transistor T 1 and its collector via resistors R, and R 4 with the base electrode of an NPN amplification transistor T. are connected. The emitter of the transistor T. is connected to ground, while its collector is connected via a resistor R [- to the base of a control transistor T 1 - which is provided to connect via its emitter-collector circuit! to act on the potential of the base electrode of the output transistor T.
Die Transistoren T1 bis T5 bilden mit der Zener-Diode Z1 zusammen eine Schutzeinrichtung, die den Betrieb des Reglers unterbindet, wenn gemeinsam ein Peglerstrom und eine erhöhte Spannung an den Klemmen des Ausgangstransistors T1 auftreten, was für den Fall, für den dieser Zustand aufrechterhalten wird, die Zerstörung dieses Transistors zur Folge hätte.The transistors T 1 to T 5 together with the Zener diode Z 1 form a protective device which prevents the operation of the controller if a level current and an increased voltage occur jointly at the terminals of the output transistor T 1 , which is the case for the this state is maintained, the destruction of this transistor would result.
Gemäß der Erfindung ist der Transistor T1 während des normalen Betriebes der Dynamomaschine leitend, während der Transistor T2 gesperrt ist, da der normalerweise fließende Emitterstrom des Transistors T1 zu klein ist, um den Emitter-Basis -Üb er gang des Transistors Tp in den leitfähigen Zustand zu bringen. Der Transistor T~ ist gleichfalls dadurch gesperrt, daß die Summe der Emitter-Kollektorspannung des Transistors T2 mit der Spannung an den Klemmen der Zener-Diode größer ist als die Summe der Emitter-Kollektorspannung des Transistors T1 zusammen mit der Spannung an den Klemmen des Widerstandes R1. Im Falle eines Kurzschlusses, welcher bei-According to the invention, the transistor T 1 is conductive during normal operation of the dynamo, while the transistor T 2 is blocked because the normally flowing emitter current of the transistor T 1 is too small to the emitter-base -Üb he transition of the transistor Tp in to bring the conductive state. The transistor T ~ is also blocked in that the sum of the emitter-collector voltage of the transistor T 2 with the voltage at the terminals of the Zener diode is greater than the sum of the emitter-collector voltage of the transistor T 1 together with the voltage at the terminals of resistance R 1 . In the event of a short circuit, which
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spielsweise dadurch hervorgerufen wird, daß die Anschlußklemme S an Masse gelegt ist, wird jede von der Dynamomaschine gelieferte Spannung an den Emitter-Kollektorkreis des Transistors T1 angelegt, was zur Folge hat, daß sich die oben angegebene Ungleichheit umkehrt und die Transistoren T« und T, leitend werden. Es fließt demzufolge ein Strom durch die Widerstände R, und R., der nach Erreichen der Basiselektrode des Transistors T. durch diesen Transistor verstärkt wird.und seinerseits den Transistor leitend macht, was zur Folge hat, daß der Transistor T1 bis zum Ende des Kurzschlusses gesperrt wird.For example, is caused by the fact that the terminal S is connected to ground, each voltage supplied by the dynamo is applied to the emitter-collector circuit of the transistor T 1 , with the result that the above-mentioned inequality is reversed and the transistors T «and T, become conductive. It flows accordingly, a current flows through the resistors R, and R., which wird.und amplified by transistor after reaching the base electrode of transistor T., in turn, renders the transistor conducting, with the result that the transistor T 1 to the end of the Short circuit is blocked.
Die Begrenzung der Stromstärke wird bei dem Regler gemäß der Erfindung mittels einer Diode, z.B. mittels der Siliziumdiode D1 erhalten, die mit der Basis des Transistors T,- verbunden ist und welche einen Strom durchläßt, wenn die Spannung an der unteren Klemme des Shuntwiderstandes Rg unter eine entsprechend dem Begrenzungswert gewählte Größe absinkt, wobei der Begrenzungswert durch die Stärke des von der Dynamomaschine gelieferten Stromes bestimmt ist; der Transistor T,-1 der dann leitend wird, sperrt den Transistor T1, was eine Verringerung des Stromes in der Induktionswicklung I und folglich eine Verringerung der Größe des von der Dynamomaschine U gelieferten Stromes zur Folge hat.The limitation of the current intensity is obtained in the regulator according to the invention by means of a diode, for example by means of the silicon diode D 1 , which is connected to the base of the transistor T, and which allows a current to pass when the voltage at the lower terminal of the shunt resistor Rg falls below a value selected in accordance with the limit value, the limit value being determined by the strength of the current supplied by the dynamo; the transistor T, -1, which then becomes conductive, blocks the transistor T 1 , which results in a reduction in the current in the induction winding I and consequently in a reduction in the magnitude of the current supplied by the dynamo U.
Gemäß einer vorteilhaften Besonderheit der Schaltung gemäß der Erfindung wird die Änderung der Emitter-Basisspannung des Transistors T5 in Abhängigkeit von der Temperatur durch einen Thermistor Th kompensiert, dessen Temperaturcharakteristik durch einen Serienwiderstand R7 und einen Parallelwiderstand Rg korrigiert ist; die Temperaturkompensation wird noch durch die Verwendung einer Germanuimdiode D„ verbessert, die parallel zu dem Thermistor geschaltet ist. Unter diesen Vor-According to an advantageous feature of the circuit according to the invention, the change in the emitter base voltage of the transistor T 5 as a function of the temperature is compensated by a thermistor Th whose temperature characteristic is corrected by a series resistor R 7 and a parallel resistor Rg; the temperature compensation is further improved by the use of a Germanuim diode D ", which is connected in parallel with the thermistor. Under these pro
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aussetzungen ist der Ausgangsstrom des Transistors T1- von der Temperatur und demzufolge auch von dem gewählten Strombegrenzungswert unabhängig.exposures is the output current of the transistor T 1 - independent of the temperature and consequently also of the selected current limit value.
Die Wirksamkeit des Reglers gemäß der Erfindung hängt vor allem von der Schnelligkeit der Zustandsänderungen der verschiedenen Transistoren und insbesondere von der Geschwindigkeit ab, mit der die Sperrung des Ausgangstransistors T1 erreicht werden kann. Zu diesem Zweck sieht die Erfindung, wie es in der Figur dargestellt ist, zum Verbinden der Basiselektrode des Transistors T. mit dem Kollektor des Transistors T^, welcher die Sperrung des Transistors T. über zwei zwischen zwei Punkte A und B in Serie eingeschaltete Dioden D, und D, steuereine Kapazität Cp vor, die parallel zu den Dioden zwischen den oben angegebenen Punkten eingefügt ist. Wenn der Transistor T1 leitend ist, was während des normalen Betriebes der Dynamomaschine der Fall ist, lädt sich die Kapazität G« auf eine Spannung auf, die durch die Summe der Spannungen an den Klemmen der Dioden D, und D. bestimmt ist; wenn demzufolge der Transistor Tc leitend wird, wird der Punkt A positiv, wobei zu dieser positiven Spannung vorteilhafterweise die an den Klemmen der Kapazität Cp auftretende Spannung hinzukommt, so daß die Basiselektrode des Transistors T1 an ein positives Potential gelegt wird, das größer als dasjenige seines Emitters ist, wodurch dieser Transistor völlig gesperrt wird.The effectiveness of the regulator according to the invention depends above all on the speed with which the state changes of the various transistors and in particular on the speed with which the blocking of the output transistor T 1 can be achieved. For this purpose, the invention provides, as shown in the figure, for connecting the base electrode of the transistor T. to the collector of the transistor T ^, which blocks the transistor T. via two diodes connected in series between two points A and B. D, and D, feed a capacitance Cp inserted in parallel with the diodes between the points given above. When the transistor T 1 is conductive, which is the case during normal operation of the dynamo, the capacitance G «is charged to a voltage which is determined by the sum of the voltages at the terminals of the diodes D and D; accordingly, when the transistor Tc becomes conductive, the point A becomes positive, the voltage occurring at the terminals of the capacitance Cp advantageously being added to this positive voltage, so that the base electrode of the transistor T 1 is connected to a positive potential which is greater than that of its emitter, whereby this transistor is completely blocked.
Durch eine geeignete Wahl der verwendeten Kapazität kann die Steuerung des Transistors T1 unabhängig von der Temperatur gemacht werden.By a suitable choice of the capacitance used, the control of the transistor T 1 can be made independent of the temperature.
Es wurden oben diejenigen Bauteile der in der Zeichnung gezeigten Schaltung erläutert, die für die Erfindung von besonderer Wichtigkeit sind; die anderen in der Zeichnung dargestellten Bauteile, d.h. die als Spannungsteiler oder alsThose components of the circuit shown in the drawing were explained above which are of particular importance for the invention Importance are; the other components shown in the drawing, i.e. those as voltage dividers or as
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Schutz- oder Vorspannwiderstände eingeschalteten Widerstände, der Kapazitäten und Filterdioden, die Batterie E, der Anlasser P und das Verbrauchernetz P, sind nicht im einzelnen beschrieben, da sie die in der Transistortechnik allgemein bekannten Eigenschaften besitzen oder da nie nur für eine besondere Anwendung des Dynamomaachinenreglers gemäß der Erfindung verwendet werden.Protective or bias resistors switched on resistors, the capacitors and filter diodes, the battery E, the starter P and the consumer network P are not described in detail, as they are generally known in transistor technology Have properties or there never only for a particular application of the dynamo machine regulator according to the invention be used.
Bei einer praktischen Au^fiihrungnform einer Schaltung gemäß der Erfindung hatten die in der Zeichnung bezeichneten Bauteile folgende Kennwerte:In a practical embodiment of a circuit according to FIG According to the invention, the components identified in the drawing had the following characteristics:
2φ
2
R0 Shunt von 400 mV zur StrombegrenzungR 0 shunt of 400 mV for current limitation
90S842/058390S842 / 0583
R15• ~
R 15
Es wird bemerkt, daß die beschriebenen Bauelemente durch elektronische äquivalente Bauelemente, welche die gleichen Aufgaben erfüllen, ernetzt werden können, und daß gegebenenfalls bei besonderen Anwendungen des Reglers zwei diener Bauelemente als überflüssig weggelassen werden können.It is noted that the components described can be replaced by electronic equivalent components which fulfill the same tasks, and that, if necessary, two components can be omitted as superfluous in special applications of the controller.
Patentansprüche 909842/0583 claims 909842/0583
Claims (1)
den Zustand gebracht wird.are connected, via which the control transistor (T 5 ) when both transistor stages (Tp un)
the state is brought.
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