DE1513420A1

DE1513420A1 - Spannungsreglerschaltung

Info

Publication number: DE1513420A1
Application number: DE19651513420
Authority: DE
Inventors: Seer Jun Harold George
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1964-09-14
Filing date: 1965-09-08
Publication date: 1969-12-04
Also published as: US3373344A; DE1513420B2; GB1110863A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine transistorierte Schaltungsanordnung zur Eegelung einer Spannung.

Bei dem normalen Betrieb einer Spannungsreglerschaltung zur Konstanthaltung der Ausgangsspannung einer Spannungsquelle steigt der Spannungsabfall an einem seriengeschalteten Transistor an, wenn die Spannung, von welcher die Reglerschaltung gespeist wird, ansteigt. Der Leistungsverbraueh in dem seriengeschalteten Transistor, welcher durch das Produkt der Spannung am Transistor und des Stromes durch den Transistor gegeben ist, steigt ebenfalls an, so daß der Transistor seine Temperatur erhöht. Man kann einen Ventilator oder eine gute Wärmeableitung oder beides zur Abführung einer ausreichenden Wärmemenge verwenden, so daß die Temperatur des Transistors keine gefährliche Grenze erreicht. Weiterhin muß die Belastbarkeit des serien-

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geschalteten Transistors so gewählt werden, daß er diejenige Wärmemenge abzuleiten vermag, welche ungünstigetenfalls in ihm entsteht.

Es ist nicht nur notwendig eine transietorierte Spannungsreglers chaltung der vorstehend beschriebenen Art gegen Überhitzung zu schützen, sondern es ist auch erwünscht, mit wirtschaftlich erträglichem Aufwand die in der ganzen Reglers chaltung entwickelte Wärme abzuleiten, wenn die Keglerschaltung innerhalb eines großen Bereichs ihrer Eingangsspannung arbeiten muß, ferner mit großer Länge der Zuleitungskabel arbeiten, muß und schließlich mit einer Fernablesung oder mit einer einstellbaren Ausgangsspannung ausgerüstet ist. Sie Erfindung bezieht sich nicht nur auf eine transistorierte Spannungsreglerschaltung, welche gegen übergroße Abweichungen der Eingangsspannung geschützt ist, sondern auch auf eine Spannungsreglerschaltung, welche innerhalb eines großen Bereichs der Eingangsspannung arbeiten kann und nur eine geringe Wärmeableitung erfordert.

Ein Merkmal der Erfindung besteht in der Benutzung einer Steuerschaltung zur Messung der Spannung saus schlage der Spannungsquelle. Die Steuerschaltung betätigt einen Schaltkreis zur Begrenzung des Stromflusses aus der Spannungsquelle an die Reglersohaltung, so daß Übergroße Stromflüsse es nicht erforderlich machen, übermäßige Wärmemengen, aus der Reglerschaltung abzuführen.

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Eine Ausführungsform der Erfindung sieht eine Spannungsregelung zur Erzeugung einer geregelten Gleichspannung aus einer Spannungsquelle mit einem Minimum von Wärmeentwicklung in der Spannungsreglerschaltung bei großen Abweichungen der Eingangsspannung vor. Sas System enthält eine Reglerschaltung, welche an die Spannungsquelle zur Herstellung einer geregelten Gleichspannung angeschlossen ist. Eine Steuerschaltung mißt die Spannungsabweichungen der Spannungsquelle und ein von dieser Steuerschaltung betätigter Schaltkreis begrenzt den Stromfluß aus der Spannungsquelle an die Reglerschaltung.

Gemäß einer Ausfuhrungsform dieser Erfindung wird ein Schalttransistor in einem Stromkreis mit dem Filterkondensator oder Speicherkondensator der Spannungsreglerschaltung gelegt, so daß der Ladestrom für den Speicherkondensator den Schalttransistor durchsetzt. Die Eingangsspannung für die Reglerschaltung wird von dem Speicherkondensator über einen Regeltransistor abgenommen. Es ist eine Sohaltung zur Messung der Abweichungen oder Ausschläge der zu regelnden Spannung vorgesehen, "welche ein Doppelweggleichrichter zur Steuerung des Sohalttransistors sein kann, so daß eine praktisch konstante Spannung am Speicherkondensator aufrechterhalten wird· Dies führt zu einem Spannungsabfall am Regeltransistor und dessen Erwärmung ist praktisch konstant und unabhängig von der Höhe der Speisespannung.

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Wenn die Verluste in dem Reglertransistor praktisch, konstant sind, kann ein Transistor (sowie eine Wärmeableitung und ein Ventilator falls erforderlich) ftir jede gewünschte und praktisch konstante Belastung gewählt werden und der Transistor und die für ihn vorgesehenen Kühlmittel brauchen nicht so groß zu sein, daß sie gelegentliche Überbelastungen wie in bekannten Schaltungsanordnungen ertragen. Dies führt zu gewissen Ersparnissen wie beispielsweise zu der Möglichkeit einen Transistor in der Eegieranordnung mit einer kleineren Nennleistung zu verwenden. Hierdurch werden auch die Einrichtungen zur Wärmeabführung, wie die Ventilatoren oder die Wärmeableitungen verkleinert oder ganz erspart. Da der maximale Spannungsabfall an dem Regeltransistor kleiner gehalten werden kann, als bei bekannten Schaltungen, kann ferner ein weniger kostspieliger Germaniumtransistor für niederige Spannungen als Regeltransistor verwendet werden, statt eines teureren Siliciumtransistors für höhere Spannungen. Dies verbilligt den Preis der ganzen Regelschaltung. Durch die Steuerschaltung wird der Schalttransistor entweder in sein Sättigungsgebiet gesteuert, in welchem sein Widerstand ein Minimum ist, oder vollständig gesperrt, wenn der Stromfluß durch den Transistor praktisch Null ist. Die in dem Schalttransistor verbrauchte Leistung ist also gering und die Nennleistung des Schalttransistors kann ebenfalls niederig sein.

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' Pig. 1 ist ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Spannungsreglerschaltang und

Pig. 2 und 3 sind Darstellungen des zeitlichen Verlaufs der Spannungen und Ströme in der Schaltung nach fig. 1 und dienen zur Erläuterung der Wirkungsweise dieser Schaltung.

In Fig. 1 wird die Primärwicklung eines Transformators mit Wechselstrom gespeist. Ein gewöhnlicher Doppelweggleichrichter 12 ist an die Sekundärwicklung dieses Transformators angeschlossen. An den Ausgangsklemmen 33 und 33* dieser Gleichrichter schaltung treten also Spannunga-^haltiwellen auf. Die negative Klemme der Gleichrichterschaltung ist mit dem Kollektor 18 eines Schalttransistors 20 verbunden, dessen Emitter 22 am Kollektor eines seriengeschalteten Eegeltransistora 26 liegt, welcher sich innerhalb des durch ein punktiertes Bechteck 14 umrandeten Eeglers 28 befindet. Der Emitter 30 des Regeltransistors 26 ist an die negative Ausgangsklemme 32 des Beglers angeschlossen. Diese Klemme 32 ist mit der einen Klemme einer Belastung 34 über eine Leitung 36 verbunden. Diese Leitung 36 kann wie durch eine teilweise punktierte Darstellung angedeutet ist, eine sehr große Länge haben. Die positive Klemme 33' des Gleichrichters 12 ist über eine Leitung 38 an die positive I Ausgangsklemme des Eeglers 28 angeschlossen. Diese positive Klemme 40 liegt an der anderen Klemme der Belastung 34 über eine Leitung 42, welche ebenfalls verhältnismäßig lang sein kann. Ein Speicherkondensator 44 ist zwischen dem Kollektor

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des Hegeltransistors 26 und der Leitung 38 vorhanden· Sa ein großer veränderlicher Strom in den.langen Leitungen 36 und 42 fließen kann, ist die Spannung an den Ausgangsklemmen 32 und des Reglers 28 von der an der Belastung 34 liegenden Spannung wegen des Spannungsabfalls in den Leitungen 36 und 42 möglicherweise verhältnismäßig stark verschieden. Die einem Regelverstärker 46 innerhall) des Spannungsreglers 28 zugeführte Spannung wird von den Klemmen der Belastung 34 über getrennte Reglerleitungen 48 abgenommen. Ba der Strom in den Reglerleitungen 48, welche ebenfalls lang sind und daher ebenfalls durch punktierte Linien dargestellt sind, nur gering ist, liegt am Regelverstärker 46 eine mit der Spannung an der Belastung 34 gut übereinstimmende Spannung. Die dem Verstärker 46 zugeführte Spannung kann auch noch mittels eines Potentiometers 50 geregelt werden. Der der Basiselektrode des Regeltransietors 26 durch den Regelverstärker 46 zugeführte Strom hat eine solche Größe, daß die Spannung an der Belastung 34 unabhängig von dem Spannungsabfall in den langen Leitungen den gewünschten Wert hat. Wenn, wie üblich, die negative Klemme des Gleichrichters unmittelbar mit dem Kollektor 24 des Regeltransietors verbunden werden würde, so würde die Spannung an dem Speicherkondeneator 44 bei einem Ansteigen der Spannung zwischen der positiven und negativen Ausgangsklemme des Gleichrichters 12 ansteigen· TTm die Spannung an der Belastung 34 konstant zu halten, muß der Regeltransistor 26 eine erhebliche Leistung vernichten, wenn

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die Spannung des Gleichrichters steigt oder die Ausgangsspannung des Reglers sinkt. Das Problem wird bei einem weiten Bereich der vom Gleichrichter 12 gelieferten Eingangsspannung noch schwieriger. Dies erfordert einen großen und teuren Eegeltransistor oder eine große wärmeableitung oder einen großen Ventilator oder beides. Jedoch werden gemäß der Erfindung Mittel vorgesehen, um die Spannung am Kondensator 44 und am Begier praktisch unabhängig von den Ausschlägen der Spannung an der Ausgangsseite des Gleichrichters 12 konstant zu halten. Diese Mittel enthalten den Schalttransistor 20 und ferner eine Schaltung, die auf die Eingangsspannung vom Gleichrichter 12 anspricht und den Schalttransistor 20 regelt.

Fig. 1 zeigt einen als Vorregler wirkenden Schaltkreis, der einen Transistor 66 enthält. Dieser Iransietor 86 ist eine Emitter-Folgeschaltung, welche den Transistor 20 steuert, der in Reihe zwischen der Ausgangsklemme 33 des Gleichrichters 12 und der Eingangsklemme 41 des Reglers 28 liegt. Wie Fig. 1 erkennen läßt, sind die Kollektoren der Transistoren 20 und 86 an die 'Gleichrichterausgangsklemme 33 angeschlossen und die Emitterelektrode des Transistors 86 mit der Basiselektrode des Schalttransistors 20 verbunden. Die Basiselektrode des Schalttranslators 20 ist ferner aber eine Diode 84 mit der Basis des Transistors 86 verbunden und beide Basiselektroden sind aber Widerstände 82 und 78 an die negative Klemme 56 einer als Hilfsgerät dienenden Gleichspannungsquelle 52 angeschlossen·

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Die Spannungsquelle 52 ist zwar als selbständige Spannungsquelle dargestellt, kann jedoch auch, durch einen Doppelweggleichrichter oder durch einen Spannungsverdoppler gebildet werden. Die Spannungsquelle 52 kann von einer zusätzlichen Wicklung des Transformators 10 gespeist werden. Die Ausgangsspannung der Spannungsquelle 52 an ihren Ausgangsklemmen 54 und 56 kann eine gefilterte Gleichspannung von etwa dem doppelten des Effektivwertes der Spannungs--halbwellen an der Ausgangsseite des Gleichrichters 12 sein. Der Hilfsspannungsquelle 52 ist mit der Ausgangsklemme 33 des Gleichrichters 12 verbunden. Die Hilfsspannungsquelle liefert an den Transistor 86 einen Basisstrom,· welcher höher ist als der bei maximalem Kollektorstrom zur Sättigung erforderliche Wert. Der Stromfluß durch den Basis-Emitterkreis des Transistors 86 leitet den Strom zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 20 ein und ist so groß, daß der Transistor 20 in seine Sättigung gesteuert wird. Unter diesen Umständen wird die Spannung des Gleichrichters 12 unmittelbar dem Regler 28 zugeführt und der Strom dieses Gleichrichters kann den Speicherkondensator 44 aufladen.

Die Fig. 2 zeigt als Halbwellen 16 die negative Ausgangsspannung des Doppelweggleichrichters 12 an der Ausgangsklemme 33 relativ zum Potential der positiven Leitung 38. Die Kurve 98 zeigt die negative Spannungsdifferenz zwischen dem Bezugspotential der Leitung 38 und der geregelten Gleich-

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spannung an der Ausgangsklemme 32 des Serienreglers. Die Kurve 96 zeigt die Spannungsdifferenz am Speicherkondensator 44· Diese Spannung ist normalerweise größer als die geregelte Ausgangsspannung an der Klemme 32, welche durch die Kurve 98 wiedergegeben wird und zwar wegen des Spannungsabfalls an dem in Serie liegenden Regeltransistors 26. Die Kurven 100 in Fig. zeigen den Stromfluß vom Gleichrichter 12 in den Speicherkondensator 44. Dieser Stromfluß würde normalerweise stattfinden, Λ wenn die Spannung des Gleichrichters größer wird als diejenige am Kondensator. Die ansteigenden Teile der Kurve 96'bedeuten eine Zunahme der Kondensatorspannung infolge dieses Stromflusses vom Gleichrichter. Die abfallenden Teile der Kurve 96 bedeuten eine Entladung des Kondensators aber die Belastung, wobei natürlich die Spannung am Kondensator wieder sinkt. Da die Kurve 96 auch die Spannung an der Eingangsklemme 41 angibt, zeigt sie an, daß der Regler 28 eine verhältnismäßig gleichmäßige Eingangsspannung empfängt, solange wie die Gleichrichterspannung, welche durch die Kurven 16 wiedergegeben wird, nicht innerhalb eines weiten Bereiches schwankt.

Um den Regeltransistor 26 innerhalb eines weiten Bereiches der Eingangsspannung arbeiten zu lassen, werden die Schalttransistoren 20 und 86 durch eine Schaltung gesteuert, welche die Ausgangsklemme 32 des Reglers mit der Ausgangsklemme 33 des Gleichrichters 12 verbindet. Diese Steuerschaltung enthält eine Reihe von seriengeschalteten Dioden 58 bis 64, welche

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alle die gleiche Durchlaßrichtung besitzen und wobei die Kathode der ersten Diode 58 mit dem Kollektor 18 des Schalttransistors 20 und mit der positiven Klemme 54 der Spannungsquelle 52 verbunden ist. Die Anode der letzten Diode 64 ist über ein RC-GIied 66 mit der Basis eines dritten Transistors 68 verbunden. Das RO-GrIied 66 enthält zwei parallele Zweige, von denen der eine ein Widerstand 70 ist und der andere die Reihenschaltung eines zweiten Widerstandes 72 und eines Kondensators 74. Die Basis des dritten Transistors 68 ist mit der positiven Leitung Über einen dritten Widerstand 76 verbunden. Die negative Klemme 56 der Spannungsquelle 52 ist mit dem Kollektor des dritten Transistors 68 über einen vierten Widerstand 78 verbunden. Der Emitter des dritten Transistors 68 ist an die Kathode einer Diode 80 angeschlossen, deren Anode mit der Basis des Transistors 68 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 68 ist ferner mit der negativen Ausgangskiemme 32 des Reglers 28 verbunden. Der Kollektor des Transistors 68 ist Über einen fünften Widerstand 82 an die Anode einer Diode 84 angeschlossen, deren Kathode mit der Basis des Schalttransistors 20 verbunden ist. Die Anode der Diode 84 ist ebenfalls mit der Basis eines vierten Transistors 86 verbunden und über ein zweites RC-GIied 88 mit der Anode einer Diode 90, deren Kathode mit dem Kollektor 18 des Schalttransistors 20 verbunden ist. Das zweite RC-Glied 88 enthält einen dritten Kondensator 92 und einen sechsten

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Widerstand 94 parallel zueinander. Der Kollektor des vierten Transistors 86 ist an den Kollektor des Schalttransistors 20 angeschlossen.

Der Schalttransistor 20 ist gesättigt, wenn die Differenz zwischen der Spannung an der Spannungsquelle 12 und der Ausgangsspannung des Reglers kleiner als ein kritischer Wert ist. Dieser kritische Spannungswert ist diejenige Spannung, welche erforderlich ist, um Strom durch den Stromzweig von der Ausgangeklemme 32 des Spannungsreglers über die Emitter-Basisstrecke des Transistors 68, durch den Widerstand 70 und durch die vier Dioden 58 bis 64 in deren Durchlaßrichtung zu treiben. Diese kritische Spannung kann durch Änderung der Zahl und der Art der Dioden 58 bis 64 eingestellt werden. Die hier benutzten Dioden haben Stromschwellenwerte von je etwa 0,5 Volt in ihrer Durchlaßrichtung, so daß die kritische Spannung in dem oben angegebenen Kreis etwas über zwei Volt beträgt. Wenn kein Strom in dem angegebenen Kreise über die Dioden 58 bis 64 fließt, äk wird der Transistor 68 durch die seinem Emitter zugeführte negative Spannung gesperrt, da an dieser Emitterelektrode gegenüber der Basiselektrode von der Klemme 32 über die Leitung 38 und den Widerstand 76 eine negative Spannung gelegt wird. Die Diode 80, deren Spannungsabfall in der Vorwärtsrichtung etwa 0,5 Volt beträgt, begrenzt die Spannung zwischen

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dem Emitter und der Basiselektrode des Transistors 68 auf einen ungefährlichen Wert.

Wenn der Transistor 68 blockiert ist, fließt der Strom von der Hilfsspannungsquelle 52, d.h. von der Klemme 56 aber den Widerstand 78, den Widerstand 82, die Basis des Transistors 86, den Emitter dieses Transistors 86, die Basis des Transistors 20, den Emitter 22 und den Transistor 26, die Belastung 34, den Gleichrichter 12 und zurück zur positiven Klemme 54 der Hilfsspannungsquelle 52. Dieser Strom sättigt die Transistoren 86 und 20 und die Schaltung arbeitet so,wie oben an Hand der Fig. beschrieben.

Es ist erwünscht, den Transistor 26 innerhalb eines weiten Bereichs der Eingangsspannung arbeiten zu lassen und außerdem einen übermäßigen Wärmeverbrauch in dem Spannungsregler zu verhindern. Wenn also die Spannung der Klemme 33 den kritischen Spannungswert Über die Diodensteuerstrecke übersteigt, wird die Basiselektrode des Transistors 68 negativ gegenüber dem Emitter und die Basis-Emitterdiode des Transistors wird in der Vorwärtsrichtung vorgespannt. Der Strom fließt letzt durch die Basis-Emitterstreoke des Transistors 68 und zwischen den Klemmen 33 und 32. Dieser Strom ist groß genug, um den Transietor 68 zu sättigen, welcher die Basiselektroden der Transistoren 20 und 86 mit dem Potential der Ausgangsklemme 32 verbindet, welches positiv gegenüber der Eingangsklemme 41 ist,

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' mit der der Emitter des Transistors 20 verbunden ist. Hierdurch wird eine umgekehrte Vorspannung zwischen den Basiselektroden und den Emitterelektroden der Transistoren 20 und 86 erzeugt und diese Transistoren werden gesperrt. In diesem Punkt wird der !Ladestrom des Kondensators 44 unterbrochen.

In Pig. 2 und 3 ist die kritische Spannung durch die punktierten Linien 17 angedeutet. Die Fig. 3 bezieht sich auf denjenigen Betriebszustand der Schaltung nach Fig. 1, in welchem die Spannung des Gleichrichters 12 den kritischen Wert 17 überschreitet. Vor Erreichung dieses Zustandes arbeitet die Schaltung nach Fig. 1, wie es auch in Fig. 3 mitdargestellt ist, in der gleichen Weise, wie an Hand der Fig. 2 erläutert wurde. Dies bedeutet, daß die Ausgangsspannung an der Klemme vom Mullwert bis auf den kritischen Wert, der durch die linie angegeben ist, ansteigt, und daß die Transistoren 20 und 86 Strom führen. Wenn die Spannung den Spannungswert 96 des Kondensators 44 überschreitet, fließt der Strom 102 vom Gleichrichter 12 in den Kondensator 44 hinein, so daß dessen Spannung ansteigt. Wenn jedoch die Spannung der Ausgangsklemme 33 die kritische Spannung überschreitet, d.h. negativer wird als diese kritische Spannung, werden die Schalttransistoren 86 und 20 verriegelt, wie es oben beschrieben wurde und ein weiterer Gleichstrom zum Kondensator 44 wird ebenfalls unmöglich gemacht. Die oberen Teile der Kurven 16 in Fig. 3 stellen die

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übermäßigen Spannungserhöhungen der Ausgangsspannung an der Klemme 33 des Gleichrichters dar, jedoch können diese wegen der Verriegelung des Transistors 20 den Kondensator 44· nicht überladen, was einen übermäßigen Wärmeverbrauch des Reglertransistors 26 bedeuten würde.

Wenn die Spannung während jeder Halbwelle auf den kritischen Wert 17 zurückfällt, verschwindet der Strom durch die Dioden 68 bis 64 und die Basiselektrode des Transistors 68 wird gegenüber dem Emitter positiv, so daß also eine Sperrspannung entsteht und der Transistor 68 verriegelt wird. In diesem Augenblick werden seitens der Hilfsspannungequelle 52 die Transistoren 86 und 20 gesättigt und der Gleichrichterstrom fließt nun über den Transistor 20 in den Speicherkondensator 44,und zwar während derjenigen Zeit, in welcher die Gleichrichterspannung die Spannung am Kondensator überschreitet, wie es durch die Kurve 96 dargestellt ist. Dieeer Verlauf des Gleichrichterstromes ist in Fig. 3 durch die Kurven 104 veranschaulicht.

Bei abnehmender Amplitude kann die Gleichrichterspannung, wie durch die Kurve 16 veranschaulicht iet, bis auf einen Funkt abnehmen, in welchem praktisch kein Strom 104 fließt, wenn die Spannung der Impulse 16 kleiner wird als die Kondensatorspannung 96. Um einen Fluß des Aufladestromes während desjenigen Teils des Zyklus, in welchem die Spannung abnimmt,

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sicherzustellen, ist das EG-G-Iied 66 in Reihe mit den Dioden 58 bis 64 vorgesehen. Der Kondensator 74 in diesem RC-Glied lädt sich auf, wenn Strom ttber die Dioden 58 bis 64 fließt, d.h. während desjenigen Teiles des Gleichrichterimpulses, bei welchem der Schalttransistor 20 gesperrt ist und kein Aufladestrom zum Kondensator 44 fließt. Die in diesem Kondensator aufgebaute Spannung hat eine solche Richtung, daß die sich von der an den Dioden liegenden Spannung subtrahiert, so daß die kritische Spannung vergrößert wird und der Strom durch die Dioden bei einem höheren Spannungswert im Teil mit abnehmender Spannung des Zyklus des Impulses 16 unterbrochen wird, als wenn das RC-Glied 66 nicht vorhanden wäre.

Dieses RC-Glied 66 erhöht daher die kritische Spannung während der Amplitudenabnahme des Spannungsimpulses 16, bei welchem der Diodenstrom verschwindet. Wenn der Strom durch die Dioden 58 bis 64 verschwindet, wird der Schalttransistor 20 plötzlich gesättigt, wie es oben beschrieben ist und es fließt Ladestrom 104 in den Kondensator 44* Sobald jedoch Strom im Gleichrichterkreis fließt, fällt die Spannung des Impulses 16 ab, wie es durch den Teil 110 des Impulses 16 angedeutet ist. Wenn die Impulsspannung 16 auf einen Wert abgefallen ist, bei welcher dieser Impuls den Kondensator 44 nicht mehr aufladen kann, verschwindet der Ladestrom 104· Es treten also gemäß Pig. 3 zwei Impulse des Ladestromes 102 und 104 während

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jeder Halbwelle der Gleichrichterspannung 16 auf, wenn diese Grleichrichterimpulse genügend hoch sind.

Eine Überspannung 108 tritt infolge der Induktivität des Transformators 10 im Kreise des Gleichrichters 12 auf, wenn der Strom durch den Gleichrichter plötzlich zum Verschwinden gebracht wird. Diese Überspannung 108 kann so groß werden, daß die Reglerschaltung beschädigt wird. Zur Begrenzung dieser Überspannung dient das oben erwähnte RC-GIied 88. Der Strom zur Sperrung des Transistors 86 und des Schalttransistors 20 fließt in den Kondensator 92 des zweiten RO-Gliedes 88 hinein und die Spannung an diesem Kondensator baut sich innerhalb einer Zeitspanne auf, welche von der Zeitkonstante dieses RC-GIiedes 88 abhängt. Hierdurch wird die Sperrung der Transistoren 86 und 20 genügend verlangsamt, um die Überspannung 108 auf einen unschädlichen Wert zu begrenzen. Die Diode 90 hat den Zweck eine Verzögerung der Einschaltung des Transistors zu verhindern, so daß der Transistor 20 während des abfallenden Teiles des Spannungsimpulses 16 eingeschaltet wird, während der Impuls 16 noch oberhalb des Aufladewertes ist.

Wenn auch nur ein einziger Spannungsreglerkreis beschrieben worden ist, so erkennt man doch, daß innerhalb des Erfindungsgedankens eine Reihe von Abänderungen möglich sind. Beispielsweise ist kein Traneistor 86 erforderlich, wenn der Wert Beta

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* des Schalttransistors 20 genügend hoch ist. Ebenso können drei von den vier Dioden 58 bis 64 durch eine Zenerdiode ersetzt werden, wobei jedoch die vierte Diode beibehalten wird, um die Richtung des Stromflussea zu bestimmen. Die Zenerdiode und die vierte Diode liefern dann den erforderlichen SpannungsSchwellenwert. Die positive Klemme der Spannungsquelle 52 kann mit dem Emitter 18 des Transistors 20 statt mit dessen Kollektor verbunden werden. Ferner kann man in den beschriebenen Schaltungen auch npn-Iransistoren unter entsprechender Änderung der Schaltung verwenden, statt der in Mg. 1 veranschaulichten pnp-Transistören.

Die beschriebene Schaltungsanordnung erlaubt es die maximale Wärmeenergie, welche innerhalb eines transistorierten Netzanschlußgerätes, welches innerhalb eines weiten Bereichs seiner Eingangsspannung arbeitsfähig sein muß, in sehr wirtschaftlicher Weise zu verkleinern. Dies gelingt durch Aufrechterhaltung eines nahezu konstanten Spannungsabfalls an dem Serienregler unter allen Betriebsbedingungen. Die speziell dargestellte Steuermethode ist eine solche, in welcher die Ausgangsspannung des Vorreglers der geregelten Gleichspannung nachläuft.

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Claims

Patentansprüche

f~\ ·) Spannungsreglerschaltung zur Abnahme einer geregelten Grleichspannung von einer Spannungsquelle bei minimaler Wärmeerzeugung bei starken Schwankungen der Eingangsspannung, gekennzeichnet durch einen mit der Spannungsquelle verbundenen Reglerkreis zur Erzeugung einer geregelten Gleichspannung, durch eine Steuerschaltung zur Messung der SpannungsSchwankungen der Spannungsquelle und einen von der Steuerschaltung betätigten Schalterkreis zur Begrenzung des Stromflusses von der Spannungsquelle zur Reglerschaltung.
2.) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalterkreis einen Schalttransistor in Reihenschaltung zwischen der Spannungsquelle und der Reglerschaltung zur Abtrennung der Spannungsquelle von der Reglerschaltung während Spannungsabweichungen der Spannungsquelle, die einen vorgegebenen Wert übersteigen, enthält.
3.) Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerschaltung mit dem Schalttransistor verbunden und zwischen die Spannungsquelle und einen Punkt von praktisch festem Potential eingeschaltet ist,

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um Schwankungen der Spannung der Spannungsquelle zu messen und eine entsprechende Steuerung des Schalttransistors zu bewirken.
4.) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ReglerschaItung einen in Reihe mit der Spannungsquelle und einer Belastung liegenden Regeltransistor enthält, ferner einen an die Spannungsquelle zwischen « dem Regeltransistor und der Spannungsquelle angeschlossenen Speicherkondensator, wobei der Schalterkreis einen Schalttransistor in Reihe mit der Spannungequelle und dem Regeltransistor und zwischen dem Speicherkondensator und der Spannungsquelle enthält, und wobei ferner die Steuerschaltung zwischen der Spannungsquelle und einem Punkt von praktisch festem Potential liegt, um die Spannungsabweichungen der Spannungequelle zu messen und den Stromfluß von der Spannungsquelle über den Schalttransistor zum Speicherkondensator und zum Regeltraneistor zu begrenzen. Jk
5.) Schaltung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet , daß der Schalterkr eis den Schalttransietor in die Sättigung treibt, um einen Stroafluß aus der Spannungequelle sum Speicherkondenaator hervorzurufen, wobei di· Steuerschaltung mit dem Schalttransistor verbunden ist, um ihn während der Abweichungen, der Spannung der Spannungsquelle, welche einen vorgegebenen Wert überschreiten, zu sperren.

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6.) Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen Meßtransistor enthält, welcher zwischen die Spannungsquelle und die Ausgangsklemmen des Reglerkreises eingeschaltet ist und auf die Abweichungen der Spannung der Spannungsquelle anspricht, um den Schalttransistor zu sperren und eine übermäßige Aufladung des Speicherkondensators zu verhindern.
7·) Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Basis-Emitterstrecke des Meßtransistors in Reihe mit einem vorgegebenen festen Widerstand zwischen der Spannungsquelle und der Ausgangsseite der Regelschaltung liegt und daß die Emitterelektrode und die Kollektorelektrode des Meßtransistors in Reihe mit dem Sehalttransistor geschaltet sind, um den Schalttransistor zu verriegeln, wenn der Meßtransistor eingeschaltet wird.
8.) Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene feste Widerstand wenigstens eine Diode enthält, welche einen Stromdurchlaß in solcher Richtung besitzt, daß Strom durch den Meßtransistor zu dessen Aktivierung hindurchfließen kann.

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