DE1513420B2 - Spannungsregeleinrichtung zur erzeugung einer geregelten gleichspannung mit einem schalttransistor und einem kontinuierlich gesteuerten stelltransistor - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Spannungsregeleinrich- Oszillator gesteuert werden, sondern entsprechend

tung zur Erzeugung einer geregelten Gleichspannung, einem Schwellwertkriterium nur dann gesperrt wer-

bei der eine Quelle pulsierender Gleichspannung über den, wenn eine Erhöhung der Eingangsspannung

einen Schalttransistor auf einen Siebkondensator und dies notwendig macht.

dieser über einen kontinuierlich gesteuerten Stell- 5 Diese Aufgabe wird bei einer Spannungsregelein-

transistor an die Ausgangsklemmen geschaltet ist und richtung der eingangs genannten Art erfmdungs-

die Steuerelektrode des Schalttransistors mit einer gemäß dadurch gelöst, daß die Fühlanordnung zum

Steuereinrichtung verbunden ist, die ihrerseits durch Schwellwertvergleich der Momentanspannungsdiffe-

eine an die mit dem Stelltransistor verbundene Aus- renz zwischen der Ausgangsgleichspannung und der

gangsklemme angeschlossene Fühlanordnung ge- ίο pulsierenden Gleichspannung außer an die erwähnte

steuert wird. Ausgangsklemme an die mit dem Kollektor des

Bei bekannten derartigen Schaltungen dient der Schalttransistors verbundene Ausgangsklemme der Schalttransistor zur Entlastung des kontinuierlich Spannungsquelle der pulsierenden Gleichspannung gesteuerten Stelltransistors. Im normalen Betrieb geschaltet ist und daß die Steuereinrichtung derart einer keinen zusätzlichen Schalttransistor aufweisen- 15 von der Fühlanordnung gesteuert ist, daß der Schaltden Spannungsregelschaltung steigt mit wachsender transistor dann eingeschaltet ist, wenn die Moment-Eingangsspannung der Spannungsabfall am Stell- anspannungsdifferenz unterhalb eines ersten vorbetransistor an, so daß die in diesem Stelltransistor stimmten Schwellwertes liegt, und gesperrt ist, wenn umgesetzte Leistung, die gleich dem Produkt des an sie einen zweiten vorbestimmten Schwellwert überihm liegenden Spannungsabfalls mit dem ihn durch- 20 schreitet. Die Fühlschaltung, welche die Spannungsfließenden Strom ist, entsprechend ansteigt und sich differenz zwischen dem Eingang und dem Ausgang dieser Transistor zunehmend erwärmt. Zur Abfüh- der Regelschaltung abfühlt, läßt sich wesentlich einrung dieser Wärme sind große Kühlflächen und ein fächer aufbauen als bei der bekannten Schaltung der Ventilator erforderlich: Dadurch ist ein erheblicher steuerbare Rechteckoszillator. Auch wird der Schalt-Raumbedarf bedingt. Außerdem muß der Stelltran- 25 transistor nicht ständig ein- und ausgeschaltet, sonsistor auch für die maximale Belastung ausreichend dein er wird praktisch statisch betrieben und nur dimensioniert sein, so daß ein relativ aufwendiger dann umgeschaltet, wenn die an der Fühlschaltung (leistungsstarker) Typ verwendet werden muß. anliegende Spannungsdifferenz bestimmte Schwell-

Eine starke Belastung des Stelltransistors läßt sich werte durchläuft. Diese Schwellwerte können beidadurch vermeiden, daß man ihm einen Schalttran- 30 spielsweise durch die Basis-Emitter-Schwellenspansistor vorschaltet, welcher auf einen Speicher- oder nung eines in der Fühlschaltung enthaltenen Tran-Siebkondensator arbeitet und dessen Einschaltzeiten sistors bestimmt werden.

vom Verhältnis der Eingangsspannung zur Ausgangs- In besonderer Ausgestaltung der Erfindung kann spannung der Regelschaltung bestimmt werden. Bei die Basis-Emitter-Strecke dieses Transistors in Reihe einer bekannten Schaltung wird der Schalttransistor 35 mit einer Impedanz, welche beispielsweise eine oder mit Hilfe einer relativ hochfrequenten Rechteckspan- mehrere Dioden enthält, zwischen der Ausgangsnung periodisch ein- und ausgeschaltet und das klemme der Spannungsregeleinrichtung und der Aus-Tastverhältnis der Rechteckschwingung wird in Ab- gangsklemme der Quelle der pulsierenden Gleichhängigkeit von den Spannungsverhältnissen so ver- spannung liegen, wobei die Emitter-Kollektor-Strecke ändert, daß der Schalttransistor bei höherer Ein- 40 dieses Transistors im Steuerkreis des Schalttransistors gangsspannung nur für kürzere Zeiträume, bei nied- angeordnet ist. Ferner kann insbesondere der Tranriger Eingangsspannung dagegen für längere Zeit- sistor der Fühlanordnung ein Teil eines Spannungsräume der Rechteckperiode geöffnet ist. Auf diese teilers sein, dessen Abgriff — gegebenenfalls über Weise entsteht an dem Speicherkondensator eine einen Verstärkertransistor — auf die Basis des bereits vorgeregelte Spannung, deren Welligkeit dann 45 Schalttransistors geführt ist. Das Über- oder Unterdurch die nachfolgende kontinuierlich arbeitende schreiten der Schwellwerte äußert sich durch einen Regelschaltung völlig ausgeglichen wird. Der kon- Übergang des Zustands des Transistors in dem tinuierlich arbeitende Stelltransistor dieser nachfol- Spannungsteiler zwischen dem leitenden und dem genden Regelschaltung arbeitet dabei mit praktisch gesperrten Zustand, wodurch sich das Spannungskonstanter Belastung und läßt sich dadurch wesent- 5° teilerverhältnis ändert und der Schalttransistor zum lieh günstiger dimensionieren, als es ohne Vorschal- Leiten gebracht oder gesperrt wird. Der eine Schwelltung des Schalttransistors möglich wäre. Die im wert läßt sich mit Hilfe der Reihenimpedanz der Schalttransistor umgesetzte Leistung ist relativ gering, Fühlanordnung, durch die Wahl der Anzahl der da sein Durchlaßwiderstand in der Sättigung recht Dioden, bestimmen, während der andere Schwellwert klein ist und bei genügend kurzen Umschaltzeiten 55 durch ein als Spannungsspeicher wirkendes RC-auch in diesen nur sehr wenig Energie umgesetzt Glied, welches zwischen diese Impedanz und die wird. Die bekannte Schaltung hat jedoch den Nach- Basis-Emitter-Strecke des Transistors der Fühlanteil, daß die zur Erzeugung der den Schalttransistor Ordnung eingefügt werden kann, bestimmt wird. Für ansteuernden Rechteckschwingung mit sich ändern- eine sichere Steuerung des Schalttransistors kann dem Tastverhältnis benötigte Schaltung relativ auf- 60 ferner eine Hilfsgleichspannungsquelle vorgesehen wendig ist. Außerdem arbeitet diese Steuerschal- sein, mit welcher der vorletzte den Schalttransistor tung ständig, auch wenn die Eingangsspannung der steuernde Spannungsteiler verbunden ist.
Spannungsregelschaltung keinen überhöhten Wert Fig. 1 ist ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen hat. Spannungsregeleinrichtung und

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der 65 F i g. 2 und 3 sind Darstellungen des zeitlichen VerVerbesserung der bekannten Spannungsregelschal- laufs der Spannungen und Ströme in der Schaltung tung. Insbesondere soll der Aufwand vermieden wer- nach F i g. 1 und dienen zur Erläuterung der Wirden, und der Schalttransistor soll nicht von einem kungsweise dieser Schaltung.

In Fig. 1 wird die Primärwicklung eines Transformators 10 mit Wechselstrom gespeist. Ein gewöhnlicher Doppelweggleichrichter 12 ist an die Sekundärwicklung dieses Transformators angeschlossen. An den Ausgangsklemmen 33 und 33' dieser Gleichrichterschaltung treten also Spannungshalbwellen auf. Die negative Klemme der Gleichrichterschaltung ist mit dem Kollektor 18 eines Schalttransistors 20 verbunden, dessen Emitter 22 am Kollektor eines seriengeschalteten Stelltransistors 26 liegt, welcher sich innerhalb der durch ein gestricheltes Rechteck 14 umrandeten Regeleinrichtung 28 befindet. Der Emitter 30 des Stelltransistors 26 ist an die negative Ausgangsklemme 32 der Regeleinrichtung 28 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 strichlierte Darstellung angedeutet ist, eine sehr große Länge haben. Die positive Klemme 33' des Gleichrichters 12 ist über eine Leitung 38 an die positive Ausgangsklemme der Regeleinrichtung 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 24 des Stelltransistors 26 und der Leitung 38 angeordnet. Da ein großer veränderlicher Strom in den langen Leitungen 36 und 42 fließen kann, ist die Spannung an den Ausgangsklemmen 32 und 40 der Regeleinrichtung 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 innerhalb der Regeleinrichtung 28 zugeführte Spannung wird von den Klemmen der Belastung 34 über getrennte Reglerleitungen 48 abgenommen. Da der Strom in den Reglerleitungen 48, welche ebenfalls lang sind und daher ebenfalls durch strichlierte 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 eingestellt werden. Der der Basiselektrode des Stelltransistors 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 12 unmittelbar mit dem Kollektor 24 des Stelltransistors verbunden werden würde, so würde die Spannung an dem Speicherkondensator 44 bei einem Ansteigen der Spannung zwischen der positiven und negativen Ausgangsklemme des Gleichrichters 12 ansteigen. Um die Spannung an der Belastung 34 konstant zu halten, muß der Stelltransistor 26 eine erhebliche Leistung verrichten, wenn 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 Stelltransistor mit großer Wärmeableitung oder einen großen Ventilator oder beides. Jedoch werden gemäß der Erfindung Mittel vorgesehen, um die Spannung am Kondensator 44 und am Regler 28 praktisch unabhängig von den Abweichungen der Spannung an der Ausgangsseite des Gleichrichters 12 konstant zu halten. Diese Mittel enthalten den Schalttransistor 20 und ferner eine Schaltungsanordnung, die auf die Eingangsspannung vom Gleichrichter 12 anspricht und den Schalttransistor 20 regelt.

F i g. 1 zeigt einen als Vorregler wirkenden Schaltkreis, der einen Transistor 86 enthält. Dieser Transistor 86 arbeitet in Emitter-Folgerschaltung, welche den Transistor 20 steuert, der in Reihe zwischen der Ausgangsklemme 33 des Gleichrichters 12 und der ίο Eingangsklemme 41 der Regeleinrichtung 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 Schalttransistors 20 ist ferner über eine Diode 84 mit der Basis des Transistors 86 verbunden und beide Basiselektroden sind über Widerstände 82 und 78 an die negative Klemme 56 einer eine Gleichspannung liefernden Hilfsspannungsquelle 52 angeschlossen.

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 Spannungshalbwellen an der Ausgangsseite des Gleichrichters 12 sein. Die 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 die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 85 leitet den Strom zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 20 ein und ist so groß, daß der Transistor 20 in eine Sättigung gesteuert wird. Unter diesen Umständen wird die Spannung des Gleichrichters 12 unmittelbar der Regeleinrichtung 28 zugeführt und der Strom dieses Gleichrichters kann den Speicherkondensator 44 aufladen.

Die F i g. 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 Gleichspannung 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 Stell transistors 26. Die Kurven 100 in F i g. 2 zeigen den Stromfluß vom Gleichrichter 12 in den Speicherkondensator 44. Dieser Stromfluß würde normalerweise stattfinden, 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 über die Belastung, wobei natürlich die Spannung am Kondensator wieder

sinkt. Da die Kurve 96 auch den Potentialverlauf an der Eingangsklemme 41 angibt, zeigt sie an, daß die Regeleinrichtung 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 Stelltransistor 26 innerhalb eines weiten Bereiches der Eingangsspannung arbeiten zu lassen, werden die Schalttransistoren 20 und 86 durch eine Schaltungsanordnung gesteuert, welche die Ausgangsklemme 32 des Reglers mit der Ausgangsklemme 33 des Gleichrichters 12 verbindet. Diese Steuereinrichtung enthält eine Reihe von seriengeschalteten Dioden 58 bis 64, welche alle die gleiche Durchlaßrichtung besitzen. Die Kathode der ersten Diode 58 ist mit dem Kollektor 18 des Schalttransistors 20 und mit der positiven Klemme 54 der Hilfsspannungsquelle 52 verbunden. Die Anode der letzten Diode 64 ist über ein ÄC-Glied 66 mit der Basis des Transistors 68 verbunden. Das 2?C-Glied 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 Hilfsspannungsquelle 52 ist mit dem Kollektor des Transistors 68 über einen vierten Widerstand 78 verbunden. Der Emitter des 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 Ausgangsklemme 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 weiteren Transistors 86 verbunden und über ein zweites .RC-Glied 88 mit der Anode einer Diode 90, deren Kathode mit dem Kollektor 18 des Schalttransistors 20 verbunden ist. Das zweite jRC-Glied 88 enthält einen dritten Kondensator 92 und einen sechsten Widerstand 94 parallel zueinander. Der Kollektor des 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 zwischen 33 und 32 kritischer Wert ist. Dieser kritische Spannungswert ist diejenige Spannung, welche erforderlich ist, um Strom durch den Stromzweig von der Ausgangsklemme 32 des Spannungsreglers über die Emitter-Basis-Strecke 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, wird der Transistor 68 durch die seinem Emitter zugeführte negative Spannung gesperrt, da an dieser Emitter-,elektrode 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 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 über den Widerstand 78, den Widerstand

ίο 82, die Basis und den Emitter des Transistors 86. die Basis und den Emitter 22 des Schalttransistors 86, die Basis des Transistors 20, über die Arbeitsstrecke des Transistors 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 F i g. 2 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 der Diodensteuerstrecke übersteigt, wird die Basiselektrode des Transistors 68 negativ gegenüber dem Emitter und die Basis-Emitter-Diode des Transistors wird in der Vorwärtsrichtung vorgespannt. Der Strom fließt jetzt durch die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 68 und zwischen den Klemmen 33 und 32. Dieser Strom ist groß genug, um den Transistor 68 zu sättigen, welcher die Basiselektroden der Transistoren 20 und 86 mit dem Potential der Ausgangsklemme 32 verbindet, welches positiv gegenüber der Eingangsklemme 41 des Spannungsreglers ist, 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 F i g. 2 und 3 ist die kritische Spannung durch die strichlierten Linien 17 angedeutet. Die F i g. 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 mit dargestellt ist, in dergleichen Weise, wie an Hand der F i g. 2 erläutert wurde. Dies bedeutet, daß die Ausgangsspannung des Gleichrichters an der Klemme 33 vom Nullwert bis auf den kritischen Wert, der durch die Linie 17 angegeben ist, ansteigt und daß die Transistoren 20 und 86 Strom führen. Wenn die Spannung den Spannungswert 96 des Kondensators 44 überschreitet, fließt der Srom 102 vom Gleichrichter 12 in den Kondensator 44 hinein, so daß dessen Spannung ansteigt. Wenn jedoch die Spannung der Ausgangsklemme 33 des Gleichrichters die kritische Spannung 17 überschreitet, d. h. negativer wird als diese kritische Spannung, werden die Schalttransistoren 86 und 20 verriegelt, wie es oben beschrieben wurde, und der Fluß eines weiteren Gleichstromes zum Kondensator 44 wird ebenfalls unmöglich gemacht. Die oberen Teile der Kurven 16 in F i g. 3 stellen die übermäßigen Spannungserhöhungen der Ausgangsspannung an der Klemme 33 des Gleichrichters 12 dar, jedoch können diese wegen der Verriegelung des Transistors 20 den Kondensator

44 nicht überladen, was einen übermäßigen Wärmeverbrauch des Stelltransistors 26 bedeuten würde.

Wenn die Spannung während jeder Halbwelle auf den kritischen Wert 17 zurückfällt, verschwindet der Strom durch die Dioden 58 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 Hilfsspannungsquelle 52 die Transistoren 86 und 20 gesättigt, und der Gieichrichterstrom fließt nun über den Transistor 20 in den Speicherkondensator 44, und zwar während derjenigen Zeit, in welcher die Gleichrichterspannung die Spannung am Kondensator überschreitet, die durch die Kurve 96 dargestellt ist. Dieser Verlauf des Gleichrichterstromes ist in Fig. 3 durch die Kurven 104 veranschaulicht.

Bei abnehmender Amplitude kann die Gleichrichierspannung, wie durch die Kurve 16 veranschaulicht ist, bis auf einen Punkt abnehmen, in welchem praktisch kein Strom 104 fließt, wenn die Spannung der Impulse Io kleiner wird als die Kondensatorspannung 96. Um einen Fluß des Aufladestromes während desjenigen Teils des Zyklus, in welchem die Spannung abnimmt, sicherzustellen, ist das RC-Glied 66 in Reihe mit den Dioden 58 bis 64 vorgesehen. Der Kondensator 74 in diesem ,RC-Glied 66 lädt sich auf, wenn Strom über die Dioden 58 bis 64 fließt, d. h. während desjenigen Teiles des Gleichrichierimpulses, bei welchem der Schalttransistor 20 gesperrt ist und kein Aufladestrom zum Kondensator 44 fließt. Die in diesem Kondensator 74 aufgebaute Spannung hat eine solche Richtung, daß sie 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 der Gleichrichterspannung 16 unterbrochen wird, als wenn das jRC-Glied 66 nicht vorhanden wäre.

Dieses i?C-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 der Gleichrichterspannung 16 angedeutet ist. Wenn diese Spannung 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 F i g. 3 zwei Impulse des Ladestromes 102 und 104 während jeder Halbwelle der Gleichrichterspannung 16 auf, wenn diese Gleichrichterimpulse genügend hoch sind.

Eine Überspannung 108 tritt infolge der Induktivität des Transformators 10 im Stromkreis des Gleichrichters 12 auf, wenn der Strom durch den Gleichrichter plötzlich zum Verschwinden gebracht wird. Diese Überspanung 108 kann so groß werden, daß die Regeleinrichtung beschädigt würde. Zur Begrenzung dieser Überspannung dient das oben erwähnte i?C-Glied 88. Der Strom zur Sperrung des Transistors 86 und des Schalttransistors 20 fließt in den Kondensator 92 des zweiten i?C-Gliedes 88 hinein, und die Spannung an diesem Kondensator baut sich innerhalb einer Zeitspanne auf, welche von der Zeitkonstante dieses i?C-Gliedes 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 der Gleichrichterspannung 16 eingeschaltet wird, während diese Spannung 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 Transistor 86 erforderlich, wenn der Wert Beta (Kurzschlußstromverstärkungsfaktor) des Schalttransistors 20 genügend hoch ist. Ebenso können drei von den vier Dioden 58 bis 64 durch eine Z-Diode ersetzt werden, wobei jedoch die vierte Diode beibehalten wird, um die Richtung des Stromflusses zu bestimmen. Die Z-Diode und die vierte Diode liefern dann den erforderlichen Spannungsschwellenwert. Die positive Klemme der Hilfsspannungsquelle 52 kann auch mit dem Emitter 18 des Transistors 20 statt mit dessen Kollektor verbunden werden. Ferner kann man in den beschriebenen Schaltungen auch npn-Transistoren unter entsprechender Änderung der Schaltung verwenden, statt der in F i g. 1 veranschaulichten pnp-Transistoren.

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.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Spannungsregeleinrichtung zur Erzeugung einer geregelten Gleichspannung, bei der eine Quelle pulsierender Gleichspannung über einen Schalttransistor auf einen Siebkondensator und dieser über einen kontinuierlich gesteuerten Stelltransistor an die Ausgangsklemmen geschaltet ist und die Steuerlektrode des Schalttransistors mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, die ihrerseits durch eine an die mit dem Stelltransistor verbundene Ausgangsklemme angeschlossene Fühlanordnung gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlanordnung (58 bis 68) zum Schwellwertvergleich der Momentanspannungsdifferenz zwischen der Ausgangsgleichspannung und der pulsierenden Gleichspannung außer an die erwähnte Ausgangsklemme (32) an die mit dem Kollektor des Schalttransistors (20) verbundene Ausgangsklemme (33) der Spannungsquelle (12) der pulsierenden Gleichspannung geschalte! ist und daß die Steuereinrichtung (80 bis 90) derart von der Fühlanordnung gesteuert ist, daß der

ι no con/i cn

Schalttransistor (20) dann eingeschaltet ist, wenn die Momentanspannungsdifferenz unterhalt) eines ersten vorbestimmten Schwelhvertes liegt, und gesperrt ist, wenn sie einen zweiten vorbestimmten Schwellwert überschreitet.

2. Spannungsregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlanordniing einen Transistor (68) enthält, dessen Basis-Emitter-Schwellenspannung die Schwellwerte für das Einschalten bzw. Sperren des Schalttransistors (20) bestimmt.

3. Spannungsregeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Emitter-Strecke des Transistors (68) in Reihe mit einer Impedanz (Dioden 58 bis 64) zwischen der Ausgangsklemme (32) der Spannungsregeleinrichtung und der Ausgangsklemme (33) der Quelle (12) der pulsierenden Gleichspannung liegt und daß die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors (68) im Steuerkreis des Schalttransistors (20) angeordnet ist.

4. Spannungsregeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz eine oder mehrere in Reihe geschaltete Dioden (58 bis 64) enthält.

5. Spannungsregeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (68) ein Teil eines Spannungsteilers (68, 78) ist, dessen Abgriff auf die Basis des Schalttransistors (20) geführt ist.

6. Spannungsregeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basis des Schalttransistors (20) und dem Abgriff des Spannungsteilers (68, 78) die Basis-Emitter-Strecke eines Verstärkertransistors (86) angeordnet ist.

7. Spannungsregeleinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (68, 78) mit einer Hilfsgleichspannungsquelle (52) verbunden ist.

8 Spannungsregeleinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Basis-Emitter-Strecke des Transistors (68) und die Impedanz (Dioden 58 bis 64) ein den zweiten Schwellwert bestimmendes i?C-Glied (72, 74) eingefügt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen