Schaltungsanordnung zum Konstanthalten einer Gleichspannung
Die rrfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Koiistanthalten
einer Cleichspannung unter Verwendung eines geregelten Längswider-
standes zwischen Eingangsspannung und Verbraucherspannung,
wobei
die ßegelspannung von der Differenzspannung zwischen einer
Bezugs-
spannung und einer der Verbraucherspannung proportionalen Spannung
abgeleitet ist.
Pu'rch. lls"-,PV:tetlt .C 13811 ist e^.n£? äcieeltüngsaaordnung
zur Konstant-
@a-1 er er eine?xi iin Längszwekg
#x@y# @c.#l yo.y @,.. "° =. @a
t.# g dienenden #°'zi ,# i`ri
:@S ef "f`^".H.3'2hfL.S CD.Il.! V X @f`dß`.4@ h`
'<2
4.5§rpe"4d:# #M i
"L;C:`Enden r'SL#e,. e Ss"'e'3-StäY-ke@ ei
ef :ie in, w'. .,
"eil die:
Cemass DAS 1 0115 ?U.3 ist es bekannt, zur Erzeugung
der konstanten
Vergleichsspannung eine an die Speisespannungaquelle angeschlossene
Tleihenschaltung aus eurem ohmechen Widerstand und einer Zehnerdiode
vorzusehen. Ilei diesen bekannten Hegelschaltungen ist der
Durchgriff
von Änderungen der Eingangsspannung auf die Iusfiangsspannung
immer-
noch relativ gross (einige Prozent). Die-s-Iiegt -Irn wesentlichen
am
Durchgriff der Eingangsspannung, auf die meist mit einer Zehnerdiode
gebildete interne Bezugsspannung infolge des dirferenziellen
Zehner-
widerstandes. Gerade bei ternperaturstahilen Peferenz-Zehnerdioclen
kann aus der- Sicht der lfalbleiterherstellung der Zehnerwiderstand
nicht
beliebig klein gemacht werden. Der bisher beniltzte Ausweg
der llehr-
fachsiebung itber eine`Kaskade aus vielen Zehnerdioden
ist, gernessen
am Erfolg relativ unwirtschaftlich.
F:s ist Aufgabe der Erfindung, für eine Schaltungsanordnung
der eingangs
erwähnten Art eine wesentlich bessere tVirkung reit geringerem
Aufwand
zur erreichen, Dies wird erfindungsgemhss dadurch erreicht,
dass die
Bezugsspannung oder eire von dieser abgeleitete Spannung an
den
')iiiererrzeevergtirker-s artgeschlossen ist, dass denn
.,@F-,iten Eingang ;`swa 13iffererrzefflverst;ir;;ers eine
1?egelgriisse zugeführt
ist, die dem durch das 1's @zugsspannungselement fliessenden
Strom
oder einer fron diesem Strom abge leiteten %lel'f>ese
proportional ist,
mid dass die Spannung ain .Ausgang des niffereiirverst.;i-l;ers
dekn
i
ßrzugsspannuiigseleinc!iit zugeführt ist. -
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des 1: , findungsgedaiikens
be-
steht darin, dass im Fall einer den 11'ert der Bezufisspannung
übersteigen-
den Verbraucherspannung ein nifferenz"verst.-irker vorgesehen
ist, dessen
Bezugsspannung von der Verbraucherspannung abgeleitet ist.
Wird
schliesslich gem:iss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung
des Er-
findungsgedankens fair eine zuaät zliche Vorwärtsregelung ein
Teil der
1., itigangaspaitiiiiiig einem funkt zugeführt, dessen Potential
einem Teil
der Verbraucherspannung entapi-iclrt" so kann damit der Durchgriff
der
Fingangespannung auf die Verbraucherspannung vernaeliltieeigbar
Hein
geüiacht werden. Wird als 1tezugsspannungselement eine Zehnerdiode
ge-
wählt, so wird der durch die Zehnerdiode fliessende Strom weder
direkt
über einen Widerstand noch über Kaskaden mit V.ehnei-dioden
aus der F,in-
gangespannung entnommen, sondern von einem internen Regler
geliefert
und konstant gehalten. Dabei kann der benötigte Schaltungsaufwand
rela-
tiv niedrig gehalten werden.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen
Schal-
tungsanordnung anhand der Zeichnungen näher erläutert:
T;s zeigen: Fit;. 1 das Schaltbild ,eines erbten Ausführungsbeispieles
der l@; rfiridung, und T'ig. 2 das Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispieles
der l?rfindung. Circuit arrangement for keeping a direct voltage constant
The rrfindung relates to a circuit arrangement for keeping the Koiistant
a DC voltage using a regulated series resistance
standes between input voltage and consumer voltage, whereby
the level voltage of the differential voltage between a reference
voltage and a voltage proportional to the load voltage
is derived.
Pu'rch. lls "-, PV: tetlt .C 13811 is e ^ .n £? äcieeltüngsaaordnung to constant-
@a -1 he he a? xi iin longitudinal purpose
# x @ y # @ c. # l yo . y @, .. "° =. @a t . # g serving # ° 'zi , # i`ri
: @S ef "f` ^". H.3'2hfL.S CD.Il.! VX @ f`dß`.4 @ h` '<2
4.5§rpe "4d: # #M i
"L; C:` ends r'SL # e,. E Ss "'e'3-StäY-ke @ ei ef: ie in, w'. .,
"hurry the:
Cemass DAS 1 0115 ? U.3 is known to generate the constant
Comparison voltage connected to the supply voltage source
A circuit made up of your ohmic resistor and a Zener diode
to be provided. The penetration is one of these known Hegel circuits
from changes in the input voltage to the input voltage always-
still relatively large (a few percent). The-s-is -Irn essential
Penetration of the input voltage, usually with a Zener diode
generated internal reference voltage as a result of the dirferential tens
resistance. Especially with temperature-stable reference diocles
From the point of view of semiconductor manufacture, the Zener resistor cannot
can be made as small as you want. The previously used way out of the teaching
compartment sieving itber is a cascade of many tens diodes, is a pleasure to eat
relatively uneconomical in terms of success.
F: s is the object of the invention for a circuit arrangement of the initially
mentioned kind a much better effect with less effort
to achieve, This is achieved according to the invention in that the
Reference voltage or a voltage derived from this at the
') iiiererrzeevergtirker-s is kind of closed that because
., @ F-, iten input; `swa 13iffererrzefflverst; ir ;; ers a 1? Egelgriisse supplied
is the current flowing through the 1's @ tension element
or a% l el'f> ese derived from this current is proportional,
mid that the tension ain .output des niffereiirverst.; il; ers dekn
i
ßrzugsspannuiigseleinc! iit is supplied. -
A particularly advantageous embodiment of the 1:, inventive conception
it says that in the case of one of them exceeding the 11th of the attachment tension
the consumer voltage a nifferenz "ampl.-irker is provided, whose
Reference voltage is derived from the consumer voltage. Will
finally according to a further advantageous embodiment of the
inventive idea fair an additional forward control part of the
1., itigangaspaitiiiiiig fed to a radio whose potential is a part
the consumer voltage entapi-iclrt "so that the penetration of the
Finger voltage can be adjusted to the consumer voltage. Hein
be observed. If a Zener diode is used as the 1st tension element
selects, the current flowing through the Zener diode is neither direct
via a resistor or via cascades with V.ehnei diodes from the F, in-
taken from the output voltage, but supplied by an internal regulator
and kept constant. The required circuit complexity can be rela-
tively be kept low.
In the following, embodiments of the inventive switching
arrangement explained in more detail with reference to the drawings:
T; s show: Fit ;. 1 the circuit diagram of an inherited embodiment of the l @; rfirnung, and T'ig. 2 shows the circuit diagram of a second exemplary embodiment of the invention.
Das erste Ausführungsbeispiel gemäss Fifi. 1 enthält einen zwischen
Eingangsspannung V2 und Verbraucherspannung V5 geschalteten Längswiderstand 4. Dieser
Längswiderstand wird mit fiilfe eines ersten Differenzverstärkers ,i geregelt. Die
Pegelspannung wird vors einer Bezugsspannung Vßef urid von der Verbraucherspannung
V5 abgeleitet. Als T'ke zugsspanriungselemerit ist im Ausführungebeispiel eine Zehnerdiode
2 angeordnet. , T'rfindungsgemhss ist ein zweiter Differenzverstärker 1 vorgesehen,
dessen erster Eingang @1 die, Bezugsspannung VRef zugeführt bekommt, und dessen
zweiter Eingangsklemme @2 eine Regelgrüsse zugeführt wird, die entweder dein Strom
in der Zehnerdiode oder einer daraus abgeleiteten grüsse proportional ist. Der Ausgang
f3 des Differenzverstärkers 1 liefert eine mit Hilfe eines Transistors 5 verstärkte
Vorspannung V3. Dabei wird der Transistor 5 mit Hilfe einer Vorr spannung V1 betrieben.
Von der Vorspannung V3 wird finit Hilfe eines Spannungsteilers R1 und R2 die lern
zweiten Eingang f2 des Differenzverstärkere 1 zugeffilirte
13egelgrdene
V3
abgeleitet. Ferner wird die Vorspannung/iiber einett
Widerstand RS dem
Rezugespatinungseletnetit l zugeführt. Von diesem wird in
bekannter
Weise Ober ein Potentiometer die llozugespanntitig itir
den Differenzver-
stärker 3 abgegriffen.
Der Ausgang f3 ciea Differenzverat:irkers _1--regelt entsprechend
der
.Differenz der Eingangsgrusen die Vorspannunb V3 und tnacht
damit die
Bezugsspannungsquelle nahezu unabhängig von Veränderungen der
Ein-
gangsspaiiiiuiig V1. Der Differenzverstärker 1 sollte ein temperaturun-
abhängiger Verstärker hoher Güte sein, deäeen
Verstarkungsgrad
jedoch nicht konstant zu sein braucht.
Der zweite Differenzverstärker 3 regelt in bekannter Weise
die Aus-
gangsspannung oder einen Aubgangt'btroin durch Vergleich mit
der jetzt
konstanten Bezugsspannung VRef.
Sobald die Verbraucherspannung V5 grösser ist 31s die Spannung
VRef
des 13ezugsspannungseleinents, hisst sich <lie Schaltung
in verblüffender
Weise vereinfachen. F'igo 2 werden die Neiden Difterenzverstäk
ker
I und ü aus F'ig , 1 zu e#nptii..gei-yic'infi#itieniife#e:#verst@ir#
er 11 vereinigt.
Die Vorspanrung V3 wird jetzt am Ausgang der Schaltung
abgegriffen. Ein hoher Verstärkungsgrad dieses Differenzverstärkers
sichert nicht nur einen sehr konstanten Strom irn IleferenzAleinent
(Diode oder Zehnerdiodel, sondern heseitibt in gleichem Masse
den
finflues von L.astachwankungen auf die Ausgangsapannurig, da
sich
dieser hohe Verstiirkungskrad als 1?eduzierung des dynamischen
Ausgangswiderstandes am Ausgang V5 bemerkbar macht.
Durch Einspeisung eurer der Eingangsspannung V'' proportinnalen
Vegel-
griisse in dem Ilegelver-stiirker der Schaltung lässt sich
der Einfluse
von *inderungen der
in weiten Grenzen vollstündig
kompensieren, selbst dann, wenn der Differenzverstärker relativ
ein-
fach aufgebaut wurde. Die Finspelsung dieser Hegelgrilese geschieht
gemäse Fig. 2 an einer Klemme 04 innerhalb eines aus Gien Widerständen
IR I, R2 und einem Potentiometer bestehenden Spannungsteilers.
Dic
Eingangsspannung V2 wird dabei ilber einen Regelwiderstand
1i f zUhe-
führt.
Selbstverständlich ist auch eirie Vorwärtsregelung in einer-
anderen
bekannten Weise zur totalen Kompensation der Lastabhängigkeit
iriii,#!lich.
Durch die Kombination einer Vorwiirtsregelung mit den Schaltungen
gemäss
Fig. 1 und 2 lässt sich in-Crenzen auch ein negativer Innenwiderstand
an den .Ausgangsklemmen darstellen.
.ntit lfilfe vier erfindungsgcin;ibben Schaltung kann der Durchgriff
der Eingangsspannung auf die Verbraucherspannung vernachl-issig-
bar klein gemacht werden. ne-i- dazu benötigte Aufwand ist
wesent-
14c11 geringer als bei bekannten Schaltungen.
The first embodiment according to Fifi. 1 contains a series resistance 4 connected between input voltage V2 and consumer voltage V5. This series resistance is regulated with the aid of a first differential amplifier, i. The level voltage is derived from the load voltage V5 in front of a reference voltage Vßef urid. A Zener diode 2 is arranged as a T'ke tension tensioning element in the exemplary embodiment. According to the invention, a second differential amplifier 1 is provided, the first input @ 1 of which is supplied with the reference voltage VRef, and the second input terminal @ 2 of which is supplied with a control variable that is proportional to either the current in the Zener diode or a variable derived therefrom. The output f3 of the differential amplifier 1 supplies a bias voltage V3 amplified with the aid of a transistor 5. The transistor 5 is operated with the aid of a Vorr voltage V1. The bias voltage V3 is finitely learned with the help of a voltage divider R1 and R2 second input f2 of the differential amplifier 1 zugeffilirte 13egelgrdene
V3
derived. Furthermore, the bias voltage is demineralized via a resistor RS
Rezugespatinungseletnetit l supplied. From this one is known in
Way via a potentiometer the llozugespanntitig it for the difference
stronger 3 tapped.
The output f3 ciea Differential Verat: irkers _1 - regulates according to the
.Difference of the input greetings the preload V3 and thus the
Reference voltage source almost independent of changes in the input
gangsspaiiiiuiig V1. The differential amplifier 1 should have a temperature
dependent amplifier of high quality, deäeen degree of amplification
but does not need to be constant.
The second differential amplifier 3 regulates the output in a known manner
output voltage or a transition from a comparison with the now
constant reference voltage VRef.
As soon as the consumer voltage V5 is greater, the voltage VRef for 31s
of the reference voltage element, the circuit is amazing
Simplify way. In F'igo 2, the envious will amplify the difference
I and ü from F'ig, 1 to e # nptii..gei-yic'infi # itien iife # e: # verst @ ir # er 11 united.
The preload V3 is now at the output of the circuit
tapped. A high gain of this differential amplifier
not only ensures a very constant current in the interference alone
(Diode or Zehnerdiodel, but hesitates in the same way the
finflues from L.astachwufen to the initial apannurig, since
this high gain as a reduction of the dynamic
Output resistance makes noticeable at output V5.
By feeding in your input voltage V '' proportional Vegel-
Griisse in the Ilegelverstiirker of the circuit can be the influence
of * changes to the
within wide limits completely
compensate, even if the differential amplifier is relatively
fold was built up. The finspelsung of this Hegelgrilese happens
2 at a terminal 04 within one of Gien resistors
IR I, R2 and a potentiometer consisting of a voltage divider. Dic
Input voltage V2 is supplied via a variable resistor 1i f .
leads.
Of course, one feedforward control is also in another
known way for total compensation of the load dependency iriii, #! lich.
By combining a pre-control with the circuits according to
A negative internal resistance can also be shown in FIGS. 1 and 2
at the output terminals.
.ntit lfilfe four invention gcin; ibben circuit can the penetration
the input voltage is negligible to the consumer voltage.
can be made small. ne-i- the effort required for this is essential-
14c11 lower than in known circuits.