DE1763350B2 - Spannungsregler - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Spannungsregler lach der Gattung des Anspruchs 1.

Aus der US-PS 30 22 427 ist ein soldier Regler gekannt.

Die Induktivität der Erregerwicklung bildet zusam-Ticn mit den Wicklungs- und Schaltkapazitäten ein schwingungsfähiges Gebilde. Im Verlauf der Schaltspiele kann es im Regelkreis zu wilden Schwingungen kommen, deren Amplituden stark anwachsen und die Halbleiter-Schaltelemente des Reglers zerstören.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Schwingungen zu verhindern. Diese Aulgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die an sich bekannten günstigen Eigenschaften eines Differenzverstärkers gehen teilweise wieder verloren, wenn seine beiden Ausgänge nicht symmetrisch belastet sind. Um die Vorteile des Differenzverstärkers auszunützen, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwischen den Ausgängen des Difierenzversiärkers und dem den Erregerstrom steuernden Halbleiterschalter ein Vorverstärker angeordnet, der zwei unsymmetrische, einzeln mit den beiden Ausgängen des Differenzverstärkers gekoppelte Eingänge aufweist.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Spannungsreglers gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Wirkschaltplan des Spar.nungreglers,

F i g. 3 eine Einzelheit des Vorverstärkers und

F i g. 4 eir, Schaubild des Verlaufs der Potentiale an Abgriffen des Spannungsteilers in Abhängigkeit vom Wert der zu regelnden Spannung.

Im Blockschaltbild nach F i g. 1 ist an einen Drehstromgenerator 11 ein Gleichrichtersatz 12 angeschlossen, über den eine Batterie 13 aufgeladen wird. Mit dem Gleichrichtersatz 12 ist auch ein Spannungsteilerpaar 15, 16 verbunden. Von den Abgriffen dieses Spannungsteilerpaars führen Leitungen zu einem Differenzverstärker 14, dessen Ausgänge symmetrisch mit den Eingänger eines Vorverstärkers 17 belastet sind. Ein Schaltverstärker 18 wirkt, gesteuert durch den Vorverstärker 17, auf die Erregerwicklung des Generators 11: gleichzeitig sorgt eine Rückkopplung auf den zweiten Spannungsteiler 15 für ein gutes Kippverhalten des Spannungsreglers. Differenzverstärker 14, Vorverstärker 17 und Schaltverstärker 18 bilden zusammen einen Verstärker 19.

Fig. 2 zeigt die im Stern geschalteten drei Ständerwicklungen 21 bis 23 des Drehstromgenerators 11, die über die zum Gleichrichtersatz 12 gehörenden Gleichrichter 31 bis 33 mit einer gemeinsamen, an Masse angeschlossenen Minusleitung 20 und über die drei Gleichrichter 34 bis 36 mit einer ersten Plusleitung 28 in Verbindung stehen. Die Gleichrichter 31 bis 36 sind also als Dreiphasen-Brückengleichrichter 12 geschaltet. Zwischen den Leitungen 28 und 20 liegt die Batterie 13.

Direkt an die Ständerwicklungen 21 bis 23 angeschlossen sind drei zusätzliche Gleichrichter 37 bis 39, die jeweils mit ihrer Kathode zu einer gemeinsamen zweiten Plusleitung 29 führen. Zwischen den Leitungen 29 und 28 liegt eine Ladekontrollampe 26 in Serie mit einem Zündschalter 27.

Eine Erregerwicklung 24, zu der eine Löschdiode 25 parallel geschaltet ist, liegt mit dem einen Ende an der zweiten Plusleitung 29 und mit dem anderen Ende ar einem Verbindungspunkt 89 des Verstärkers 19. An der Verbindungspunkt 89 angeschlossen ist der Kollektoi eines als Halbleiterschalter dienenden npn-Transistor; 41, dessen Emitter an die Minusleitung 20 führt, und dei Kollektor eines npn-Treibertransistors 42, dessei Emitter einerseits an die Basis des Transistors 41

ndererseits über einen Widerstand 71 ebenfalls an die /linusleitung 20 führt Die Basis des Treibertransistors \2 liegt über einen Widerstand 78 an der Minusleitung (0 und über einen Widerstand 76 am Kollektor eines >np-Transistors 46 des Vorverstärkers. Zwischen dem Emitter des pnp-Transistors 46 und Ism Emitter eines ipn-Transistors 47 des Vorverstärkers liegt ein Widerstand 77; der Kollektor des npn-Transistors 47 ist an die zweite Plusleitung 29 angeschlossen. Die Basis des pnp-Transistors 46 führt einerseits über einen Widerstand 74 an die zweite Plusleitung 29 und andererseits an den Kollektor eines ersten npn-Transistors 44 des Differenzverstärkers, die Basis des npn-Transistors 47 einerseits über einen Widerstand 73 an die zweite Plusleitung 29 und andererseits an den Kollektor eines zweiten npn-Transistors 43 des Differenzverstärkers. Die Emitter der beiden Differenzverstärker-Transistoren 43 und 44 sind miteinander verbunden und liegen am Kollektor eines als Konstantstromquelle dienenden npn-Transistors 45, dessen Emitter über einen Widerstand 75 zur Minusleitung 20 führt.

An der Minusleitung 20 liegt — über den Anschlußpunkt 84 des ersten Spannungsteilers 16 — die Anode einer Referenzdiode 63, deren Kathode über einen Anschlußpunkt 83 mit der Basis des Transistors 45 (Konstantstromquelle) und über einen Widerstand 62 mit einem Anschlußpunkt 82 und mit der Basis des Transistors 44 des Differenzverstärkers verbunden ist. Zwischen dem Anschlußpunkt 82 und einem mit der zweiten Plusleitung 29 verbundenen Anschlußpunkt 81 liegt ein Widerstand 61.

Ein Anschiußpunkt 85 des zweiten Spannungsteilers 15 ist ebenfalls an die zweite Plusleitung 29 angeschlossen. Am Anschlußpunkt 85 liegt das eine Ende eines Sieb-Widerstands 51, dessen anderes Ende sowohl mit einem an der Masseleitung 20 liegenden Kondensator 55 als auch mit einem Widerstand 52 verbunden ist, dessen anderes Ende seinerseits an die Kathode einer Referenzdiode 53 angeschlossen ist. Die Anode der Referenzdiode 53 ist über einen Anschlußpunkt 86 mit der Basis des ersten Transistors 43 des Differenzverstärkers und mit dem einen Ende eines Widerstands 54 verbunden. Das andere Ende des Widerstands 54 führt an einen Anschlußpunkt 87 und weiter über einen Widerstand 56 an einen mit der Masseleitung 20 verbundenen Anschlußpunkt 88. Zwischen dem Ansehlußpunkl 87 des ersten Spannungsteilers und dem Anschlußpunkt 89 des Verstärkers liegt ein Rückkopplungswiderstand 72.

F i g. 3 zeigt als Einzelheit eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des pnp-Transistors 48 in F i g. 2. Innerhalb desselben Systemaufbaus sind zwei zueinander komplementäre Transistorelemente 48, 49 so beieinander angeordnet, daß der Emitteranschluß des Transistors 46 mit dem Emitter des einen Transistorelements 48 und dem Kollektor des dazu komplementären Transistorelements 49, der Kollektor des einen Transistorelements 48 mit der Basis des dazu komplementären Transistorelements 49, der Basisanschluß des Transistors 46 mit der Basis des einen Transistorelements 48 und der Kollektoranschluß des Transistors 46 mit dem Emitter des anderen Transistorelements 49 verbunden ist.

In Fig. 4 ist schematisch der Verlauf der Potentiale an den Anschlußpunkten 86 beziehungsweise 82 des Spannungsteilerpaars 15, 16 in Abhängigkeit von der Ladespannung Ui. dargestellt. Die Kurve U\ gibt angenähert den Potentialverlauf am Anschlußpunkt 82 in Abhängigkeit vom Wert des am Anschlußpunkt 81 zur Verfügung stehenden Potentials an; die Kurve Ui gibt entsprechend angenähert den Potentialverlauf am Anschlußpunkt 86 in Abhängigkeit vom Potential an 85 an. Die Kurve Ui ist die Darstellung der Differenz Lk - L/i.

Steigt die Spannung Ul vom Wert Null aus an, dann steigt die Spannung U\ am Anschlußpunkt 82 des Spannungsteilers 16 zunächst im gleichen Maß an, was durch das Kurvenstück 91 dargestellt ist. Dabei ist von Strömen abgesehen, die bei den Anschlußpunkten 82 und S3 aus dem Spannungsteiler 16 fließen. Die Spannung U\ steigt so lange, bis der Durchbruchspannungswert Uzi der Referenzdiode 63 erreicht ist. Steigt Ul weiter an, dann bleibt U\, wie das Kurvenstück 92 zeigt, im wesentlichen konstant. Anders verhält sich die am Anschlußpunkt 86 des Spannungsteilers 16 abgegriffene Spannung Lk. Bei niederen Werten von Ul ist die Referenzdiode 53 nicht leitend, so daß Ui im wesentlichen den Wert NuI! behält. Die Spannung Ui verläuft dann so, wie es das Kurvenstück 93 darstellt. Erst wenn Ul den Durchbruchspannungswert Uzz der Referenzdiode 53 überschreitet, steigt die Spannung Lk entsprechend dem Kurvenstück 94 im wesentlichen mit dem Proportionalitätsfaktor Eins mit der Spannung Ul an.

Um die Wirkungsweise des Spannungsreglers nach F i g. 2 zu erklären, sei zunächst die Spannungserzeugung mit Hilfe des Drehstromgenerators 11 geschildert:

Der Läufer des Drehstromgenerators 11 ist mit einer

in F i g. 2 nicht dargestellten Verbrennungsmaschine gekuppelt. Beim Anlassen dieser Maschine wird auch der Zündschalter 27 geschlossen. Während des Anlassens und bei niederen Drehzahlen erzeugen die Ständerwicklungen 21 bis 23 zunächst noch keine nennenswerte Spannung, so daß vom Pluspol der Batterie 13 über den Zündschalter 27 und die Ladekontrollampe 26 — die dann aufleuchtet — ein Strom durch die Erregerwicklung 24 und den als Halbleiterschalter dienenden Transistor 41 — der leitend ist — zurück zum Minuspol 20 der Batterie fließt. Der Erregerstrom erregt nun die Ständerwicklungen 21 biSi 23, und die von ihnen erzeugte Wechselspannung wird in dem Gleichrichtersatz 12 gleichgerichtet, so daß die an den Plusleitungen 28 und 29 feststellbaren Potentiale ansteigen. Der Drehstromgenerator 11 versorgt sich bei ausreichender Läuferdrehzahl über die Gleichrichter 37 bis 39 selbst mit Erregerstrom, die Ladekontrollampe erlischt. Die Batterie 13 wird durch den über die Gleichrichter 31 bis 36 fließenden Ladestrom aufgeladen.

Durch den Selbsterregungsvorgang steigt die erzeugte Ladespannung weiter an. Beim Erreichen eines vorgegebenen zulässigen Höchstwerts wird über den Verstärker 19 der Halbleiterschalter 41, 42 ausgeschaltet, der Erregerstrom kann nicht mehr zum Minuspol 20 des Generators fließen und nimmt daher seinen Weg über die Löschdiode 25. Hauptsächlich wegen der ohmschen Widerstände der Erregerwicklung 24 geht der im Kreis durch die Wicklung 24 und die Diode 25 fließende Erregerstrom gleichförmig zurück. In den Ständerwicklungen 21 bis 23 wird eine kleinere Spannung erzeugt, und die Ladespannung nimmt ab.

f,_s Beim Erreichen eines vorgegebenen Mindestwerts wird der Transistor 41 im Verstärker 19 wieder leitend, es fließt aufs neue ein Strom durch die Erregerwicklung 24, die mit den Ständerwicklungen 21 bis 23 erzeugte

Ladespannung sieigt wieder an. Dieses Spie! wiederholt sich fortlaufend, und zwar fünfzig- bis zweihundertmal in der Sekunde.

Der eigentliche Spannungsregler nach F i g. 2, bestehend aus dem Verstärker 19 und dem Spannungsteilerpaar 15,16, arbeitet wie folgt:

Das Spannungsteilerpaar 15,16 enthält als nichtlineare Glieder die Referenzdioden 53 und 63. Die Spannung U\ zwischen den Anschlußpunkten 82 und 84 des Spannungsteilers 16 ist also — wie F i g. 4 zeigt — eine nichtlineare Funktion der zwischen den Anschlußpunkten 81 und 84 anliegenden zu regelnden Spannung Ui. und die Spannung L/2 zwischen den Anschlußpunkten 86 und 88 des Spannungsteilers 15 eine nichtlineare Funktion derselben Spannung Ul, die zwischen den Anschlußpunkten 85 und 88 anliegt.

Zunächst sei die zu regelnde Spannung Ui. klein. Die Referenzdiode 53 im Spannungsteiler 15 ist nichtleitend, das Potential am Anschlußpunkt 86 entsprechend dem Kurvenstück 93 in Fi g. 4, nahe Null. Der Transistor 43 im Differenzverstärker 17 ist also gesperrt. Dagegen ist das Potential am Anschlußpunkt 82 des Spannungsreglers 16 im wesentlichen so hoch wie das Potential am Anschlußpunkt 81, denn die Referenzdiode 63 ist ebenfalls nichtleitend, und deshalb ist der DifferenzversiärkeruaiiMMui 44 iciicnd. Über der. Widerstand 74 fließt ein Strom, und die am Widerstand 74 auftretende Spannung macht die beiden Vorverstärkertransistoren

46 und 47 leitend — denn die Basis des Vorverstärkertransistors 47 liegt über den Widerstand 73 im wesentlichen auf dem Potential der Leitung 29 — und es fließt ein Strom durch die Widerstände 76 und 78. Die über dem Widerstand 78 abfallende Spannung bringt den Treibertransistor 42 und dieser den Schaltertransistor 41 in den leifähigen Zustand.

Damit wjrH (W Frrpgprstrnm eingeschaltet, und die zu regelnde Spannung Ul steigt an. Von dem Augenblick an, da Ul den Wert Uz\ erreicht, bleibt das Potential am Anschlußpunkt 83 in erster Näherung konstant, die Konstantstromquelle — Transistor 45 — ist im normalen Betriebszustand. Das Potential am Anschlußpunkt 86 bleibt weiter nahe Null; deshalb bleibt der Transistor 43 nach wie vor gesperrt, und durch die Vorslüfeniransistorcn 46 und 47 fließt der Strom, der den Halbleiterschalter 41, 42 eingeschaltet hält Wenn die Spannung Ui. den Wert U22 überschreitet, steigt das Potential am Anschlußpunkt 86 entsprechend dem Kurvenstück 94 in F i g. 4 an; die Spannung Ui ist vorläufig aber noch klein im Verhältnis zur Spannung U\, die Differenzspannung Lh ist noch stark negativ und der Halbleiterschalter 41, 42 bleibt daher weiterhin leitend. Wegen des Spannungsabfalls am Widerstand 62 nimmt die Spannung U\ mittlerweise geringfügig zu.

In dem Augenblick, da die Spannung Ul den Wert Lh (F i g. 4) erreicht, sind die beiden Spannungen U\ und Lh gleich groß, die Differenzspannung Lh ist Null. Die Differenzverstärkertransistoren 43 und 44 sind beide leitend; die Basen der Vorverstärkertransistoren 46 und

47 haben beide das gleiche Potential, und da ihre Emitter miteinander verbunden sind, sind damit beide nichtleitend. Es fließt kein Basisstrom mehr durch den Widerstand 76 in den Treibertransistor 42, der Schalter-Transistor 41 ist also nichtleitend, und die Erregerstromzufuhr ist abgeschaltet Tatsächlich wird der Abschaltvorgang schon vor Erreichen des Werts Lh eingeleitet, vor allem deshalb, weil die Vorverstärkertransistoren 46 und 47 wie alle Transistoren beide eine Mindest-Basis-Err.itter-Spanniing benötigen, um einen Kollektorsirom führen zu können.

Solange der Halbleiterschalter 41, 42 leitend war, lag der Rückkoppl".ngswiderstand 72 im wesentlichen parallel zu dem Teilwiderstand 56 des Spannungsteilers 15, also mit einem Ende nahezu auf Nullpoiential. Jetzt, da dieser Halbleiterschalter nichtleitend ist, liegt das eine Ende des Widerstands 72 über die Löschdiode 25 und die Erregerwicklung 24 an der zu regelnden

•o Spannung Ul Das Poiential am Anschlußpunkt 87 und damit mittelbar die Spannung Ui wird also durch den Abschaltvorgang über den Rückkopplungswiderstand 72 weiter erhöht; diese Schaltungsmaßnahme beschleunigt den Schaltvorgang wesentlich. Der Widerstand 72

!5 könnte auch am Anschlußpunkt 86 und damit dirpkt an dem einen Eingang des Differenzverstärkers angeschlossen werden; auch aus technologischen Gründen ist es aber unter Umständen günstiger, ihn mit einer Anzapfung des zwischen den Anschlußpunkten 86 und 88 liegenden Widerstandsteils zu verbinden.

Nachdem der Halbleiterschalter 41, 42 nichtleitend geworden ist, nimmt der Erregerstrom in der schon geschilderten Weise ab. Die Spannung Ul sinkt, bis der Wert von Ul so weit unter dem von U liegt, daß der Differenzverstärkertransistor 43 zu wenig Kollektorstrom erhält, um Hip Vnrvp^tärkertransistoren 46. 47 gesperrt zu halten. Der nun einsetzende Strom durch den Widerstand 76 in die Basis des Treibertransistors 42 schließt den Halbleiterschalter 41, 42, und durch die Erregerwicklung 24 kann wieder ein Strom fließen. Auch dieser Schaltvorgang erfährt durch den Rückkopplungswiderstand 72 eine Beschleunigung: Mit dem Leitendwerden der Transistoren 41 und 42 wird der Widerstand 72 einseitig vom Ladespannungspotential nahezu an Nullpotential gelegt, was das Kleinerwerden der Spannung Lk und damit das Anwachsen des Basisstroms in dem Treibertransistor 42 unterstützt. Infolge des eben geschilderten Schaltvorgangs beginnt die zu regelnde Spannung Ul wieder anzusteigen, das Regelspiel wiederholt sich.

Die Erregerwicklung 24 besteht aus zahlreichen Windungen einer auf den Läufer aufgebrachten Drahtwicklung. Die gesamte Wicklung 24 weist eine bestimmte meßbare Induktivität auf. Andererseits haben die einzelnen Windungen gegeneinander eine Kapazität die sich über der gesamten Erregerwicklung 24 zu einer meßbaren Größe aufsummiert. Außerdem ist noch von einer Schaltkapazität zu sprechen, die beispielsweise die von der Erregerwicklung 24 über den

Anschlußpunkt 89 zum Verstärker 19 führende Leitung

aufweist Alle diese Kapazitäten und die hauptsächlich in der Erregerwicklung 24 konzentrierte Induktivität bilden ein schwingfähiges Gebilde.

Die Spannungsregleranordnung stellt nun in ihrer

Gesamtheit einen Zweipunkt-Regelkreis mit einer Taktfrequenz zwischen 20 und 500 Hz dar. Der Regler ist mit mehreren Transistorstufen hoher Verstärkung aufgebaut, und so besteht die Gefahr, daß sich im Regelkreis wilde Schwingungen aufschaukeln, und zwar während der Zeit in der der Halbleiterschalter 41, 42 vom leitenden in den nichtleitenden Zustand übergeht und umgekehrt Frequenzbestimmend ist in diesem Fall im wesentlichen der Schwingkreis, den — wie geschildert — die Erregerwicklungsinduktivität zusam men mit den Wicklungs- und Schaltkapazitäten bilden. Die Werte der Induktivität und der Kapazitäten liegen so, daß die Frequenz der möglichen wilden Schwingung groß ist im Vergleich zu der Taktfrequenz. Nach der

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Erfindung sind derartige Schwingungen mit Hilfe eines Verstärkerelements 46, das einen von der Frequenz abhängigen Verstärkungsfaktor aufweist, verhindert.

Zu diesem Zweck wird eine im allgemeinen nacheilige Eigenschaft des besonders ausgebildeten Vorstufen-Transistors 36 auf vorteilhafte Weise ausgenutzt. Da sich mit einfacher Technologie zur Zeit ein komplementäres Transistorpärchen 46, 47, dessen Einzeltransistoren eine gleiche Stromverstärkung aufweisen, schlecht herstellen läßt, besieht der in der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 verwendete pnp-Transistor 46 mit Vorteil — wie F i g. 3 zeigt — aus einer Kombination eines ρηρ-Ί ransistoi s 48 kleiner Stromverstärkung mit einem npn-Transistor 49 großer Stromverstärkung. Das dergestalt lateral aufgebaute komplementäre Transistorpärchen 48, 49 weist eine Transitfrequenz auf, die erheblich unter der Transitfrequenz üblicher Siliziumnpn-Transistoren liegt. Wegen seiner niederen Transitfrequenz bestimmt damit also der besonders ausgebildete Vorverstärker-Transistor 46 den Frequenzgang des Reglers im wesentlichen allein; wilde Schwingungen treten bei geeigneter Dimensionierung mit Sicherheit nicht auf. Die sonstigen Eigenschaften des Reglers werdtu üurch die niedere Transitfrequenz des Transistors 46 nicht meßbar beeinflußt. ^

Damit die günstigen Eigenschaften des Differenzverstärkers 43, 44 nicht verloren gehen, darf er nicht unsymmetrisch belastet werden, was der Fall wäre, wenn der Eingang des Halbleiterschalters 41, 42 direkt mit einem der beiden Ausgänge des Differenzverstärkers 43, 44 verbunden wäre. Aus diesem Grund ist zwischen den Ausgängen des Differenzverstärkers und dem den Erregerstrom steuernden Halbleiterschalter ein Vorverstärker angeordnet, der zwei symmetrische, einzeln mit den beiden Ausgängen des Differcnzverstärkers gekoppelte Eingänge aufweist. Dieser Vorverstärker 46, 47 besitzt also einen Gegentakt-Eingang und einen Eintakt-Ausgang. Der Vorverstärker ist zweckmäßigerweise mit einem komplementären Transistorpärchen 46 und 47 ausgebildet, was einen besonders einfachen Aufbau und die geforderten vorteilhaften Eigenschaften der Schaltungsanordnung ermöglicht.

Bei geeigneter Bemessung sind die Eingangswidcrstände und die Verstärkung des Differenzverstärkers 41,42 groß, so daß nur kleine Basis- und Kollektorströme erforderlich sind. Die Basis des Transistors 45 erhält von der Referenzdiode 63 her ein festes Potential, so daß dieser als Konstantstromquelle wirkt.

Der Gegenkopplungs-Widerstand 77 im Vorverstärker erhöht die Stabilität der Regleranordnung, beeinflußt aber ihr Hystereseverhalten; er ist nicht unbedingt erforderlich. Der Widerstand 76 begrenzt den Basisstrom des Treibertransistors 42 auf den zulässigen Wert. Die Widerstände 76 und 77 können in der integrierten Schaltungsanordnung vorteilhafterweise durch die Bahnwiderstände der zugehörigen Transistoren 46 und 47 dargestellt werden. Der Widerstand 78 dient in bekannter Weise dazu, die Basis des Treibertransistors 42 im nichtleitenden Zustand auf das Potential Null zu bringen.

Von großem Vorteil für die Funktion der Spannungsregleranordnung ist die Tatsache, daß die Werte der Kollektor-Emitter-Restspannungen der beiden Vorverstärker-Transistoren 46 und 47, die den Basisstrom für den Treibertransistor 42 führen, keinen nachteiligen Einfluß auf die Eigenschaften der Reglcranordnung haben, so daß besonders in integrierten Schaltungen mindestens insoweit für die Spannungsregleranordnung nur ein geringer schaltungstechnischer Aufwand getrieben werden muß.

Die Verstärkung im Regelkreis ist infolge der verwendeten Baugruppen — Differenz- und Vorverstärker — so hoch, daß die Hysterese, d. h. der Abstand der zum Ein- und Ausschalten des Erregerstroms erforderlichen Werte der zu regelnden Spannung Uu sehr klein ist, der Regler also schon mit kleinen Änderungen der Differenzspannung Lh voll durchgesteuert wird. Außerdem ist bekanntlich die Wirkungsweise des Differenzverstärkers 43, 44 in einem weiten Bereich vom Absolutwert der Spannungen U; und Lh an seinen Eingängen nahezu unabhängig, nur die Differenz zwischen U\ und U2 ist maßgebend. Das bedeutet, daß die Höhe und die Temperaturabhängigkeit der zu regelnden Spannung fast ausschließlich von den Eigenschaften des Spannungsteilerpaars 15, 16 bestimmt werden, das zudem wegen der genannten Eigenschaften des Differenzverstärkers besonders einfach aufgebaut ist.

Das aus dem Sieb-Widerstand 51 und dem Kondensator SS bestehende Siebglied im Spannungsteiler 15 dämpft die Spannungssprünge, die beirr. Rpgelspiel auftreten und wegen der nichtlinearen Charakteristik der Referenzdiode 53 praktisch voll weitergegeben wurden. Im Spannungsteiler 16 ist ein solches Siebglied nicht nötig, da die Referenzdiode 63 die Spannungssprünge im wesentlichen auffängt. Man benötigt daher nur einen Kondensator. Die Referenzdiode 63 im Spannungsteiler 16 hat eine zweifache Aufgabe: einmal stellt sie die Bezugsspannung für die Basis des Konstantstromquellen-Transistors 45 zur Verfügung, zum anderen biidei sie zusammen mit dem Widerstand 62 die Bezugsspannungsquelle für die Basis des Differenzverstärker-Transistors 44. Der Widerstand 62 überbrückt den aus der Basis-Kollektor-Spannung des Transistors 45 und der Emitter-Basis-Spannung des Transistors 44 zusammengesetzten Potentialunterschied der beiden genannten Basen.

Der aus dem Differenzverstärker 43, 44 mit der Konstantstromquelle 45, dem Vorverstärker 46.47 und dem Spannungsteilerpaar 15, 16 bestehende Teil der Regleranordnung ist auch zum Ansteuern eines pnp-Halbleiterschalters geeignet. In diesem Fall erfolgt die Auskopplung am Kollektor des Vorverstärker-Transistors 47.

Die vorliegende Erfindung schafft auf diese Weise einen Spannungsregler, der insbesondere im Hinblick auf eine mindestens teilweise Gestaltung in integrierter Schaltkreistechnik gegenüber bisherigen Spannungsreglern Vorteile aufweist So besteht durch die besondere Ausbildung des Verstärkers 19 für die Spannungsregleranordnung keine Zerstörungsgefahr durch Überspannungen infolge wilder Schwingungen im Regelkreis. Der Spannungsteiler 15, 16 ist mit sehr einfachen Schaltmitteln aufgebaut wie auch wegen der vorteilhaften Schaltungsanordnung der Regler mit geringem technologischem Aufwand gefertigt sowie ein als integrierter Schaltkreis verwendetes Halbleiter-Chip durch Verteilen von an sich diskreten Widerständen auf die Bahnwiderstände der Halbleiterelemente gut ausgenutzt werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 609508/30

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Spannungsregler für einen mit einer Erregerwicklung versehenen Generator, insbesondere für einen Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge, bei dem der Strom in der Erregerwicklung durch einen Halbleiterschalter steuerbar ist, mit zwei an die zu regelnde Ausgangsspannung des Generators angeschlossenen Spannungsteilern, an denen die Eingänge eines eine Mitkopplung und einen Vorverstärker aufweisenden Verstärkers angeschlossen sind, der seinerseits auf den den Erregerstrom steuernden Halbleiterschalter einwirkt, wobei die Eingangsstufe des Verstärkers als an die Spannungsteiler angeschlossener Differenzverstärker mit zwei Transistoren (43, 44) ausgebildet ist, von denen zwei gleichnamige Elektroden miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorverstärker (46, 47) zum Verhindern von wilden Schwingungen mindestens einen Transistor (46) mit niederer Transit-Frequenz enthält.

2. Spannungsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorverstärker (46,47) zwei symmetrische, einzeln mit den beiden Ausgängen des Differenzverstärkers (43, 44) gekoppelte Eingänge aufweist.

3. Spannungsregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorverstärker zwei zueinander komplementäre Transistoren (46,47) aufweist.

4. Spannungsregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (46) mit niederer Transitfrequenz zwei zueinander komplementäre Transistorelemente (48, 49) enthält, wobei der Emitteranschluß des Transistors (46) mit dem Emitter des einen Transistorelementes (48) und dem Kollektor des dazu komplementären Transistorelementes (49), der Kollektor des einen Transistorelementes (48) mit der Basis des dazu komplementären Transhtnrelementes (49), der Basisanschluß Hes Transistors (46) mit der Basis des einen Transistorelementes (48) und der Kollektoranschluß des Transistors (46) mit dem Emitter des anderen Transistorelementes (49) verbunden ist.

5. Spannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung zu den miteinander verbundenen Elektroden der Transistoren (43, 44) eine Konstantstromquelle (45) angeordnet ist.

6. Spannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Vorverstärkertransistoren (46, 47) mit den zugehörigen Serien-Widerständen (76, 77, 78), die Differenzverstärkertransistoren (43, 44) mit den zugehörigen Serien-Widerständen (73, 74) und der Konstantstromquellen-Transistor (45) mit dem zugehörigen Serien-Widerstand (75) als integrierter Schaltkreis ausgebildet ist.