DE1811456B2 - Sparschaltung fuer batteriebetriebene empfaenger - Google Patents
Sparschaltung fuer batteriebetriebene empfaengerInfo
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Description
Aufgabe
Die Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung besteht in der Schaffung einer einfach und
sicher arbeitenden Batteriesparschaltung zur Erzeugung einer stabilisierten Ausgangsspannung.
Vo rteil c
Die Sparschaltung schafft eine bleibende Leistungsfähigkeit, die in weitem Umfang unabhängig
von Produktionsstreuungen der einzelnen Bauteile von Temperatur und Batteriespannung ist. Die in
Stabilisierungskreis verlorengehende Leistung is
gering, und die Batteriespannung kann auf mehr al: ein Volt oberhalb des stabilisierten Ausgangs ab
fallen, bevor die Stabilisierungswirkung aufhört Zusätzlich sind bleibende große Sparverhältnisse ii
der Größenordnung von 50 : 1 (EIN : AUS) erzielbar
In Weiterbildung der Erfindung enthält die Spar schaltung Einrichtungen zum Schutz des Schalt
kreises gegen Kurzschlüsse in der Versorgungs leitung. In den Unteransprüchen sind weitere Aus
gestaltungen der Erfindung beschrieben.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Fig.
bis 5 im einzelnen erläutert. Es zeigt: F i g. 1 ein Schaltbild eines Multivibratortyps, b(
der eine angezapfte Versorgungsbatterie oder zw< Batterien verwendet werden.
Fig. 2 ein Schaltbild eines ähnlich aufgebaute
Mnltivibrators, bei dem eine einzelne nicht ange-
«mfte Batterie zur Anwendung gelangt,
pjg. 3 ein Schaltbild eines Multivibrators, weldies
gleichzeitig einen Teil des Schaltkreises nach Fj0 5 bildet,
ρ ig. 4 einen anderen Teil des Schaltkreises nach
5 und Einrichtungen zur Spannungsstabilisie-
I und
Fig. 5 ein Schaltbild eines Empfängerteils, bei dem eine Adsfuhrungsfonn der Batteriesparschaltuno
und Stabilisierungsschaltung nach der Erfindung ^Anwendung gelangt. ~
Eine bekannte Version eines emittergekoppelten astabilen Multivibrators ist in Fig. 1 mit den Tran-
TR A d TR B gezeigt d Kllk
und somit kann bei einem gegebenen Wert des Widerstandes R 10 ein Minimum an wirtschaftlicher
Versorgungsausschaltzeit erzielt werden.
T1n Reihenstabüisierungskreis nach Fig.4, der
ebenfalls einen Teil der Fig. 5 bildet, ist der
Strom/ gleich der Summe des Basisstroms W aes
Transistors TRl und des Stroms IZ durch die
Zenerdiode D 5. Der Basissttom IB kann sich^ vom
WertO (Nährungswert) bis zum Wert IL (Maximum)/HFC
ändern, und für einen maximalen Stabilisierungsbereich
sollte der Strom / nicht kiemer als /z (Minimum) plus IL (Maximum)/HFC sein, wobei
IZ (Minimum) der minimale Strom ist, der zur Aufrechterhaltung des Zenerbetriebs notwendig ist.
ähd HFC di Eittrflgerstromverstärkung des
astabilen Multivibrators ist in Fig. 1 mit den Tran- Aufrechterhaltung des Zenerbetriebs notwendig
«stören TR A und TR B gezeigt, denen Kollektor- 15 während HFC die Emitterfolgerstromverstärkung des widerstände RC und AL und Emitterwiderstände Transistors TR 7 und IL (Maximum) der maximale E 2 thd hl id Z Strom durch die Belastung L ist. Wenn der StJomy
«stören TR A und TR B gezeigt, denen Kollektor- 15 während HFC die Emitterfolgerstromverstärkung des widerstände RC und AL und Emitterwiderstände Transistors TR 7 und IL (Maximum) der maximale E 2 thd hl id Z Strom durch die Belastung L ist. Wenn der StJomy
auf 0 reduziert wird, wird ebenfalls IL auf aen
Wert 0 gebracht und der Stabilisierungskreis istj!.u?'
geschaltet, während, wenn / über den Wert IZ (Mmifnum)
plus IL (Maximum)/HFC ansteigt, die btamsierungswirkung
aufrechterhalten wird, jedoch er Überschüssice Strom durch die Zenerdiode D 5 a -
/ k f ahezu
ftt,x und RE 2 entsprechend zugeschaltet sind. Zur
Erzielung einer guten Stabilität des Tasrverhältnisses und der Viederholungsrate bzw. Impulsfolge ist die
Spannung VEE beträchtlich größer als die Spannung VCC ceniacht, während die Widerstände RE I und
RE2 mi Verhältnis zu RC und RL groß gewählt
wurden. Die Ausgangsspannung bzw. der Pege" der Klemme A ist jedoch klein.
an Überschüssice Strom durch die Zenerd fließt und \erlorengeht. Der Strom / kann .iuf nahezu
d id er au
r Klemme A ist jedoch klein. fließt und \erlorengeht. Der Strom / kann iu
Wenn nur zwei Versorgungsschienen bzw. -leitun- 25 dem optimalen Wert gehalten werden, indem er au
" Verfügung stehen was bekanntlich oft der einer Konstantstromquelle bezogen wird, also z. o.
Fall l·
Schalt
sch,lt
lasse-
leit.-t
nu gg
Verfügung stehen, was bekanntlich oft der ' wird ein Spannungsteiler mit Wider landen
:· /0 2 verwendet, um die Basis des Transistors .-τι speisen, wie Fig. 2 zeigt. Bei einem sol'hen
reis bestimmt die Kapazität C in Ver'ninduim
>,-., Widerstand REl hauptsächlich die Ein-./
eines Schaltertransistors TR C. wenn dei and RL klein ist. während ein Widerstand
'iir Hauptsache die Ausschakzeit bestimmt.
<ier Widerstand RC klein ist. w .!" einer kurzen Einschaltzeit der Widerstand
.lein gehalten werden muß. I'm den \»m
ibrator" im ausgeschalteten Ziwand durchs
Mi Strom zu verringern, d.h. wenn TRA
dem optimalen Wert gehalten werden, indem einer Konstantstromquelle bezogen wird, also z. o.
aus dem Iransitor TR6 mit Emitterwiderstand K 1«.
Bei dieser Ausführungsform werden durchweg Siiiziumhalbleiter verwendet, so daß der Wert
eines leitenden Transistors und die Emschaltspannung einer Diode jeweils OJ Volt betragen. Uiearn
Widerstand R 14 liegende Spannung ist somit 0./ vor
(zwei χ 0.7 minus 0.7). und somit ist der h™iu"~
Hauptsache die Ausschakzeit bestimmt. strom des Transistors ΓΛ 6 gleich 0,7/R 14, wahren
Widerstand RC klein ist. wobei zur Hr- 35 der Kollektorstrom/ nahzu den gleichen Wert nat.
In der kombinierten Spar- und Stabilisierung.-schaltung
nach Fig. 5. bei der für gleiche üaul^
wieder die entsprechenden gleichen
Mi Stro g verwendet wurden, sorgen die Dioden
TRIi und TR C nicht leiten und wenn keine 40 für eine konstante Spannungsversorgung der _
n-'sspannung an der Klemme B ueut. muß die des Transistors TR 6 und schaffen 8'eictaeiug «-» ·
kli i b bi di Abi nicdricere Widerstandsbelastung fur den emiutrj,
koppelten Multivibrator mit den Transistoren 7 « J
is auf und TR 4. Wenn nun der Transistor TR 3i leiw.
Wertes 45 leiten die Transistoren TR 4 TRb und / /<
' "' · und an der Klemme D liegt kerne A-Sgaijsspa^-
nung. Wenn der Transistor TR 2In.ch le JJt, «nd *e
Transistoren T R 4. TR 6 und TR 7 durchgeschant
bzw. eingeschaltet, und die Spannung an".
Klemme D wird durch die Zenerspannung der /Lenerdiode
D 5 bestimmt und stab'^ert "nd ^s J5 ^
gung für die übrigen Teile des Emplangers wendet.
Fin Signal welches wahrend der-ZeU
d Ef Lestunge
klein sein, wobei bei dieser Arbeitsder
Wert von VEE des Transistors TR Λ eine seh. uichticc Rolle spielt, und zwar in bmis auf
Sta^ilitätsvcrluste auf Grund des »roßcn
on' I EE im Multivibrator nach F i 8Γ 1.
Um diese Stabilität wiederzuerlangen, kann der
SclK-.ltkrcis cemäß Fig. 3. der einen Teil des in
F,.. S oezeigten Schaltkreises bildet, zur Anwcndun."
fangen, in dem Widerstände ff 8 und R
jexv JiIs-Widerständen R 11 und R 10 gleich sind und
in dem eine Diode D1 in der Potentiometerkette vorgesehen ist und die Basis des Transistors TR
an 'die Verbindung zwischen Widerstand R 8 und Diode Dl gl i D Ti 77? 3
und die Diode Dl sollten aus demselben Material bestehen, also beispielsweise beide aus S.lizium oder
Γ,ι-rimnium
Im eingeschalteten Zustand, bei dem die Tran-
sistorenT/M und TR 6
Klemme C abgenommen werden kann, schaffen die
in Reihe geschalteten Dioden D 2 und D 3 im
Kollektorkregis von TR 4 eine konstante Spannung in
be/uß auf die positive Versorgungsleitung, wobei
man'mdererseits diese Spannung auch dadurch er- 65 Sollte jedoch erne .
halten kann, daß Strom durch sie aus einer anderen Kurzschluß, wahrend
Ouelle als TR 4 geführt wird. Der Widerstand der Versorgung auftreten, so
Dioden Π 2 und D 3 ist im Einschaltzustand niedrig. d
Verbindung zwischen Widerstand R 8 und Fin Signal welc
Dl angeschlossen ist. Der Transistor 77? 3 55 wird, wenn dem Empfanger Leistunge η
dlb Mil id kn eingesetzt ^d ausgewerte w
er Leig g ^
wird, kann eingesetzt ^d ausgewerte werden um
einen Zusatzstrom durch den W de™ ^ 8
dic Klemme E zu ziehen und somit den ^Pann
abfall an diesen Widerstand auf -he- den
tand, bei dem die Tran- abfall an diesen Widerstand auf -he- den Wut
leiten und Strom an der 60 der Batterieversorgungsspannung zu "hohen
durch der Transistor TR 3 mit dem außer Betnc
befindlichen Mult.v.brator .m.nichtleitenden Zustand
gehalten wird und eine stab,»'«* Spannung a„ du
Klemme D wahrend der Signa dauer erhaltl.cn
de,
Versorgung ^J. J^f
sistor TR 7 zerstört werden. Um dieses zu
werden der Transistor TR 5 mit den zugeordneten Wi- und diesen Transistor am Leiten zu hindern, um so
derständen R13, R 15 bis R 17 und die Diode D 4 den Schaltkreis in einen Kreis umzukehren, der durch
verwendet. Die Widerstände RIS und R16 bilden ein den Multivibrator gesteuert wird, wodurch der Tran-Potentiometer
zwecks Schaffung einer Spannung VR, sistor TR 7 gegen eine übermäßige Dissipation bzw.
mit der der Emitter des Transistors TR 5 gespeist 5 hohe Energieverluste geschützt wird,
wird. Um einen Stromabfluß zu vermeiden, wenn die Ein Weg zur Erzielung einer Haltespannung geht Sparschaltung außer Betrieb ist, werden diese Bau- aus Fig. 5 hervor, bei der die Transistoren TR 1 und teile parallel zur Zenerdiode D 5 als Vorteil für die TR 2 einen Schmitt-Trigger-Kreis mit dem normaler-Batterie V geschaltet. Ein während der Einschalt- weise leitenden Transistor TR 1 bilden. Der Kollekperiode empfangenes Signal kann dazu benutzt wer- io von TR 1 und deshalb auch die Klemme F werden den, um eine positive Haltespannung der Klemme F dann auf niedrigem Potential liegen und zwar auf von ausreichender Amplitude zuzuführen, um den Grund des Spannungsabfalls am Widerstand R 4, der Transistor TR 5 zum Leiten zu bringen. Der Kollek- den Kollektorwiderstand des Transistors TR 1 bildet, torstrom fließt dann durch den Begrenzungswider- Wenn ein empfangenes Signal einen ausreichenden stand R 13 und die Dioden D 2 und D 3, um TR 6 15 Strom durch den Widerstand RX aus der Klemme G und TR 7 leitend zu halten, während der astabile fließen läßt, wird der Schmitt-Trigger-Kreis in Betrieb Multivibrator mit den Transistoren TR 3 und TR 4 gesetzt, der Transistor TR 1 hört auf zu leiten, und weiterläuft. Wenn die Haltespannung geringer als sein Kollektor und die Klemme F werden unter Ver- TR ist, wird der Transistor TR 5 durch den Wider- nachlässigung des Basisstroms des Transistors TR 5 stand R 17 nichtleitend gehalten, wenn die stabili- 20 das Potential der Batterie V erhalten bzw. annehmen, sierte Spannung eingeschaltet ist, also an der wodurch die stabilisierte Versorgung eingeschaltet Klemme D zur Verfügung steht, und andererseits gehalten wird.
wird. Um einen Stromabfluß zu vermeiden, wenn die Ein Weg zur Erzielung einer Haltespannung geht Sparschaltung außer Betrieb ist, werden diese Bau- aus Fig. 5 hervor, bei der die Transistoren TR 1 und teile parallel zur Zenerdiode D 5 als Vorteil für die TR 2 einen Schmitt-Trigger-Kreis mit dem normaler-Batterie V geschaltet. Ein während der Einschalt- weise leitenden Transistor TR 1 bilden. Der Kollekperiode empfangenes Signal kann dazu benutzt wer- io von TR 1 und deshalb auch die Klemme F werden den, um eine positive Haltespannung der Klemme F dann auf niedrigem Potential liegen und zwar auf von ausreichender Amplitude zuzuführen, um den Grund des Spannungsabfalls am Widerstand R 4, der Transistor TR 5 zum Leiten zu bringen. Der Kollek- den Kollektorwiderstand des Transistors TR 1 bildet, torstrom fließt dann durch den Begrenzungswider- Wenn ein empfangenes Signal einen ausreichenden stand R 13 und die Dioden D 2 und D 3, um TR 6 15 Strom durch den Widerstand RX aus der Klemme G und TR 7 leitend zu halten, während der astabile fließen läßt, wird der Schmitt-Trigger-Kreis in Betrieb Multivibrator mit den Transistoren TR 3 und TR 4 gesetzt, der Transistor TR 1 hört auf zu leiten, und weiterläuft. Wenn die Haltespannung geringer als sein Kollektor und die Klemme F werden unter Ver- TR ist, wird der Transistor TR 5 durch den Wider- nachlässigung des Basisstroms des Transistors TR 5 stand R 17 nichtleitend gehalten, wenn die stabili- 20 das Potential der Batterie V erhalten bzw. annehmen, sierte Spannung eingeschaltet ist, also an der wodurch die stabilisierte Versorgung eingeschaltet Klemme D zur Verfügung steht, und andererseits gehalten wird.
durch die Diode D 4, wenn die Sparschaltung sich Damit diese stabilisierte Versorgung z. B. nicht
im ausgeschalteten Zustand befindet. Wenn die während kurzer Pausen, die in einem Signal auf-Haltespannung
größer als VR ist, kann der Tran- 25 treten, geschaltet wird, kann die Haltespannung so
sistor TR 5 einschalten und die stabilisierte Versor- gewählt werden bzw. beschaffen sein, daß sie lange
gung eingeschaltet halten. Sollte sich bei der Über- genug auftritt, um solche Pausen zu überdecken. Die
tragung der Haltespannung eine Verzögerung z. B. Haltespannung kann mit Hilfe der Ladung eines
auf Grund von Zeitkonstanten ergeben, so wird der Kondensators aufrechterhalten bzw. fortdauernd gefortdauernde
Lauf des Multivibrators sicherstellen, 30 macht werden, der zwischen der Erdleitung und der
daß der Transistor TR 5 bei der nächsten Einschalt- Klemme F mit einer Diode liegt, die den Platz der
periode in den leitenden Zustand geschaltet wird. Verbindung zwischen dem Kollektor von TR 1 und
Ein Kurzschluß in der stabilisierten Versorgungs- dieser Klemme einnimmt. Andererseits können der
leitung würde den Empfänger außer Betrieb setzen, Kondensator und die Diode in einem Schaltkreis vor
aber es würde auf Grund des intermittierenden Be- 35 der Klemme G oder vor der Klemme E liegen, wenn
triebs des Schaltertransistors TR 7 unter dem Ein- diese Klemme dazu verwendet wird, den Transistor
fluß des Multivibrators kein Schaden durch über- TR 3 nichtleitend zu halten.
mäßige Energieverluste entstehen. Sollte ein Kurz- Der Kondensator CD spielt an sich für das Arbei-
schluß während einer Periode auftreten, wenn gerade ten des Schaltkreises keine Rolle, er ist allerdings
eine Haltespannung vorliegt, so wird die Diode D 4 40 dazu vorgesehen, unerwünschte Radiofrequenzen
leiten, um das Basispotential von TR 5 herabzusetzen oder Hochfrequenzeffekte auszuschalten.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Sparschaltung für einen batteriebetrieBenen
Empfänger, bei der der Speisestrom des Empfängers beim Ausbleiben eines Empfangssignals
gedrosselt wird und die eine Halbleiterschaltervorrichtung aufweist, die den Strompfad zum
Empfänger abwechselnd leitend und nichtleitend macht und die bei Empfang eines Empfangssignals, auf das der Empfänger ansprechen kann,
in eingeschalteter Stellung gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschaltervorrichtung als Reihenstabilisierungselement einer im wesentlichen konstanten
Spannungsversorgung geschaltet ist, welche die LeistuDgsversorgung des Empfängers bildet.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschaltervorrich
tung mindestens einen Transistor aufweist und daß mindestens eine Diode eine konstante Spannung
für die Basis dieses Transistors erzeugt.
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode gleichfalls eine
niedrige Widerstandsbelastung eines Multivibratorkreises bildet, der das Schalten der Schaltervorrichtung
steuert.
4. Schaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Schaltervorrichtung
eingeschaltet ist, die Spannung, die zum Empfänger geführt wird, mit Hilfe einer
Zenerdiodc stabilisiert wird.
5. Schaltung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, gekennzeichnet durch Schalteinrichtungen zum
Schutz gegen Zerstörung im Fall einer schweren Überlastung, wie z. B. einen Kurzschluß, auf der
stabilisierten Versorgungsleitung zum Empfänger.
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen einen
weiteren Transistor und eine weitere Diode enthalten und daß der Emitter des weiteren Transistors
aus einem Potentiometer gespeist wird, welches parallel zur Zenerdiode liegt.
7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Empfänger empfangenes
Signal der Verbindung zwischen dem weiteren Transistor und der weiteren Diode zugeführt
wird und diesen Transistor während der Zeitdauer leitend hält, während der das Signal
empfangen wird und die Schaltervorrichtung eingeschaltet ist. um dem Empfänger Strom zuzuführen.
8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn eine Überlastung oder
ein Kurzschluß auf der stabilisierten Versorgungsleitung auftritt, die weitere Diode leitet und
den weiteren Transistor veranlaßt auszuschalten, um die Schaltervorrichtung gegen übermäßige
Leistungsverluste oder unnötigen Leistungsverbrauch zu schützen.
9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das der Verbindung zwischen
dem weiteren Transistor und der weiteren Diode zugeführte Signal von einem Schmitt-Trigger-Kreis
geliefert wird, der wiederum in Abhängigkeit von einem empfangenen Signal betrieben
wird.
Bei vielen batteriebetriebenen Radioempfängern und insbesondere bei solchen Empfängern, die man
unauffällig am Körper trägt, also z. B. in der Brusttasche eines Jacketts, ist die Größe der Batterie von
vornherein begrenzt, und Einrichtungen zum Einsparen von Batterieverbrauch durch den Empfänger
ergeben bei einer bestimmten Batteriegroße eme längere Arbeitsperiode, bevor die Batterie ersetzt
oder neu aufgeladen werden muß. ίο Eine wirtschaftliche Gestaltung des Batterieverbrauchs wird dann sehr wichtig, wenn man Empfänger von der Art verwenden will, die den Trager
aufmerksam machen sollen, wenn ein Signal gesendet wird, weil derartige Empfänger in einigen Fällen von
den Personen über längere Zeiträume getragen werden können und weil man nur einen Ruf m
Notfällen od. dgl. wünscht. ,,„,,,. ■
In der deutschen Auslegeschrift 1 276 760 ist eine
Batteriesparschaltung beschrieben, die einen Multivibrator
aufweist, dessen Tastverhältnis geringer als das der Schaltungseinheit ist, die einen Transistor-Schalter
in der Versorgungsleitung zum Empfanger steuert, bei der ferner ein Haltekreis den Multivibrator
außer Betrieb und den Transistorschalter geschlossen hält, wenn ein Signal empfangen wird
Bei einigen Empfängern, und zwar bei ζ. Β
solchen, die mit einer festen Frequenz arbeiten und eine Kristallsteuerung der darin befindlichen heterodvnen
Oszillatoren verwenden, ist eine stabilisierte konstante Spannung zur Erzielung optimaler Ergebnisse
von Vorteil. Die stabilisierte Spannung sollte vorzugsweise gleich oder etwas geringer als die
Spannung am Ende der Batterielebensdauer sein, so
daß cine^maximale Ausnutzung erzielbar ist.
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