DE1813934B2 - Regeleinrichtung fuer die temperaturabhaengige spannungsregelung eines gleichstromerregten wechselstromgenerators - Google Patents

Description

bunden ist, derart, daß die untere Bezugsspannung in einer konstanten Beziehung zur oberen Bezugsspannung steht.

5. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (61) mit negativem Temperaturkoeffizienten im wesentlichen einen Transistor (70) umfaßt, dessen Basis-Eiritter-Diodenstrecke als temperaturempfindliches Element wirksam ist.

6. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Begrenzungseinrichtung (64) aus einer Zenerdiode besteht und daß die zweite Begrenzungseinrichtung (65) im wesentlichen aus einem Transistor (81) aufgebaut ist.

7. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsstufe (36) aus einem Differentialverstärker besteht, der einerseits mit dem Meßsignal sowie andererseits mit der Bezugsspannung Deaufschlagt ist und der das Steuersignal liefert, wenn zwischen den beiden Signalen eine Amplitudendifferenz besteht, derart, daß das Steuersignal den Halbleiterschalter (16) über den Steuerschalter (20) entweder leitend macht, wenn die Amplitude des Meßsignals zu niedrig ist, oder nicht leitend macht, wenn die Amplitude des Meßsignals zu hoch ist.

8. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Bezugsspannungsgeber (60) und dessen Spannungsversorgung (Leitung 44) eine Diode (78) geschaltet ist.

9. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß e^;ne Diode (18) parallel zur Feldspule (13) derart geschaltet ist, daß sie entgegen dem beim leitenden Halbleiterschalter (16) durch die Feldwicklung (13) fließenden Strom gepolt ist, derart, daß die Diode (18) nach dem Abschalten des Halbleiterschalters (16) beim Abbau der gespeicherten Feldenergic leitend ist, so daß die in Zusammenwirkung mit dem Ein- und Ausschalten des Halbleiterschalters durch das Steuersignal geregelte Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators eine Amplitudenschwankung von höchstens 1 %> aufweist.

10. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie in integrierter Schaltkreistechnik auf einer einzigen monolithischen Siliciumscheibe hergestellt ist.

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für die temperaturabhängige Spannungsregelung eines gleichstromerregten Wechselstromgenerators, insbesondere

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gj ein Kraftfahrzeug, mit einer Vergleichsstufe, in nungsregelung eines gleichstromerregten Wechsel-

eelcher das von der gleichgerichteten Ausgangsspan- Stromgenerators zu schaffen, die als integrierte Scnal-

Q₀Bg des Wechselstromgenerators abgeleitete Meß- tung auf einer einzigen monolithischen Sihaum-

JJg₀₈I _mit einer von einem Bezu_fesspannungsgeber ge- scheibe untergebracht werden kann. Zu diesem ZwecK

lieferten Bezugsspannung zur Erzeugung eines Steuer- 5 soll die Regeleinrichtung derart ausgebildet sem, da υ

signals vergleichbar isi, einem zur Feldwicklung des die Wärmebelastung erheblich reduziert wird, uie

eufecbselstro.-ngenerators in Serie liegenden, vom Regeleinrichtung soll insbesondere für den Wechsel-

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«fecnselstromgenerators in Serie liegenden, vom Regeleinrichtung soll insbesondere für den } Steuersignal zur Ein- und Ausschaltung des durch die stromgenerator eines Kraftfahrzeugs verwendbar sein Feldwicklung fließenden Stromes betätigbaren Halb- und rasch auf Temperaturen ansprechen, um die jeitcrschalter, der durch das in der Vergleichsstufe er- io Kraftfahrzeugbatterie innerhalb eines bestimmten zeugte Steuersignal über einen Steuerschalter ein- und Temperaturbereichs optimal laden zu können. Ferner ausschaltbar ist, und mit Einrichtungen zur umge- so!! die Regeleinrichtung eine sehr hohe Stabilität Dekehrt proportional temperaturabhängiger. Änderung sitzen und bei normalem Einsatz eines Wechselstromdes Steuersignals. generators für Kraftfahrzeuge die Amplitudenschwan-Für Wechselstromgeneratoren, die bei Fahrzeugen 15 kungen auf einen Betrag reduzieren, der in der uro-

darf für eine vollständig aus Halbleiterelementen auf- Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurc.i ge-

eebaute R.-gelschaltung. Bei einer derartigen Halb- löst, daß der Bezugsspannur,, ,geber Bezugsschaltunleiterregclschaltung ergeben sich jedoch Schwierig- gen zur Erzeugung einer oberen and unteren Bezugskeiten wegen der Verlustleistung der in der Regel- 20 spannung umfaßt, die mit den aus einer Schaltung mn schaltun" verwendeten Bauelemente sowie bezüglich negativem Temperaturkoeffizienten sowie einer ersten der Stabilität der Regelschaltung. Die Halbleiter- Begrenzungseinrichtung zur Begrenzung aut eine elemente sprechen auf Veränderungen auch sehr viel maximale Spannung Cl bei einem unteren lemperarasch« r an als der Wechselstromgenerator, so daß turgrenzwert und einer zweiten Begrenzungseinncneine Regelschaltung dieses unterschiedliche Anspruch- 25 tung zur Begrenzung auf eine minimale Spannung c verhalten berücksichtigen muß. Ferner ist es wün- bei einem oberen Temperaturgrenzwert bestetienaen sehenswert, daß eine solche Regelschaltung als inte- Einrichtungen zur temperaturabhängigen ^A"^deiT& Hierte Schaltung auf einem monolithischen Silicium- des Steuersignals derart zusammenwirken, dali an eier träger angeordnet ist. Auf Grund dieser Tatsache soll Vergleichsstufe eine Bezugsspannung ansteht, die sicn d^:e Anzahl der verwendeten Bauelemente möglichst 30 umgekehrt proportional zur Temperatur und zw Wein sein. Bei einer die Spannung stabilisierenden sehen den den beiden Temperaturgrenzwerten zuge-Rescischaltung zur Verwendung in Kraftfahrzeugen ordneten Amplituden ändert, derart, dab sicn soll die erzeugte Spannung in Abhängigkeit von Ausgangsspannung des Generators,nur innerhalb vor-Temneraturänderungen veränderlich sein. Bei einer gesehener Amplitudengrenzwerte ändert. Temperatur unter Q^c C soll /. B. die von dem Wech- 35 Eine nach den Merkmalen der Erfindung aufgeselstroir -enerator erzeugte Spannung zum Laden der baute Regeleinrichtung bietet insbesondere den vorBatterie "einen maximalen Wert annehmen, da die teil, daß sie eine Spannungsregelung zul*bt, die Batterie bei niedriger Temperatur für ein bestimmtes Gleichspannungsschwankungen untertiaiD 1 /0 ^c Ladungsniveau eine höhere Spannung benötigt. Da- währleistet und auf Grund des speziellen fur die ingegen soll bei einer höheren Temperatur die erzeugte 40 tegrierte Fertigung ausgelegten Aufbaus der S»cnw Spannung verringert werden, damit die Batterie nicht tung nur eine geringe Warmebelastung erfahrt Der nKrladenwird Veiringerung der Wärmebelastung dient auch die

Derartige auf Temperaturänderungen ansprechende Verwendung des Steuerschalters, der einι sehr_n™jc^ft« Ge! Sen auch für andere Anwendungsfälle be- Umschalten des Halbleiterschalters und des en rasche St um, in einer Zentrale, die an einer entfernt 45 Aussteuerung in den Satt.gungszustand moghch macht. Sg nen Meßstelle herrschenden Temperaturen an- Eine besonders vorteilhafte ^Ausgestahung der Er

f °- findung besieht dann, daß die Schaltung mit nega

Regeleinrichtungen der vorausstehend benannten tivem Temperaturkoeffizienten in Serie: zur Bezugs-Art ind bereits bekannt (Zeitschrift »Direct Current«, schaltung für die untere ^B™f%™™^^*™ November 1965. S. 171 bis 176). Diese Regeleinrich- _So zu dieser Scnenschaltung die ^er mng versucht die Nachteile einer hohen Wärme- richtung za. Begrenzungauf eine belastung des Schalttransistors durch eine Ein- und Cl bei einem unteren Τ^Ρ⁶¹.? Au Sung dieses Transistors zu überwinden. Dazu geschaltet und zu dies er ^«^^^% wird ein KC-Glied eingeführt, wodurch die Schaltung auf der F-ßpunktseite die B^djljngfiar α« taswbil wird und durch eine Art Sperrschwinger- 55 obere Bezugsspannung und andererseit auf der S«t« kung der Schalttransistoren umgeschaltet wird. Diese der Spannungsversorgung de zweue ^"XS Snahme reicht jedoch nicht aus, um die bekannte richtung zur Begrenzung ι»^f «~

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lange Lebensdauer gewährleistet. Eine weitere Schwie- mit der P³™¹¹^¹ Vicrkeit für die integrierte Bauweise ergibt sich auch Bezugsspannung durch

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde e.ne steigt «™»J^ einrichtung auf de? minimale Regeleinrichtung für die temperaturabhängige bpan- zweite Begrenzungseinncniunt,

SpannungC2 festgehalten wird, wenn die zur oberen Diode 18 wird auch als sogenannte Freilaufdiode be-

Dczugsspannung addierte untere sowie temperatur- zeichnet, da sie den durch das Zusammenbrechen des

abhängige Spannung den Schwcllwert der zweiten Feldes der Feldwicklung 13 erzeugten Strom zirkulie-

Begrcnzungseinrichtung unterschreitet. ren läßt. Ferner bewirkt die Diode 18 eine Begren-

Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist vorteil- 5 zung der Spannung an der Feldwicklung 13.

haft, daß die Bczugsschaltung für die obere Bezugs- Ein Steuerschalter 20 steuert den Halbleiterschalter

spannung aus einer Zencrdiode besteht. Die Verwen- 16 und besitzt eine Spannungshysterese, wodurch ein

dung einer Zencrdiode für diesen Zweck ist an sich Spannungsbereich entsteht, in welchem die Amplitude bekannt (Zeitschrift »Direct Current«, November am Ausgang de» Gleichrichters 11 in der in Fig. 2

1965, S. 174). ίο dargestellten Weise oszilliert Die Kurve 21 beschreibt

Eine weitere an sich bekannte Ausgestaltung (bri- den idealisierten Verlauf der Amplitudenänderung tische Patentschrift 1 086 336) der Erfindung besteht der gleichgerichteten Spannung in Abhängigkeit von darin, daß die Bezugsschaltung für die untere Bezugs- der Zeit und stellt die von dem Wechselstromgeneraspannung aus einem Emitterfolger mit vorzugsweise tor 10 gelieferte: geregelte Spannung dar. Die Auszwei Transistoren besteht, dessen Eingangsseite mit 15 gangsspannung des Wechselstromgenerators 10 ist der Zencrdiode über einen Spannungsteiler verbun- mit V_% bezeichnet und durch die Linie 22 angedeutet, den ist, derart, daß die untere Bezugsspannung in Diese Spannung besitzt einen oberen, durch die Linie einer konstanten Beziehung zur oberen Bezugsspan- 25 angedeuteten Grenzwert V_n sowie einen unteren, nung steht. durch die Linie 23 angedeuteten Grenzwert V₁. Der

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht dann, ao Spannungsbereich zwischen den Linien 23 und 25

daß die Schaltung mit negativem Temperaturkoeffi- wird durch den Steuerschalter 20 festgelegt. Durch

zienten im wesentlichen einen Transistor umfaßt, des- den mi' 24 bezeichneten Kurvenabschnitt wird die

sen Dasis-Emitter-Diodenstrccke als temperaturemp- Zeitspanne einer Periode gekennzeichnet, während

findliches Element wirksam ist. Dadurch wird esmög- welcher der Halbleiterschalter 16 Strom führt und da-

lich, den Bezugsspannungsgeber in einfacher Weise in as bei von der Batterie 12 über die Feldwicklung 13

bezug auf die Temperatur zu kompensieren. Strom zieht. Der mit 26 bezeichnete Kurvenverlauf

Es ist auch bereits bekannt, für derartige Regelein- für abnehmende Spannungsamplituden entspricht der

richtungen Vergleichsstufen vorzusehen, die einen Zeitspanne einer Periode, während welcher eine

Differentialverstärker umfassen (USA.-Patentschrift Spannung auf Grund des durch die Diode 18 zirku-

3 296 516). 30 Iierenden Stromes in Richtung des Pfeiles 19 fließt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegen- Bei einer 12-VoIt-Anlage entspricht der durch die

stand von weiteren Unteransprüchen. Linien 23 und 25 begrenzte Amplitudenbereich einem

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung Spannungsunterschied von ungefähr 0,1 Volt,

ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Gemäß F i g. 1 ist die Batterie 12 über eine Lei-

F i g. 1 ein Schaltbild einer Ausführungsform der 35 tung 30 an eine Giättungsschaltung 31 für die Span-Erfindung, nung angeschlossen, um den durch die Kurve 21

F i g. 2 eine Darstellung des idealisierten Verlaufes (F i g. 2) beschriebenen Schwingungsanteil aus der

der geregelten Spannung, gleichgerichteten Spannung auszufiltern. Ein solcher

Fig. 3 eine Darstellung der in Abhängigkeit von Schwingungsanteil besitzt z. B. eine Frequenz zwi-

der Temperatur sich ändernden Bezugsspannung, 40 sehen 1000 und 2000 Hertz. Die Giättungsschaltung

F i g. 4 eine Ersatzschaltung des temperaturabhän- 31 kann aus einem Spannungsteiler oder einem Pogigen Teiles der Schaltung gemäß F i g. 1. tcntiometer 32, einem Widerstand 33 und einem Konin der Zeichnung sind gleiche Teile sowie gleiches densator 34 bestehen, die in der dargestellten Weise charakteristisches Verhalten mit gleichen Bezugs- miteinander verbunden sind. Die Glättungsscnaltung zeichen versehen. 45 ist derart aufgebaut, daß sie eine Schwingung von

In F i g. 1 ist eine erfindungsgemäße Regelschaltung 1000 Hertz eliminiert Die geglättete Spannung wird

fur einen schematise!) angedeuteten Wechselstrom- Über die Leitung 35 einer Vergleichsstufe 36 für die

generator dargestellt Dieser Wechselstromgenerator Spannung zugeführt Die Giättungsschaltung 31 ist

10 liefert eine Wechselspannung an einen Gleich- für den Betrieb des Systems nicht erforderlich. So ist

richter 11. der die für das Laden der Batterie 12 auf 5° z. B. der Kondensator 36 in dem Steuerschalter 20

eine bestimmte Spannung benötigte Gleichspannung ausreichend, um das System nicht auf den Schwin-

liefert. Der Wechselstromgenerator 10 ist induktiv gungsanteil in der gleichgerichteten Spannung an-

mit einer Feldwicklung 13 gekoppelt Ferner »st ein sprechen zu lassen.

Zündschalter 14 vorgesehen, mit dem die Batterie 12 Die Vergleichsstufe 36 besteht aus einem Differen- wahlweise mit einem in einem Fahrzeug vorgesehenen 55 tialverstärker 37, dessen eine Eingangsseite an die Verbraucher 15 verbunden werden kann. Wenn der Leitung 35 angeschlossen ist Die Transistoren 38 und Zündschalter 14 geschlossen ist, wird von der nach- 39 sind in einer Darlington-Schaltung angeordnet folgend beschriebenen Steuerschaltung ein Halbleiter- wodurch ein höherer Eiagangswiderstand des mit der schalter 16 ein- und ausgeschaltet so daß dieser ent- Leitung 35 verbundenen Eingangs des Differentialsprechend aus der Batterie 12 über die Leitung 17 60 Verstärkers 37 erzielt wird. Die eine Seite des Diffe- und die Feldwicklung 13 Strom zieht Wem» der Halb- rentialverstärkers 37 be teht aus dem Transistor 39, leiterschalter 16 abgeschaltet ist, verursacht die in der während die andere Seite aus dem Transistor 41 be Feldwicklung 13 gespeicherte Energie einen Stromßuß steht, an den über die Leitung 40 eine Bezugsspan- durch eine Diode 18 in Richtung de» Pfeiles 19. Es nung angelegt »vinL

fließt deshalb während der Abschaltperiode des Halb- 65 Ein gemeinsamer Emitterwidersjmd 42 liefert die

le«ierscha\ers 16 kontinuierlich ein Strom Airch die Vorspannung für die i\?nsistoren 38, 39 rad 41. Em

Feldwicklung 13. so daß der Wechselstromgenerator weiterer Belastungswiderstand 43 ist zwischen den

10 fortlaufend eine Wechselspannung erzeugt. Die Kollektor des Transistors 41 und die Leitung 44 zum

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Verbraucher 15 geschaltet. Die sich aus dem Ver- untere Temperatur bestimmt wird, indem dieser die gleich ergebende Spannung wird als Steuerspannung Leitung 40 an die Bezugsschaltung 62 für die obere über die Leitung 46 an den Steuerschalter 20 ange- Spannung anlegt. In gleicher Weise wird bei einer legt. P-:r Differentialverstärker empfängt seinen KoI- Temperatur von 10O⁰C die Bezugsspannung auf der lektorstrom auf der einen Seite von der Leitung 30 5 Leitung 40 durch die Begrenzungseinrichtung 65 für und an der anderen Seite über den Lastwiderstand 43 die obere Temperatur auf einen minimalen Amplituvon der Leitung 44, so daß er bei offenein Zündschal- denwertC2 begrenzt. Zwischen den beiden Tempeter 14 von der Batterie 12 abgeschaltet ist. Diese raturgrenzwerten von 0 und 100° C liefert die auf die Schaltung ist vorgesehen, um eine Stromentnahme Temperaturänderung ansprechende Schaltung 61 eine aus der Batterie 12 zu unterbinden, wenn das System io Spannung an den Leitungen 67 und 68, die sich umabgeschaltet, d. h. der Verbraucher 15 nicht in Be- gekehrt proportional zur Temperatur verändert und trieb ist. im wesentlichen einen linearen Kurvenverlauf 69 ge-

Der Steuerschalter 20 ist aus zwei komplementären maß Fig. 3 zwischen den beiden Temperaturgrenz-Schalttransistoren aufgebaut und besteht aus einem Werten aufweist. Diese Spannungsänderung ist sehr PNP-Transistor 50 sowie einem NPN-Transistor 51. 15 nützlich für eine von der Umgehungstemperatur un-Ein Spannungsteiler 52, 53 ist für die Spannungsver- abhängige konstante Ladegeschwindigkeit. Bei Temsorgung des Steuerschalters an die Leitung 44 ange- peraturwerten unter 0 und über 100 C kann die erschlossen. Bei geöffnetem Zündschalter 14 ist der zeugte Spannung geringfügig von den festgelegten Steuerschalter 20 nicht leitend, d. h. offen. Bei der Amplitudenwerten infolge ungenauer Ansprechgrengezeigten Zusammenschaltung der Transistoren 50 ao zen der Dioden abweichen.

und 51 führen diese einen hohen Strom, wenn die Bei der Betrachtung der Wirkungsweise der von

Spannung auf der Leitung 46 gegenüber dem Masse- einer Temperaturänderung abhängigen Schaltung 61 potential einen bestimmten positiven Wert erreicht. erkennt man, daß sich die von der Schaltung erzeugte Bei einem niedrigeren, an der Leitung 46 anliegenden Spannung an den Leitungen 67 und 68 umgekehrt Potential schalten die Transistoren 50 und 51 rasch as proportional mit der Temperatur zwischen den Grenzin deii nichtleitenden Zustand. Wenn der Steuerschal- werten 0 und 100⁰C ändert. Diese Änderung wird ter 20 Strom führt, entspricht die auf der Leitung 54 von der Temperaturabhängigkeit des Basis-Emitterwirksame Spannung im wesentlichen dem Masse- Übergangs, d. h. der Diodenstrecke, des Transistors potential infolge des niedrigen Impedanzwertes des 70 verursacht, die als temperaturempfindliches EIeleitenden Transistors 51. In diesem Zustand ist auch 30 ment wirksam ist. Eine derartige Temperaturcharakder Halbleiterschalter 16 nichtleitend, der aus zwei in teristik wird als negativ bezeichnet, da mit ansteigen-Darlington-Schaltung aufgebauten Transistoren be- der Temperatur die Durchlaßspannung an der Diode steht. Wenn jedoch der Transistor 51 nichtleitend abnimmt. Die Änderung beträgt bei einer üblichen wird, macht die über die Leitung 54 an die Darling- Basis-Emitter-Diodenstrecke ungefähr - 2 mV/° C. ton-Schaitung angelegte positive Spannung diese 35 Für die analytische Betrachtung der Schaltung 61 stromführend. können zwei parallelliegende Stromwege angenom-

Um die Verlustleitung des Halbleiterschalters 16 men werden, wobei der eine den Transistor 70 und möglichst zu reduzieren, ist es wünschenswert, daß die den Widerstand 71 zur Strombegrenzung und der ankomplementären Transistoren 50 und 51 sehr rasch dere den Spannungsteiler aus den Widerständen 72 umschalten. Dieses schnelle Umschalten kann jedoch 40 und 73 umfaßt. Für die nachfolgende Betrachtung eine hochfrequente Störung auf Grund des sich rasch wird der Wert des Widerstandes 73 mit R1 und der ändernden Feldstromes auslösen. Eine Verringerung Wert des Widerstandes 72 mit Rl bezeichnet. Die der Schaltgeschwindigkeit des Steuerschalters 20 kann Basis-Emitter-Strecke des Transistors 70 liegt pardurch einen entsprechend der Darstellung angeord- alle! zum Widerstand 72, so daß diese den Spannungsneten Kondensator 56 bewirkt werden. 45 abfall in Abhängigkeit von dem temperaturabhängigen

Die über die Leitung 40 der Vergleichsstufe 36 zu- Verlauf der Spannung einstellt, welcher einer in geführte Spannung wird von einem Bezugsspannungs- Durchlaßrichtung vorgespannten Basis-Emitter-Diode geber 60 zur Erzeugung der Bezugsspannung gelie- entspricht. Diese Spannung besitzt eine Amplitude feit, der eine auf die Temperaturänderung anspre- und entspricht der am Widerstand 72 auftretenden chende Schaltung mit negativem Temperaturkoeffi- So Spannung.

zJenten 61 enthält. Ferner ist eine Bezugsschaltung Nachfolgend wird das Ersatzschaltbild der Schal-62 für die obere Bezugsspannung und eine Bezugs- tting 61 betrachtet, um deren temperaturabhängiges Schaltung 63 für die untere Bezugsspannung vorge- Verhalten zu beschreiben. Ein Strom / fließt von der sehen. Die Bezugsschaltung 63 liefert eine Fußpunkt- Leitung 67 über die Schaltung 61 zur Leitung 68. Die spannung für die Schaltung 61, wie nachfolgend be- 55 in Abhängigkeit von diesem Strom im Generator erschrieben wird. Die Temperaturabhängigkeit des Be- zeugte Spannung ist gleich zugsspannungsgebers 60 wird auf eine maximale

SpannungCl durch eine Begrenzungseinrichtung64 Φ-(Rl + Rl)IRl.

für die untere Temperatur und auf eine niedrige

Spannung C 2 durch eine Begrenzungseinrichtung 65 6«* Diese Spannung kann als temperaturabhängige für die obere Temperatur begrenzt (Fig. 3). Ein Quellspannung betrachtet werden. Da die Schaltung Spannungsteiler 66 ist verwendet, um der Begren- 61 nicht verlustfrei arbeitet, ist in der Ersatzschaltung zungseinrichtung 65 für die obere Temperatur eine ein nicht dargestellter Widerstand zu berücksichtigen, Bezugsspannung zuzuführen. Die sich ändernde Span- dessen Serienwiderstand gleich R l/(ß+1) ist. Dieser nung des Bezugsspannungsgebers 60 ist in Fi g. 3 dar- 65 Widerstand kann auch als dynamische Impedanz der gestellt, wobei bei 0° C die Bezugsspannung auf der Schaltung 61 bezeichnet werden. In der vorstehenden Leitung 40 einen maximalen Ampliiudenwert Cl be- Fonnel ist /? die Stromverstärkung des Transistors 70. sitzt, der von der Begrenzungseinrichtung 64 für die Der von der Leitung 67 zur Leitung 68 fließende

Strom / ist amphtudenmäßig gleich der Summe der durch den Transistor70 und den Widerstand 73

stimmt, n.uß der durch diesen Widerstand fließende Strom nicht getrennt betrachtet werden. Der BaT strom i_b des Transistors 70 auf der Leitung 74 steuert die Leitfähigkeit des Transistors70. Daher ist der ίο

^l ~ fl'h + «o + Φ/Rl.

^dcn

der ImIn Λΐ f^{em StrO} G cZ /blctrieben "^' """

+ i_b)Ri + _φ

Spannungsabfa.1

Widerstand 72 und hat dne AmpUliiK/ÄiwÄS zu berücksichtigen ist, daß die Spannung am Wider-

Pm1?JV^Ur? ί" 5P⁸¹¹¹¹HWWe" an der Basis-Emitter-Strecke des Trans store 70 bestimmt wird Die zweite Komponente des durch den widersUnd 73 fließenden Stromes ist /„ und entspricht dem ßS strom auf der Leitung 74. Die Summe der Ströme

kann somit durch folgende Gleichung beschrieben werden: ⁸ «-nncoen

η,.,Μ,

Durch Ausmultiplizieren wird daraus:

., so eSbtskh ^GIeichun^¹> ^{für den} Basisstrom/,,,

(/- 4>IR₂)i(ß + 1). (3)

kann die Gleichung (2) in werden:

V = Φ (R y_{R 2}) + _R ! / _{+ φ f4)}

brsetzt man den Basistrom i„ der Gleichung (4) durch den Wert der Gleichung (3), so erhält man· 0(R VR₂) + φ + R! _(/_ _{ΦΙΚ2)Ιβ + 1}}

₍₅₎

v =

Woraus man nach dem Ausklammern von Φ für die Potentialdifferenz nachfolgenden Wert erhä.t: V {

In Gleichung (7) beschreibt der linksseitige, mit Φ _3S multiplizierte Teil die Temperaturabhängig^ des Wechselstromgenerators, während der rechtsseitiee Teil den Spannungsabfall auf Grund des Stromes/ darstellt, der durch die zusätzliche Impedanz Rl/ 0?+1) fließt. In der Praxis ist der Anteil

₄₀ ^f ^^{6 den Widerstand 79} gehaltet, um zu veranlassen, daß

^^· ^Wen" ^{keine S}P^{annung weitere Diode 80 ist in der die als} Temperaturkompen^{r81 de} Bih

MM 1) Äern

vernachlässigbar, so daß sich die Gleichungf 7) auf haTfWn*L ^E"^{de des Tem}Peraturbereiches, d. h. nachfolgenden Ausdruck vereinfachen läßt: _Unri Σ T* ^- J²* ^{ώε s}P^annung auf der Leitung 67

Ξίί ^{Ie 0}T ^Αϋ58^ω8 ^des Bezugsspannungs-

ng40 f Gd d

= Φ·(Λ1/Α2+

_1}. ₍₈₎ T ^Αϋ58^ω8 ^des Bezugsspannungszugeordnete Leitung40 auf Grund der

Die Gleichung (8) ist die mathematiche Beschreibung des Ersatzschaltbödes geaiäß Fig. 4 und St der auf euie Temperaturänderung ansprechenden _So Schaltung61, wonach sich die Spannung zwischen den Leitung«. 67 und 68 aus einem SperattS^ hangigen Teil und einem der zusätzlichen Impedanz und der dynamischen Impedanz zugeordneten Teil ^2u^"nensetzL ™

Der Bezugsspannungsgeber 60 zur Erzeugung der Bezugsspannung ist derart über die untere TeW-ratur von 0° C ausgelegt, daß die Spannung auf der Leitung 67 gleich oder größer ist als die Zeier^par, nung ^t D,ode 77 der Bezugsschaltung 62 für die obere Spannung. Somit wird die Begrenzimgsemrichtung64 leitend und hat die Spannung auf der Lei-

K^r.£^IOd*73 ^{aUf der} Z^P^nng Cl, wein die Schaltung 61 dazu tendiert, eine höhere Spannung als die Zener^pannnng abzugeben. Der Bezugsspan- S₅ nungsgeber^60 erhält seine VersorgungsspannSgNron der an die Lastseite des Zündschalters 14 angeschlossenen Leitung 44 Zwischen die Leitung 44 d di ükderBasisEmitter verringerte AmpUtude, ^Transistor 81 in

mtar nhLT^^ "»ί bei einer Tem

TeSSL^- 5° ^C ^^ ^Λβ Spannung der auf eine ES*"?!⁸· brechenden Schaltung 61 !HSi^?¹«· Jedoch sobald der Traneiner verringerten Amplitude der wirksamen Spannung in Durch- ^^vorB^Bspannt wird, wird ein weiteres Ab- **⁰!"** ^{auf der} Leitung 67 durch den ? ^verhindert, der die Spannung ^der ^PÖtude C2 festhälL Die hegt parallel zum Wider

. "■,~-· — —·~u» ««ι«, rciöui^uflgsspannung von nhemi r»^, -5»«.ικ^ so aats cucser oer

der an die Lastseite des Zündschalters 14 angeschlos- deTdiniiÖT*'^{8 von} ** Schaltung 62 sowie senen Leitung 44. Zwischen die Leitung 44 und die 61umSteftaHbl ^⁰** ^SP*™™& der Schaltung

8 ^{der 3}^ *»" Moag 67 wirksamen

^ ** ^{auf Gnmd der Be}" *» ""¹^ Spannung. Ein Emit•^ans«^^wei Transistoren wird von einem ^?³ ^t so daß dieser der

^von ** Schaltung 62 sowie d Shlt

Da die Schaltung 61 die Bezugsspannung der Leitung 40 umgekehrt proportional mit der Temperaturänderung einstellt, ist die Steuerspannung auf der Leitung 46, die von der Vergleichsstufe 36 geliefert wird, entsprechend von der Temperatur abhängig.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 1 ist nur die Verwendung eines Kondensators 34 dargestellt. Es ist auch nur ein einziger Kondensator 56 vorgesehen, jedoch kann auch ein weiterer Kondensator Verwendung finden, wenn zu viele HF-Störungen auftreten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für die temperaturabhängige Spannungsregelung eines gleichstromerregten Wechselstromgenerators, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Vergleichsstufe, in welcher das von der gleichgerichteten Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators abgeleitete Meßsignal mit einer von einem Bezugsspannungsgeber gelieferten Bezugsspannung zur Erzeugung eines Steuersignals vergleichbar ist, einem zur

rie liegenden, vom Steuersignal zur Ein- und Ausschaltung c;s durch die Feldwicklung fließenden Stromes betätigbaren Halbleiterschalter, der durch das in der Vergleichsstufe erzeugte Steuersignal über einen Steuerschalter ein- und ausschaltbar ist, und mit Einrichtungen zur umgekehrt proportional temperaturabhängigen Änderung des Steuer-Signals, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugsspannungsgeber (60) Bezugsschaltungen (62 und 63) zur Erzeugung einer oberen und unteren Bezugsspannung umfaßt, die mit den aus einer Schalt.-ng (61) mit negativem Temperatur-Koeffizienten sowie einer ersten Begrenzungseinrichtung (64) zur Begrenzung auf eine maximale Spannung (Cl) bei einem unteren Temperaturgrenzwert und einer zweiten Begrenzungseinrichtung (65) zur Begrenzung auf eine minimale Spannung (C 2) bei einem oberen Temperaturgrenzwert bestehenden Einrichtungen zur temperatuiabhängigen Änderung des Steuersignals derart zusammenwirken, daß an der Vergleichsstufe (36) eine Bezugsspannung ansteht, die sich umgekehrt proportional zur Temperatur und zwischen d*:n den beiden Temperaturgrenzwerten zugeordneten Amplituden ändert, derart, daß sich die Ausgingsspannung des Generators nur innerhalb vorgegebener Amplitudengrenzwerte ändert.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (61) mit negativem Temperaturkoeffizienten in Serie zur Bezugsschaltung (63) für die untere Bezugsspannung liegt, daß zu dieser Serienschaltung (6J, 63) die erste Begrenzungseinrichtung (64) zur Begrenzung auf eine maximale Spannung (C 1) bei einem unteren Temperaturgrenzwert parallel geschaltet und zu dieser Parallelschaltung (61, 63/64) einerseits auf der Fußpunktseite die Bezugsschaltung (62) für die obere Begrenzungsspannung und andererseits auf der Seite der Spannungsversorgung (Leitung 44) die zweite Begrenzungseiniichtung (65) zur Begrenzung auf eine minimale Spannung (C 2) bei einem oberen Temperaturgrenzwert in Serie geschaltet ist und daß die Bezugsspannung am Verbindungspunkt der zweiten Begrenzungseineinrichtung (65) mit der Parallelschaltung (61, 63/64) abgreifbar ist, wobei die Bezugsspannung durch die erste Begrenzungseinrichtung auf der maximalen Spannung (Cl) festgehalten wird, wenn die zur oberen Bezugsspannung addierte untere sowie temperaturabhängige Spannung (Serienschaltung 61, 63) den SchwelKvert der ersten Begrenzungseinrichtung übersteigt, und wobei die Bezugsspannung durch die zweite Begrenzungseinrichtung auf der minimalen Spannung (C 2) festgehalten wird, wenn die zur oberen Be-Zugsspannung addierte untere sowie temperaturabhängige Spannung den Schwellwert der zu ilen Begrenzungseinrichtung unterschreitet

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsschaltung (62) für die obere Bezugsspannung in bekannter Weise aus einer Zenerdiode (77) besteht

4. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsschaltung (63) für die untere Bezugsspannung aus einem Emitterfolger (82) mit vorzugsweise zwei Transistoren besteht, dessen Eingangsseite mit der