DE2025262A1

DE2025262A1 - Current-limiting DC voltage stabilizer

Info

Publication number: DE2025262A1
Application number: DE19702025262
Authority: DE
Inventors: Dieter Poona Mostafa 7412 Emngen P Speck
Original assignee: Wandel and Golterman GmbH and Co
Current assignee: Wandel and Golterman GmbH and Co
Priority date: 1970-05-23
Filing date: 1970-05-23
Publication date: 1971-12-16
Also published as: DE2025262C3; DE2025262B2

Description

Strombegrenzender Gieichspannung.sstabilisator Die Erfindung betrifft einen strombegrenzenden Glelchspannungsstabilisator mit einem LHngsstelltransistor und einem diesen aussteuernden ersten Differenz- insbesondere Operationsverstarker (Spannungsregelverstrker), der seinerseits von der Differenz zwischen der Ausgangsspannung und einer an einem Spannungsteiler abgegri.ffenen ' ersten Teilspannung einer von der Auagangsspannung und einer Referenzspannung gebildeten Summenspannung ausge-. Current limiting DC voltage stabilizer The invention relates to a current-limiting equilibrium voltage stabilizer with a voltage regulating transistor and a first differential amplifier, in particular an operational amplifier, which controls this (Voltage regulating amplifier), which in turn depends on the difference between the output voltage and a tapped off at a voltage divider 'first partial voltage one of the output voltage and a reference voltage formed sum voltage.

steuert wird, und einem zweiten, bei Überschreitung eines Grenzstromes unter Entkopplung des ersten Differenzverst-rkers den Stelitransistor aussteuernden zweiten Differenz~ insbesondere OperationsverstErket7 (StromregelverstSrker), der von der Differenz einer an einem zwischen dem Stelltransistor und dem Verbindungspunkt der Ausgangsklemme mit der Referenzspannung längs eingeschalteten Stromfühlwiderstand abfallenden Spannung und einer den Grenzstrom bestimmenden, von der Referenzspannung abgeleiteten zweiten Teilspannung ausgesteuert wird.is controlled, and a second, when a limit current is exceeded while decoupling the first differential amplifier, modulating the Stelitransistor second difference ~ in particular OperationsverstErket7 (StromregelverstSrker), the on the difference of one on one between the setting transistor and the connection point the output terminal with the reference voltage across the switched-on current sensing resistor falling voltage and one of the reference voltage which determines the limit current derived second partial voltage is controlled.

Solche Gleichspannungsstabilisatoren finden allgemein in zur Stromversorgung von elektrischen nachrichten-, meß- und regeltechnischen Geräten geeigneten Netzgeraten Anwendung, insbesondere in solchen Netzgeräten, für deren Ausgangsspannung und -strom an entsprechenden Soliwertgebern Soll- bzw. Grenzwerte einstellbar sind, von denen automatisch je nach Größe des Lastwiderstandes entweder der Spannungs- oder der Stromsoll- bzw. grenzwert durch Regelung eingehalten wird.Such DC voltage stabilizers are generally used for power supply power supplies suitable for electrical communications, measurement and control equipment Application, especially in such power supply units, for their output voltage and current Setpoints or limit values can be set on corresponding setpoint transmitters, of which automatically, depending on the size of the load resistance, either the voltage or the Current setpoint or limit value is adhered to by regulation.

Bekannte Gleichspannungsstabilisatoren dieser Art haben den Nachteil, daß ihr Stromgrenzwert bzw. Sollwert bei variierendem Lastwiderstand und demgemäß varilerender Ausgangsspannung nicht exakt eingehalten wird wegen des ausgangsspannungsabhëwngigenJ durch den Stromfühlwiderstand fließenden Spannungsteiler-Querstromes, der eine seiner Xnderung entgegengesetzte änderung des Ausgangsgrenzstromes bewirkt.Known DC voltage stabilizers of this type have the disadvantage that their current limit value or setpoint value with varying load resistance and accordingly The varying output voltage is not exactly adhered to because of the output voltage-dependent voltage divider cross-current flowing through the current sensing resistor, one of its The change causes the opposite change in the output limit current.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung des geschilderten Nachteiles der bekannten Gleichspannungsstabilisat.oren den Grenzstrom (bzw. Stromsollwert) exakt einzuhalten.The invention is based on the object while avoiding the above Disadvantage of the known DC voltage stabilizers the limit current (or current setpoint) to be adhered to exactly.

-Erfindungsgemß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches l angegebenen Maßnahmen gelöst.-In accordance with the invention this object is achieved by those in the characterizing part of claim l specified measures resolved.

Diese Maßnahmen bewirken eine während des Arbeitens des Stromregelverstärkersß also bei entkoppeltem SpannungsregelverstSrkers wirksame zusätzliche Regelung des durch den Spannungsteiler fließenden Stromes auf konstanten, ausgangsspannungsunabhängigen Wert. Der gegenüber bekannten Gleichspannungsstabilisatoren zusätzliche Aufwand ist gering, er besteht aus einem weiteren Differenzverstärker (Operationsverstärker) und einem weiteren Stelitransistor; an die beide keine hohen Anforderungen zu stellen sind.These measures cause an action during the operation of the current control amplifier So when the voltage regulating amplifier is decoupled, additional regulation of the effective through the voltage divider to constant, output voltage independent Value. The additional effort compared to known DC voltage stabilizers is low, it consists of a further differential amplifier (operational amplifier) and a further control transistor; To not place high demands on either of them are.

Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht-darin, daß der dritte Differenzverstärker einersets von der am Abgriff des Spannungsteilers liegenden Spannung und andererseits von einer aus der Ausgangsspannung und einer von der Referenzspannung abgeleiteten kleinen Zusatzspannung gebildeten Summenspannung ausgesteuert wird.A particularly expedient development of the invention consists in that the third differential amplifier is a set of the one at the tap of the voltage divider lying Voltage and, on the other hand, one of the output voltage and a small additional voltage derived from the reference voltage Total voltage is controlled.

Die dadurch bewirkte geringe Verschiebung der Spannung am zweiten Eingang des dritten Differenzverstärkers von der Ausgangsspannung in Richtung zur addierten Referenzein cin ein eventuelles, möglicherweise unerwünschtes Einsetzen der zusätzlichen Regelung während des Arbeitens des Spannungsregelverstärkers aufgrund der zulässigen Regelabweichung bei Spannungsregelung in Verbindung mit an beiden Differenzverstärkern möglicherweise auftretenden Offsetspannungen.The resulting slight shift in voltage on the second Input of the third differential amplifier from the output voltage in the direction of added reference in cin a possible, possibly undesired insertion the additional regulation during the operation of the voltage control amplifier due to the permissible system deviation for voltage regulation in connection with both Differential amplifiers possibly occurring offset voltages.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles naher erläutert. Hierbei zeigt Fig. 1 ein Prinzipschaltbild des als Ausführungsbeispiel dienenden Gleichspannungsstabilisators und Fig. 2 ein Diagramm einer Ausgangskennlinie des Stabilisators mit verschiedenen Belastungswiderständen RL Der Gleichspannungsstabilisator in Fig. 1 hat ein Eingangsspannungsklemmenpaar 1,1', einen Längsstelltransistor 2, ein Ausgangsspannungsklemmenpaar 3,3', eine auf die Ausgangsspannung an deren ersten (positiven) Klemme 3 in Reihe aufgestockte Referenzspannungsquelle 4, deren freier (positiver) Pol 5 über einen ersten Spannungsteiler 7,8 mit der ihr nicht anliegenden zweiten.The invention is shown in the drawing using an exemplary embodiment explained in more detail. 1 shows a basic circuit diagram of the exemplary embodiment serving DC voltage stabilizer and FIG. 2 shows a diagram of an output characteristic of the stabilizer with different load resistances RL The DC voltage stabilizer in Fig. 1 has an input voltage terminal pair 1,1 ', a series control transistor 2, a pair of output voltage terminals 3,3 ', one on the output voltage at their first (positive) terminal 3 in series increased reference voltage source 4, whose free (positive) pole 5 via a first voltage divider 7.8 with the second, which is not close to her.

(negativen) Ausgangsspannungsklemme 3' verbunden ist, und einen den Lsngsstelltransistor 2 ansteuenden, der Spannungsregelung dienenden ersten Dirferenzverstarker 9 mit hoher Verstärkung (Operationsverstärker), dessen erster Eingang lO mit der Ausgangsklemme 3 verbunden ist und dessen zweiter Eingang 11 an einem Abgriff 12 des der Einstellung des Ausgangsspannungssollwertes UAS dienenden ersten Spannungsteilers 7,8 liegt. Zwischen dem Längsstelltransistor 2 und dem Verbindungspunkt des ersten Einganges 10 des ersten Diff'erenzvers-tärkers 9 mit der positiven Ausgangsspannungsklemme 3 ist ein Stromfühlwidertand 13 eingefügt, dessen dem Längsstelltransistor 2 zugewandtes Ende mit einem ersten Eingang 14 eines zweiten, der Stromregelung dienenden Diff.erenzverstärkers 15 mit hoher Verstärkung (Operationsverstärker) verbunden ist, dessen zweiter Eingang 16 mit einem der Einstellung eines Stromgrenzwertes bzw. -sollwertes IAG dienenden Abgriff 17 eines der Referenzspannungsquelle 4 parallel liegenden zweiten Spannungsteilers 18,19 Kontakt hat. Die Ausgänge der beiden Differenzverstärker 9 und 15 sind über gemeinsam vorgespannte Dioden 20,21 so mit der Basis des Längsstelltransistors 2 verbunden, daß ihn jeweils nur einer der Differenzverstärker aussteuert.(negative) output voltage terminal 3 'is connected, and one of the Lsngsstelltransistor 2 driving, the voltage regulation serving first direct amplifier 9 with high gain (operational amplifier), the first input 10 with the Output terminal 3 is connected and its second input 11 is connected to a tap 12 of the first voltage divider used to set the output voltage setpoint UAS 7.8 lies. Between the series setting transistor 2 and the connection point of the first Input 10 of the first differential amplifier 9 with the positive output voltage terminal 3, a current sensing resistor 13 is inserted, the one of which faces the series adjusting transistor 2 End with a first input 14 of a second differential amplifier used for current regulation 15 is connected to high gain (operational amplifier), its second input 16 with one used to set a current limit value or setpoint value IAG Tap 17 of a second voltage divider lying parallel to the reference voltage source 4 18.19 has contact. The outputs of the two differential amplifiers 9 and 15 are over Commonly biased diodes 20, 21 so with the base of the series adjusting transistor 2 connected that only one of the differential amplifiers controls it.

Die der exakten Einhaltung des Grenzstromes 1AG dienende Regelschaltung ist in dem punkt-strichliert umrahmten Kasten 22 enthalten Der Abgriff 12 des die erste Teilspannung liefernden Spannungsteilers 7,8 ist einerseits direkt mit einem ersten Eingang eines dritten Differenzc-.sti.rliers (Operationsverstärkers) 24 und andererseits über die parallel zum Teilwiderstand 8 des Spannungsteilers 7,8 liegende Emitter-Kollektorstrecke eines zweiten Stelltransistors 23 mit der Ausgangsspannungsklemme ) verbunden, während die Basis des Stelltransistors 23 am Ausgang des dritten Differenzverstärkers 24 liegt. Der zweite Eingang des dritten Differenzverstärkers 24 ist mit dem Abgriff eines dritten, der Referenzspannungsquelle 4 parallel geschalteten Spannungsteilers 25,26 verbunden.The control circuit that ensures the exact compliance with the limit current 1AG is contained in the box 22 framed by a dot-dashed line. The tap 12 of the first voltage divider supplying partial voltage 7.8 is on the one hand directly with a first input of a third differential c-.sti.rler (operational amplifier) 24 and on the other hand via the parallel to the partial resistance 8 of the voltage divider 7.8 lying emitter-collector path of a second control transistor 23 with the Output voltage terminal) connected, while the base of the control transistor 23 on Output of the third differential amplifier 24 is. The second entrance of the third Differential amplifier 24 is connected to the tap of a third, the reference voltage source 4 voltage divider 25,26 connected in parallel.

Erreicht der Ausgangsstrom 1A bei geregelter Ausgangsspannung UA wegen einer Abnahme des Lastwiderstandes an den Ausgngsspannungsklemmen 3>3? den am Abgriff 17 eingestellten Grenzwert (Sollwert) IAG, so übernimmt der zweite Differenzverstärker 15.die Einregelung dieses Grenzwertes und entkoppelt den ersten Differenzverstärker 9. Bei weiterer Abnahme des Lastwiderstandes nimmt daher auch die Ausgangsspannung UA ab (vertikaler Teil der Kennlinie in Fig. 2). Ohne die im Kasten 22 enthaltene Regelschaltung würde sich unter Erniedrigung des Potentials an der Ausgangsklemme 7 gegenüber dem Potential am Abgriff 12 die am Spannungsteiler 7,8 liegende Spannung verringern, wodurch der Strom durch den Spannungsteiler 7ß8 abnehmen würde. Diese Stromabnahme würde am Stromrühlwiderstand 13 vom zweiten Differenzverstärker 15 mit abgefühlt und wegen der Stromregelung den Ausgangsstrom 1A entsprechend erhöhen, so daß sich der in Fig. 2 gestrichelt dargestellte geneigte Verlauf der Kennlinie des Grenzstromes IAG einstellen würde.If the output current reaches 1A with regulated output voltage UA because of a decrease in the load resistance at the output voltage terminals 3> 3? the on Tap 17 set limit value (setpoint) IAG, the second differential amplifier takes over 15. the adjustment of this limit value and decouples the first differential amplifier 9. If the load resistance decreases further, the output voltage also increases UA from (vertical part of the characteristic in Fig. 2). Without the one contained in box 22 The control circuit would lower the potential at the output terminal 7 compared to the potential at the tap 12, the voltage across the voltage divider 7, 8 decrease, whereby the current through the voltage divider 7ß8 would decrease. These The current would decrease at the current cooling resistor 13 from the second differential amplifier 15 sensed and due to the current control increase the output current 1A accordingly, so that the inclined course of the characteristic curve shown in dashed lines in FIG of the limit current IAG would set.

Die im Kasten 22 enthaltene Regelschaltung hält mittels des als gesteuerter Parallelwiderstand zum Teilwiderstand 8 wirkenden zweiten Stelltransistors 23 das Potential am Abgriff 12 des Spannungsteilers 7,8 auf der Höhe des Potentials der Ausgangsklemme 3> so daß durch den Teilwiderstand 7 ein konstanter, nur von der Referenzspannungsquelle 4 abhängiger Strom fließt. Damit fließt auch kein ausgangsspannungsabhängiger Strom mehr durch den Stromfühlwiderstand 17, und der Grenzstrom 1A kann vom zweiten Differenzverstärker l5 exakt auf seinen Sollwert gehalten werden (durchgezogener vertikaler Kennlinienteil in Fig. 2).The control circuit contained in box 22 stops by means of the controlled Parallel resistance to the partial resistance 8 acting second setting transistor 23 the Potential at Tap 12 of the voltage divider 7.8 at the level of the Potential of output terminal 3> so that a constant, only from the reference voltage source 4 dependent current flows. That also flows no more output voltage-dependent current through the current sensing resistor 17, and the limit current 1A can be exactly adjusted to its desired value from the second differential amplifier 15 are held (solid vertical part of the characteristic curve in Fig. 2).

Der zweite Eingang des dritten Differenzverstarkers 24 liegt nicht an der Ausgangsklemme 3, sondern an einem um eine Schwelispannung von etwa 20 mV höheren Potential. Dies bewirkt, daß der zweite Stelltransistor 23 beim Übergang von Spannungsregelung auf Strombegrenzung solange hochohmig bleibt, bis die Ausgangsspannung UA um einen durch die Offsetspannungen der beiden Differenzverstärker 24 und 9 bedingten Schwellwert abgesunken ist, so daß die beiden Differenzverstärker 9 und 24 mit Sicherheit nicht gleichzeitig arbeiten.The second input of the third differential amplifier 24 is not present at output terminal 3, but at a threshold voltage of around 20 mV higher potential. This has the effect that the second setting transistor 23 during the transition from voltage regulation to current limitation remains high resistance until the output voltage UA by one caused by the offset voltages of the two differential amplifiers 24 and 9 The threshold has fallen, so that the two differential amplifiers 9 and 24 with certainty do not work at the same time.

Claims

Protection claims

1. Current-limiting equalization stabilizer with a series setting transistor, a first differential amplifier, in particular an operation amplifier, to control this, (Voltage regulating amplifier) which in turn depends on the difference between the output voltage and a first partial voltage tapped at a voltage divider one of the Output voltage and a residual voltage generated sum voltage controlled and a second when a limit current is exceeded under decoupling of the first differential amplifier, the control transistor modulating the second differential, in particular operational amplifiers (current regulating amplifiers) that depend on the difference one at one between the setting transistor and the connection point of the output terminal with the reference voltage across the current sensing resistor switched on voltage and a second, which determines the limit current and is derived from the reference voltage Part voltage is controlled so that it is not possible to use it for the purpose of precisely maintaining the limit current, tapping the first partial voltage supplying voltage divider (7, g) a tap (12) with current limitation on the Compensation current holding the potential of the output terminal ()) via an actuator (23) is fed to the output of a third differential, in particular Operational amplifier (24) is connected, on the one hand by the at the tap (S c-) on the other hand is controlled by the output voltage.

2. DC voltage stabilizer according to claim 1, d a d u r c h g e it is not noted that the third differential amplifier (24) on the other hand of one derived from the output voltage and one derived from the reference voltage (UN) small additional voltage formed sum voltage is controlled.