DE2045768B2

DE2045768B2 - Regeleinrichtung für einen Wechselstromgenerator

Info

Publication number: DE2045768B2
Application number: DE2045768A
Authority: DE
Inventors: Charles Geoffrey Hanson; Glen Eugene Harland Jun.
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1969-09-15
Filing date: 1970-09-11
Publication date: 1975-01-16
Also published as: FR2061425A5; JPS509321B1; DE2045768A1; DE2045768C3; GB1281099A; US3597654A

Description

Kraftfahrzeuge und wird während des Betriebes des

Kraftfahrzeugs vom Generaor 10 aufgeladen. Der 40 Generator 10 wird hierbei von der Antriebsmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelei.irich- des Kraftfahrzeugs mit veränderlichen Drehzahlen lung für einen Wechselstrom-Generator gemäß dem angetrieben. Der Leiter 30 versorgt nicht dargestellte Gattungsbegriff des Patentanspruchs. Eine solche weitere elektrische Geräte des Kraftfahrzeugs.
Regeleinrichtung ist bekannt (GB-PS 1159 388). Bei Die Regeleinrichtung nach Fig. 1 enthält ferner

einer solchen Regeleinrichtung ist der Spannungsab- 45 drei Hilfs-Dioden 34, deren Anoden mit je einer der fall im zweiten Spannungsteiler bei normalen Tcmpe- Phasen der Ausgangswicklung 12 und deren Kathoraturen gering, so daß die als Eingangstransistor aus- den mit einem gemeinsamen Leiter 36 verbunden gebildete Halbleitereinrichtung den Ausgangstransi- sind. Der Leiter 36 ist an einen Leiter 38 angeschlositor im leitenden Zustand hält. Steigt jedoch die Um- sen, der als Eingang des Erregerkreises anzusehen gebungstemperatur auf einen gefährlich hohen Wert, 50 ist. Entwickelt der Generator 12 eine Ausgangsspanso erhöht sich der Widerstand des Spannungsteilers nung, so fließt ein Gleichstrom vom Leiter 38 zur plötzlich, und der entsprechend starke Spannungsab- Masse über einen, die Dioden 34 und die drei untefall macht den Eingangstransistor leitend, so daß der ren, mit ihren Anoden mit der an Masse liegenden Ausgangstransistor gesperrt wird und den Strom Gleichspannungsklemme 28 verbundenen Dioden des durch die Erregerwicklung des Generators unter- 55 Brückengleichrichters 22 enthaltenden, Kreis. Zwibricht. Bei normalen Temperaturen haben also die sehen dem Leiter 38 und Masse liegt die Erreger-Widerstände des zweiten Spannungsteilers keinerlei wicklung 14.

Wirkung. In den Erregerkreis ist ein Rückkopplungs- Die Regeleinrichtung enthält ferner einen Halblei-

kondensator eingegliedert, der bezüglich Schwankun- ter-Spannungsregler mit einem NPN-Ausgangstransigen der Eingangsspannung am Spannungsteiler eine 60 stör 40, dessen Kollektorelektrode mit einem An-Filterwirkung ausübt. Schlußpunkt 42 und dessen Emitterelektrode mit

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einem an Masse liegenden Leiter 44 verbunden sind. Regeleinrichtung gemäß dem Gatttungsbegriff des Der Anschlußpunkt 42 ist mit der einen Seite der ErPatentanspruchs so auszugestalten, daß der Span- regerwicklung 14 verbunden, deren andere Seite über nungsregler keinen kapazitiven Filterkreis erfordert. 65 einen Anschlußpunkt 46 mit dem Leiter 38 verbun-Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungs- den ist. Eine Diode 48 liegt parallel zur Erregerwickteil des Patentanspruchs angeführten Merkmale ge- lung 14 und wirkt in bekannter Weise als Entlalöst. stungsdiode.

Ein Strom durch die Erregerwicklung 14 kann da- tors gesteuert, die zwischen dem Anschlußpunkt 82 her vom Leiter 36 über den Leiter 38 durch die Er- und Masse auftritt. Zu diesem Zwecke ist die Basisregerwicklung 14 und die Kollektor-Emitter-Strecke elektrode des Transistors 52 mit der Basiselektrode des Ausgangstransistors 40 zum Leiter 44 und über eines Transistors 84 verbunden, der mit dem Transi-Masse zu den an Masse liegenden Dioden des Brük- 5 stör 52 eine gemeinsame Kollektorelektrodenverbinkengleichrichters 22 fließen, wenn der Ausgangstran- dung hat und dessen Emitterelektrode mit einem sistor 40 leitend ist. An Stelle des im Ausführungs- Widerstand 86 verbunden ist. Die Emitterbasisbeispiel dargestellten einzigen Ausgangstransistors 40 strecke des Transistors 84 stellt praktisch eine Zenerkann auch ein Darlingtonverstärker entsprechend diode dar, die zwischen dem einen Ende des Wider-F i g. 3 verwendet werden. io Standes 86 und der Basiselektrode des Transistors 52

Das Umschalten des Ausgangstransistors 40 wird liegt. Dieser Bauteil ist als Zenerdiode 84 A in durch einen Treibertransistorkreis gesteuert, der aus F i g. 3 dargestellt und entspricht der Emitterbasis-NPN-Transistoren 50 und 52 besteht, die einen Dar- strecke des Transistors 84 in der F i g. 1.
lingtonverstärker bilden. Sie haben eine gemeinsame Der Widerstand 86 ist an einem Anschlußpunkt 92 Kollektorelektrodenverbindung 54. Die Kollektor- 15 mit einem Widerstand 90 verbunden, und zwischen elektrode des Transistors 50 ist über einen Anschluß- einem Anschlußpunkt 92 und dem an Masse liegenpunkt 56 mit dem Leiter 38 über Widerstände 58 den Leiter 44 liegt ein Filterkondensator 94. Der und 60 verbunden, zwischen denen ein Anschluß- Widerstand 90 ist mit einem Anschlußpunkt 100 punkt 62 liegt. Der Anschlußpunkt 56 ist mit der Ba- eines Spannungsabfühlkreises 102 verbunden. Der siselektrode des Ausgangstransistors 40 über einen 20 Spannung:sabfühlkreis bestehe a-.is in Reihe liegenden Darlingtonverstärker 64 verbunden, der aus NPN- Widerständen 104, 106 und 108 und einem zum Transistoien 66 und 68 gebildet ist. Die Verbindung Wierstand 108 parallelliegenden Inermistor 110. Die zwischen dem Anschlußpunkt 56 und der Basiselek- Spannung am Anschlußpunkt 100 ist eit: Funktion trode des Ausgangstransistors 40 erfolgt über einen der zwischen dem Anschlußpunkt 82 und Masse aufLeiter 70. Der Darlingtonverstärker 64 stellt einen 25 tretenden Spannung und damit eine Anzeige für die Halbleiterschalter dar, der den Anschlußpunkt 56 Auspangsspannung des Generators, die zu regeln ist. mit der Basiselektrode des Ausgangstransistors 40 Der Thermistor 110 hat einen negativen Widerstandsverbinder wenn der Darlingtonverstärker vorwärts temperaturkoeffizienten und bewirkt eine Kompengepoh ist. Die Vorspannung am Darlingtcnverstärker sation der Temperaturen in der Ablage.
64 wird über einen Leiter 72 gesteuert, der mit der 30 Der Schutzkreis besteht aus den Widerständen 58 Basiselektrode des Transistors 68 verbunden ist und und 60, einem Widerstand 112, einer Impedanz 114 einen strombegrenzenden Widerstand 74 enthält und und einer Halbleiterbaueinheit 116, (NPN-Transiüber einen Leiter 76 mit einem Anschlußpunkt 78 stör) die mit ihrer Kollektorelektrode mit den KoI-verbunden ist. An diesen ist ein Leiter 80 ange- lektorelektroden der anderen Transistoren verbunschlossen, der die Batteriespannung abfühlt und dem 35 den ist. Die Emitterelektrode des Transistors 116 ist Spannungsregler zuleitet. Er ist hierzu über einen mit einem Anschlußpunkt 118 und damit mit der Ba-Anschlußpunkt 82 nahe der positiven Klemme der siselektrode des Transistors 50 verbunden. Der Batterie 32 mit dem Leiter 30 verbunden. Über den Widerstand 112 und die Impedanz 114 liegen in Leiter 80 wird also die vom Generator der Batterie Reihe zwischen dem Anschlußpunkt 62 und einem zugespeiste Spannung abgefühlt. Es ist zweckmäßig, 40 Anschlußpunkt 120, wobei zwischen ihnen ein Anden Anschlußpunkt 82 dicht bei der Batterie 32 vor- Schlußpunkt 122 mit der Basiselektrode des Transizusehen, um die Spannung der Batterie genau abzu- stors 116 verbunden ist.
fühlen. Die Impedanz 114 kann in vsrschiedener Weise

Der Darlingtonverstärker 64 stellt einen Schutz für ausgebildet werden, wie dies in der F i g. 2 an den den Spannungsregler dar, weil er die Treiberstufe des 45 Beispielen A bis E dargestellt ist. Im Beispiel der Spannungsreglers mit dem Ausgangstransistor 40 nur Fig. 2A besteht die Impedanz 114 aus einem dann verbindet, wenn der Leiter 80 mit dem An- Widerstand 130. Bei der Ausführungsform nach schlußpunkt 82 verbunden ist. Löst sich der Leiter F i g. 2 B besieht die Impedanz 114 aus einem Thervom Anschlußpunkt &2, so wird der Darlingtonver- mistor 132 mit einem negativen Widerstandstemperastärker 64 nichtleitend und verhindert eine Vorspan- 50 turkoeffizienten, der parallel zu einem Widerstand nung an der Basiselektrode des Ausgangstransistors 134 liegt. Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 C 40, so daß durch Abschalten der Erregung der Gene- besteht die Impedanz 114 aus einem Widerstand rator keine Ausgangsspannung liefert. Bei Fehlen 136, der in Reihe mit einem Thermistor 138 mit dieses Schutzkreises würde beim Lösen des Leiters einem negativen Widerstandstemperatnrkoetfizienten 80 vom Anschlußpunkt 82 die Ausgangsspannung 55 liegt. Bei der Bauform nach F i g. 2 D hat die Impedes Generators sich soweit erhöhen, daß durch UbT- danz 114 die Form eines Widerstandes 140, der in ladung der Batterie 32 Schaden an dieser auftreten Reihe mit eiiiem Widerstand 144 liegt, zu dem parwürden, Der d§n Darlingtonverstärker 64 enthal- allel ein Thermistor 142 geschaltet ist. Bei der Bautende Schutzkreis arbeitet in der nachstehend be- form nach F i g. 2 E besteht die Impedanz 114 aus schriebenen Weise. 60 einem Widerstnd 146, zu dem parallel ein Wider-

Wird ein Schutzkreis gewünscht, der den Darling- stand 148 und ein zu diesem in Reihe liegender

tonverstärker 64 nicht enthält, so kann eine Diode Thermistor 150 liegt. Bei den Bauformen nach den

zwischen dem Aaschlußpunkt 56 und der Basis des F i g. 2 D und 2 E haben die Thermistoren einen ne-

Ausgangstransistora 40 in der in F i g. 3 dargestellten gativen Widerstandstemperaturkoeffizienten. Die be-

Weise verbunden werden. 65 vorzugte Form für die Impedanz 114 ist die in

Das Schalten des Darlingtonverstärker» 64, der F i g. 2 B dargestellte.

aus den Transistoren 50 und 52 besteht, wird in Ab- Unabhängig von dir Wirkung des Schutzkreises

hängigkeit von der Ausgangsspannung des Genera- wird nunmehr die Arbeitsweise des Spannungsreglers

beschrieben, der die zwischen dem Anschlußpunkt 82 und Masse auftretende Spannung auf einen vorgegebenen Sollwert regelt, beispielsweise 14 Volt bei einer 12-Volt-AnIage. Bei einer Spannung zwischen dem Anschlußpunkt 82 und Masse, die größer als der vorgegebene Sollwert ist, bewirkt der Spannungsteiler 102, daß die Spannung zwischen dem Anschlußpunkt 100 und Masse den Darlingtunverstärker 64, der aus den Transistoren 52 und 50 besteht, in den leitenden Zustand schaltet. Unter diesen Bedingungen ist die Spannung zwischen dem Anschlußpunkt 100 und Masse genügend hoch, um die Durchbruchspannung der Zenerdiodc, die durch die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 84 und der vorwärts gepolten Dioden, die durch die Basis-Emitter- Strecken der Transistoren 52 und 50 gebildet sind, zu erreichen. Bei leitendem Transistor 50 sinkt die Spannung am Anschlußpunkt 56 so weit ab, daß die Basis-Emitter-Strecke des Ausgangstransistors 40 nicht vorwärts belastet ist, so daß der Ausgangstran- ao sistor 40 nichtleitend wird und den Erregerstrom unterbricht. Durch die Belastung der Basis-Emitter-Strecke des Ausgangstransistors 40 tritt ein Spannungsabfall in der Kollektor-Emitter-Strecke des Darlingtonverstärkers 64 auf, der die Spannung an der Basiselektrode des Ausgangstransistors 40 verringert, wenn der Anschlußpunkt 56 niedrige Spannung hat. Die Basis-Emitter-Strecke des Ausgangstransistors 40 ist durch einen Thermistor 41 mit negativem Widerstandstemperaturkoeffizienten kurzge- schlossen, wodurch die Temperaturstabilität der Ausgangsstufe des Spannungsreglers verbessert wird, da die der Basiselektrode zugeleitete Spannung mit steigender Temperatur verringert wird.

Bei unterbrochenem Erregerstrom sinkt die Ausgangsspannung des Generators und damit die Spannung am Anschlußpunkt 82. Sinkt diese Spannnung auf einen vorgegebenen Wert, so wird der die Zenerdiode und die Basis-Emitter-Strecken der Transistoren 52 und 50 enthaltende Kreis nicht langer vor- wärts belastet, so daß der Transistor 50 im wesentlichen in den gesperrten Zustand umgeschaltet wird. Hierdurch steigt die Spannung am Anschlußpunkt 56, wodurch der Ausgangstransistor 40 wieder leitend gemacht wird.

Der Spannungsregler schaltet daher den Ausgangstransistor 40 zwischen dem leitenden und gesperrten Zustand, um die vorgegebene Sollspannung einzuregeln. Der Spannungsregler ist so ausgelegt, daß bei Zuleiten einer angefühlten Spannung vom SpannungsabfüMkreis 102, die niedriger als der Sollwert oder sogar Noll ist, der Ausgangstransistor 40 in den leitenden Zustand geschaltet wird.

Der Schutzkreis regelt die Ausgangsspannung des Generators dann, wenn der Spannungsabfühlkreis 102 keine Spannung abfühlt. Wird infolge eines Schadens der Leiter 80 vom Anschlußpunkt 82 getrennt, so wird über den Leiter 80 keine Spannung abgefohlt, so daß der Ausgangstransistor 40 dauernd leaend bleibt und die Ausgangsspannung des Gene' rators sich so weit erhöht, daß Bauteile des Spannungsreglers zerstört werden könnten. Der vorgesehene Darlingtonverstärker 64 verhindert in diesem FaOe ein Leitendwerden des Ausgangstransistors 40, so daß die Generatorausgangsspamrang durch Abschalten der Erregung unter Kontrolle bleibt Andererseits würde bei einem Lösen des Leiters 30 von der Ausgangsklemme 26 der Spannungsabfühlkreis 102 die Batteriespannung abfühlen, und da diese niedriger als der vorgegebene Sollwert ist, würde die Erregerwicklung des Generators weiterhin erregi werden, wodurch die Kontrolle über die Ausgangsspannung des Generators verlorenginge und Bauteile der Regeleinrichtung zerstört werden könnten. Ohne den Darlingtonverstärker 64 würde ein Lösen des Leiters 80 vom Anschlußpunkt 32 zu einer Zerstörung der Batterie führen, während bei einer Lösung des Leiters 30 von der Ausgangsklemme 26 diese Gefahr nicht besteht, da die Batterie von der Generatorspannung getrennt ist. Ein Spannungsschutz ist indessen trotzdem erforderlich, um die Bauteile des Spannungsreglers und die Dioden 34 zu schützen.

Unter der Annahme, daß der Spannungsabfühlkreis 102 versucht, den Ausgangstransistor 40 leitend zu machen, erhöht sich die Spannung zwischen dem Leiter 38 und Masse bis zu einem höheren, jedoch begrenzten geregelten Wert, der durch den Schutzkreis gegeben ist. Der Schutzkreis wird eine Ausgangsspannung von beispielsweise 19 bis 30 Volt, vorzugsweise 19 Volt, zwischen dem Leiter 38 und Masse bei Überspannungsbedingungen einhalten. Dies bedeutet natürlich eine höhere Spannung zwischen der Ausgangsklemme 26 und Masse als dem vorgegebenen Sollwert entspricht, da die Spannung zwischen der Ausgangsklemme 26 und Masse in gleichem Masse Änderungen unterliegt wie die Spannung zwischen dem Anschlußpunkt 38 und Masse, und sowohl die Erregerwicklung als auch der Leiter 30 von der Ausgangswicklung 12 des Generators gespeist werden. Die Spannung an der Ausgangsklemme 26 steuert nicht den Spannungsregler, da vorausgesetzt ist, daß der Leiter 30 von der Anschlußklemme 26 gelöst ist, um die Uberspannungsbedingungen zu ergeben.

Steigt die Spannung zwischen dem Leiter 38 und Masse, so erhöht sich die Spannung am Anschlußpunkt 122, und bei Erreichen der Spannung, bei der der Schutzkreis arbeitet, wird der Transistor 50 leitend, wodurch die Spannung am Anschlußpunkt 56 abgesenkt wird, um den Ausgangstransistor 40 in den gesperrten Zustand zu schalten. Das Leitendwerden des Transistors 50 hängt von der Durchbruchspannung der Basis-Emitter-Strecken der Transistoren 116 und 50 ab. Mit anderen Worten, wenn die Sv<minung zwischen dem Anschlußpunkt 122 und Masse die Durchbruchspannung der Basis-Emitter-Strecken der Transistoren 116 und 5Φ ffieisteigt, wird der Transistor 50 leitend, womit das Sperren des Ausgangstransistors 40 gegeben ist. Die Basis-Emitter-Strecken der Transistoren 116 nnd 50 liefern damit Vergleichsspannungen, und die Spannung am Anschlußpunkt 122 ändert sich abhängig von der Spannung zwischen dem Leiter 38 und Masse. Wird der Ausgangstrensistor 40 sperrend, so sinkt die Ausgangsspannung des Generators, wodurch der Transistor 50 gesperrt wird und damit das Leitendwerden des Ausgangstransistors 40 veranlaßt Der Schutzkreis begrenzt damit die Ausgangsspannung auf einen höheren Wert als dem vorgegebenen Sollwert, jedoch ist diese Spannung nicht so hoch, daß Zerstörungen von Bauteilen durch Umschalten des Ausgangstransistors 40 eintreten.

Der aus dem Widerstand 112 nnd der Impedanz 114 bestehende zweite Spannungsteiler ist so ausgelegt, daß der Schutzkreis auf vorübergehende Ände-

rungen der Spannung zwischen dem Ansehlußpunkt einzelnen Bauteile im wesentlichen der gleiche 62 und Masse nicht anspricht. Die Spannung F₁₂₂ Temperatur ausgesetzt sind wie die Verbindunge: zwischen dem Anschlußpunkt 122 und Masse kann der Halbleiter,
durch den Wert Die in F i g. 3 dargestellte abgewandelte Regelein

5 richtung dient ebenfalls der Steuerung der Erregunj des Generators 10. Der Einfachheit halber ist dei

y — .._._ y Generator und die Batterie in F i g. 3 nicht darge

²² R+Z "² stellt; ferner sind für gleiche Bauteile die in der

F i g. 1 und 2 verwendeten Bezugszeichen verwende ίο Bei der Regeleinrichtung nach F i g. 3 erfolgt dii

ausgedrückt werden, worin Z der Widerstand der Steuerung des Erregerstromes durch einen den Aus Impedanz 114, R der Widerstandswert des Wider- gangstransistor 40 ersetzenden Darlingtonverstärke stands 112 und P₆₂ die Spannung zwischen dem An- 151, der aus NPN-Transistoren 152 und 154 sowii Schlußpunkt 62 und Masse ist. Dadurch, daß der Widerständen 156 und 158 besteht. Der Thermisto Widerstandswert des Widerstandes 112 verhältnismä- 15 41 liegt zwischen der Basis- und Emitterelektrodi ßig groß im Verhältnis zum Widerstandswert der Im- des Darlingtonverstärkers, also zwischen der Basis pedanz 114 gewählt wird, ist die Spannung am An- elektrode des Transistors 152 und der Emitterelek Schlußpunkt 122 wesentlich gegenüber der Spannung trode des Transistors 154. Der den Darlingtonver am Ansehlußpunkt 62 verringert. Beispielsweise wird stärker 64 enthaltende Schutzkreis ist in der Regelbei einem Widerstandwert vom 9000 Ohm für den ao einrichtung nach F i g. 3 nicht enthalten, und dafü Widerstand 112 und einem Widerstandswert von 300 wird eine Diode 160 benutzt. Eine Siliziumdiode 16; Ohm für die Impedanz 114 die Spannung am An- liegt zwischen dem Anschlußpunkt 122 und der Basil Schlußpunkt 122 der am Ansehlußpunkt 62 auftre- elektrode des NPN-Transistors 50. Sie ist vorwärt tenden Spannung sein. Es ergibt sich also, daß die gepolt, ebenso wie die PN-Verbindung, die durch dii Größe der Spannung am Ansehlußpunkt 122 um 25 Basis-Emitter-Strecke des Transistors 116 der Regel einen entsprechend kleineren Wert bei einer Ände- einrichtung in Fig. 1 gebildet ist. Erreicht die Span rung der Spannung am Ansehlußpunkt 62 geändert nung am Ansehlußpunkt 122 die Spannung, bei de wird, so daß ein Filterkondensator zum einwand- der Schutzkreis wirksam wird, so wird der Transisto freien Arbeiten des Spannungsschutzkreises entbehr- 50 leitend und sperrt damit die Transistoren 152 un lieh ist. 30 154. Der übrige Teil der Regeleinrichtung nacl

Es ist wichtig, daß die Impedanz 114 einen Wider Fig.3 entspricht dem gleichen Teil der Regelein standswert hat, der sich mit Temperaturänderungen richtung nach F i g. 1 mit der Ausnahme, daß di des Spannungsreglers ändert, um den Einfluß der Zenerdiode 84 A als besonderer Bauteil eingegliedert Temperaturänderungen auf dit: Durchbruchspannun- ist und die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 84 gen der Siliziumhalbleiter, aus denen der Spannungs- 35 ersetzt. Es ist selbstverständlich, daß die Regeleinregler aufgebaut ist, zu kompensieren. Die Durch - richtung gemäß F i g. 1 nicht in vollem Ausmaße dei bruchspannung der Basis-Emitter-Strecke des Tran- in Fig.3 dargestellten Änderungen abgeändert wer sistors 116 beträgt beispielsweise 0,7 Volt bei 25° C den muß. Beispielsweise kann sich die Änderung ol- und 0,5 Volt bei 125° C. Damit der Schutzkreis stets lein auf den Ersatz des Ausgangstransistors 40 durch bei der gleichen Spannung unabhängig von der Tem- 40 den Darlingtonverstärker 151 beschränken,
peralur wirksam wird, ist es notwendig, daß der In der Regeleinrichtung gemäß F i g. 4 sind die

Widerstand der Impedanz 114 sich verringert, um Widerstände 60 und 58 der Regeleinrichtung gemäß eine geringere Spannung in den Basis-Emitter-Strek- Fig. 1 durch einen einzigen Widerstand 164 ersetzi ken der Transistoren 116 und 50 zu bilden, wenn die und der Darlingtonverstärker 64 durch eine vorwärt« Temperatur ansteigt. Wie bereits erwähnt, zeigen die 45 gepolte Diode. Diese vorwärts gepolte Diode wire F i g. 2 A bis 2 E verschiedene Anordnungen für die durch die Basis-Emitter-Strecke eines NPN-Transi-Ausbildung der Impedanz 114. In der Ausführungs- stors 166 gebildet, dessen Kollektorelektrode mit dei form nach F i g. 2 A sollte ein Widerstand 130 mit Basiselektrode des Transistors 166 verbunden ist. Be einem negativen Widerstandstemperaturkoeffizienten dieser Anordnung bildet die Basis-Emitter-Streck verwendet werden, jedoch wäre diese Impedanz be- 50 des Transistors 166 eine vorwärts gepolte PN-Verzüglich der Temperaturstab üität verhältnismäßig bindung, die die gleiche Wirkung wie die Diode 16i schlecht. in der Regeleinrichtung gemäß F i g. 3 hat Zusätzlich

Bei der Ausführungsfonn nach F i g. 2 B ist der wird an Stelle des Thermistors 41 bei der Regeleinwirksame Widerstand der Impedanz 114 bei steigen- richtung gemäß Fig.4 ein Widerstand 168 verwen der Temperatur niedriger, da der Thermistor 132 55 det. Die Regeleinrichtung gemäß Fig.4 arbeitet ir einen negativen Widerstandstemperaturkoeffizienten gleicher Weise wie die nach Fig.l, so daß also aufweist Bei der Bauform nach F i g. 2 C wird das wenn die Spannung am Ansehlußpunkt 122 der gleiche Ergebnis erzielt durch den in Reihe zuein- Wert erreicht, bei dem der Spannungsschutzkreh anderliegenden Widerstand 136 und Thermistor 138 wirksam wird, der Transistor 50 in den leitenden Zu mit negativem Widerstandskoeffizienten. Die Baufor- 60 stand umgeschaltet wird und das Sperren des Ausmen nach Fig.2D und 2E zeigen weitere Anord- gangstransistors 40 bewirkt. Die Impedanz 114 ii nungen, bei denen die Thermistoren 142 bzw. 150 F i g. 4 kann in einer der in F i g. 3 dargestellten Bau einen negativen Widerstandstemperaturkoeffizienten formen ausgebildet sein, wobei die Bauform nacl aufweisen und den tatsächlichen Widerstand der Im- F i g. 2 B zu bevorzugen ist.
pedanz 114 mit steigender Temperatur verringern. 65 Bei der abgewandelten Bauform nach F ig. 5 is

Die in der Fig.2 dargestellten Bauteile des Span- eine vorwärts gepolte Diode vorgesehen, die durcl nungsreglers sind vorzugsweise als integrierter die Basis-Emitter-Strecke eines NPN-Transistors 17< Schaltkreis auf einen Träger aufgebracht, so daß die gebildet ist. An Stelle des Thermistors 41 ist eil

τ-

10

Widerstand 172 vorgesehen. Bei der Regeleinrichtung gemäß F i g. 5 ist ein NPN-Transistor 174 vorgesehen, dessen Kollektorelektrode mit der Kollektorelektrode des Transistors SO verbunden ist. Die
Emitterelektrode des Transistors 174 ist mit der
Emitterelektrode des Transistors 50 und dem Leiter
44 verbunden, während seine Basiselektrode mit dem
Anschlußpunkt 122 zwischen der Impedanz 114 und
dem Widerstand 112 verbunden ist. Es tritt die

nungsschutzkreis zu schaffen, der ohne Verwendung eines Filterkondensators temperaturunabhängig arbeitet.

gen Anordnung wird die zwischen dem Anschlußpunkt 122 und dem an Masse liegenden Leiter 44 erscheinende Spannung absinken, wenn sich die Temperatur des Spannungsreglers erhöht, wodurch die 5 gleiche Temperaturstabilisierung wie bei den dargestellten Ausfühfungsformen erzielt wird. Es ist für die Auslegung des Spannungsteilers wichtig, daß der Widerstandwert des Widerstands 112 wesentlich höher als der Widerstandswert der Impedanz 114 ist gleiche spannungsteilende Wirkung wie bei der Re- io und damit einen Filterkondensator für den Schutzgeleinrichtung gemäß Fig. 1 ein. Erreicht die Span- kreis entbehrlich macht. Die Verwendung des Darnung arn Anschlußpunkt 122 der Regeleinrichtung lingtonverstärkers 64 stellt die vorteilhafteste Lösung gemäß Fig.5 den Wert, bei dem der Schutzkreis dar, kann jedoch durch eine vorwärts gepolte Diode, wirksam wird, d.h. die Spannung am Leiter 38 im wie sie in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3 Bereich zwischen 19 und 30 Volt liegt, so wird die 15 bis 6 dargestellt ist, ersetzt werden. Ebenso kann der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 174 vorwärts Darlingtonvcrstärker 64 in den Ausführungsformen belastet und macht diesen in der Kollektoremitter- nach Fig.3 bis 6 an Stelle der vorwärts belasteten strecke leitend. Hierdurch sinkt die Spannung am Dioden verwendet werden. Der Schutzkreis kann in Spannungspunkt 56 so weit ab, daß der Ausgangs- Verbindung mit einem einzigen Ausgangstransistor transistor40 in den gesperrten Zustand geschaltet 20 entsprechend der Regeleinrichtung gemäß Fig. 1 wird, wodurch der Erregerstrom verringert wird. Bei ebenso verwendet werden wie bei einem Ausgangsder nunmehr absinkenden Ausgangsspannung wird transistor in Form eines Darlingtonverstärkers 151, der Ausgangstransistor 40 erneut leitend. Der der aus zwei Transistoren 152 und 154 gebildet ist Schutzkreis regelt also die Ausgangsspannung auf (F i g. 3). Aus all diesem ergibt sich, daß zahlreiche einen höheren als den vorgegebenen Sollwert ein, wie 25 Abwandlungen und Kombinationen im Rahmen der dies auch bei den anderen Ausführungsformen der offenbarten Lösungen möglich sind, um einen Span-Erfindung der Fall ist. In der Regeleinrichtung gemäß F i g. 5 ersetzt ein einziger Widerstand 176 die
beiden Widerstände 58 und 60 der Regeleinrichtung
gemäßFig. 1. 30 Es ist zweckmäßig, wenn der Spannungsregler als

F i g. 6 zeigt eine weitere Abwandlung eines Teils integrierter Kreis hergestellt wird, um geringe Größe der Regeleinrichtung nach Fig. 1, in der eine vor- und erhöhte Zuverlässigkeit zu erzielen. Die Hatbleiwärts gepolte Diode verwendet ist, die durch die Ba- ter 84, 52, 116, 50, 68 und 66 in der Regeleinrichsis-Emitter-Strecke eines NPN-Transistors 180 gebil- tung gemäß Fig. 1 sind zu einem integrierten Kreis det ist. Ein Widerstand 182 ersetzt den Thermistor 35 zusammengefaßt, die einen gemeinsamen N-KoUektor 41. Die Regeleinrichtung gemäß Fig.6 verwendet aufweisen und als Treibereinheit für den Spannungseinen Transistor 184, der wie der Transistor 174 der regler dienen. Der Au.gangstransistor 40 ist als beRegeleinrichtung gemäß F ι g. 5 angeschlossen ist sonderer Halbleiterbauttil ausgebildet und kann, wie und die gleiche Anordnung der Widerstände 58, 60 in F i g. 3 dargestellt, als Darlington/erstärker ausge- und 112 wie in der Regeleinrichtung gemäß Fig. 1 40 bildet sein, der auf einem gemeinsamen N-Träger aufweist. Der Schutzkreis gemäß F i g. 6 arbeitet in aufgebaut ist.

gleicher Weise wie der gemäß Fig.5 Erreicht die Wie bereits ausgeführt, ist ein wichtiges Merkmal

Spannung am Anschlußpunkt 122 den Wert bei dem der Erfindung, die Verwendung eines zweiten Spander Schutzkre.s w_irksm wird, so wird der Transistor nungsteilers aus den Impedanzen 112 und 114. die 184 vorwärts belastet, so daß die Spannung am An- 45 ein hohes Spannungsteilerverhältnis haben. Das Verschlußpunkt 56 absinkt und der Ausgangstransistor 40 hältnis der Widerstände zwischen den Widerstandsgesperrt wird. Der Ausgangstransistor 40 wird wie- werten der Impedanzen 112 und 114 im Ausfühder leitend, sobald die Spannung auf einen vorgege- rungsbeispiel ist mit etwa 30 :1 angegeben, d. h., daO benen Wert absinkt. Der Schutzkreis regelt die Span- der Widerstandswert des Widerstands 112 30mal ming auf diesen gegenüber dem vorgegebenen Soll- ₅o größer als der Widerstandswert der Impedanz IU wert höheren Spanmingswert em. ist. Es ist auch wichtig, daß die die Vergleichsspan-

Die verschiedenen Ausführungsformen der Erfhv nung liefernden Einrichtungen bei Verwendung eine« dung können mit unterschiedlich aufgebauten derartigen Widerstandsverhältnisses vorwärts gepolt« Schntzkreisen ausgeführt werden, solange ein Span- PN-Verbindungen entsprechend einer Zenerdiodf nungsteiler vorgesehen ist, der das angegebene 55 enthalten. Die Verwendung des hohen Widerstands Widerstandsverhältnis aufweist und in einem Zweig Verhältnisses im Spannungsteiler gestattet die Ver eine Widerstandsänderung in Abhängigkeit von der wendung vorwärts gepolter Dioden als Geber für di< Temperatur bewirkt Bei den dargestellten Ausfüh- Vergleichsspammng, da vorwärts gepolte Diodei rungsbeispielen liegt die temperaturempfindliche Im- eine geringere Dnrchbruchspannune aufweisen al pedanzll4 im unteren Zweig des Spannungsteilers. 60 Z*nerdioden. Eine Zenerdiode kann beispielsweise Indessen kann die temperaturempfmdliche Impedanz eine Durchbnichspannung von 9 Volt aufweisen, di auch im oberen Zweig des Spannungsteilers üegC, die Verwendung eines Spannungsteilers mit einer während der feste Widerstand im unteren Zweig an- erfindungsgemäß hohen Widerstandsverhältnis nich geordnet ist. Beispielsweise kann die Impedanz 114 erlaubt. Die Basis-Emhter-Kreise dar Transistor© ein Widerstand mit festem Wert sem, wahrend die 65 116 und 50 der Regeleinrichtung gemäß Fig. 1 wei Impedanz 112 dann eme temperaturempfmdliche sen dagegen nur eine Durchbruchspamnmg von etw Komponente enthält, die einen positiven Widerstands- 1,5 Volt auf, um das Leitendmachen des Transistoi temperatekoeffizienten aufweist Bei emer derarti- 50 zu bewirken. Das hohe Spojmungsteüerveriiältni

von etwa 30: 1 verhindert ein Umschalten bei kurzzeitigen Spannungen, ohne daß ein Kondensator erforderlich ist, gewährleistet aber trotzdem einen Spannungsschutz in der beschriebenen Art,

Es wurde darauf hingewiesen, daß der Schutzkreis mit einer etwas höheren Spannung als der vorgegebenen Sollspannung arbeitet, die zwischen dem Anschlußpunkt 82 und Masse eingeregelt werden soll. Bei normalen Betriebsverhältnissen wird die vorgegebene Sollspannung bei einer 12-Volt-Anlage ungefähr auf 14 Volt eingestellt. Unter diesen Bedingungen ist die Spannung zwischen dem Anschlußpunkt 38 und Masse annähernd der Spannung zwischen dem Anschlußpunkt 82 und Masse gleich. Steigt die Spannung auf 19 bis 30 Volt infolge eines Lösens von Verbindungen in der Regeleinrichtung, so wird der Schutzkreis wirksam und regelt die Ausgangsspannung des Generators auf einen höheren Wert ein, der jedoch nicht ausreicht, um die Halbleiterbauteile des Spannungsreglers zu zerstören.

Die Regeleinrichtung nach der Erfindung kann eine Anzeigelampe enthalten, die Fehler in der Regeleinrichtung anzeigt. Die Wamlampe 190 liegt zwischen dem Leiter 38 und einem Zündschalter 192. Der ZündschaJter 192 liegt zwischen dem Leiter 30 und der Warnlampe 190. Ein Widerstand 194 und ein Schalter 196 für elektrische Hilfsgeräte liegen in Reihe zueinander und parallel zur Wamlampe 19( und dem Zündschalter 192.

Sind die Schalter 192 und 196 geschlossen, so wird die Wamlampe 190 versorgt, erlischt jedoch, wenn der Generator eine Ausgangsspannung liefert, da zi dieser Zeit die Spannung am Leiter 38 sich der Spannung am Leiter 30 nähert, so daß die Warntempe 190 erlischt. Die Wamlampe 190 und der Widerstand 194 sind an den Zündschalter bzw. den Hilfsgerateschalter angeschlossen, um eine Rückkopplunj in die Zündanlage zu vermeiden. Ist die Steueranlage mit einem Amperemeter versehen, so kann von eirxi Wamlampe Abstand genommen werden.

Bei den Regeleinrichtungen gemäß Fig.5 und ( kann an Stelle der getrennten Transistoren 174 odei 184 auch ein Darlingtonverstärker ähnlich dem Dar lingtonverstärker 64 gemäß Fig. 1 verwendet werden. In diesem Falle wird die Basiselektrode de: Darlingtonverstärkers mit dem Anschlußpunkt 12i und die gemeinsame Kollektorelektrode mit c!er KoI lektorelektrode des Transistors 50 verbunden, wäh rend die Emitterelektrode mit der Emitterelektrodt des Transistors 50 zu verbinden ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Es ist hierdurch der Aufbau des Spannungsreglers Patentanspruch- als integrierter Kreis mit kleinstem Raumbedarf er-

raieniansprucn. _möglicht der bei Vorhandensein eines Kondensa-

h »J^JÄÄlT

Begeleinricbtung für einen Wechselstrom-Ge- tors erschwert *»*J^JÄÄ
nerator mit einer mit einem Brückengleichrichter 5 ringert vorübergehende Schwankungen der
verbundenen Ausgangswicklung und einer Er- spannung am »!ΐΐΑί
regerwicklung, die vom Brückengleichrichter Fehlschaltungen im ^&hu^ wtobwdw» sind
über einen Spannungsregler mit Gleichstrom In der Zeichnung sind Schaltb Ider von Ausfuh-

speisbar ist, deren Spannungsregler einen Aus- rungstormen der Erfindung dargestellt. In der Ze.chgangstransistor enthält, der von einer zwischen xo nung ist _bUd . Regeleinrichtung mit

einem Anschlußpunkt eines Spannungsteilers und rig. ι ein acnanuuu tu. · ₆ e

der Gleichspannungsklemme des Brückengleich- einem Spannungsregler mit bcmiizKreis
richters Hegenden Halbleitereinrichtung schaltbar F i g.
2 Darstellungen von f^toAhsE

ist, bei der ein Schutzkreis für den SpJnnungsieg- für die eine Impedanz des Spannungsteilers des ler mit einem zweiten Spannungsteiler zwischen 15 Schutzkreises, ., _A ,..,

zwei Gleichspannungsklemmen des Brücken- F i g. 3 ein Schaltbild einer abgewandelten Ausfuh-

gleichrichters vorgesehen ist, der aus zwei über rungsform der Regeleinrichtung nach Fig, 1 bei der einen Anschlußpunkt miteinander verbundenen einige Halbleiterbauelemente als getrennte Bauteile Widerstände, von denen der eine temperatur- ausgebildet sind, und

abhängig ist, besteht, und bei der der Anschluß- *o F i g. 4 bis 6 schematiche Darstellungen abgewanpunkt mit einem Transistor verbunden ist, der bei delter Ausführungsformen des Schutzkre.ses, die ,m Übersteigen einer vorgegebenen Spannung am Zusammenhang mit der Regeleinrichtung nach Anschlußpunkt in den leitenden Zustand und da- F i g. 1 verwendbar sind. ,„,...
mit der Ausgangstransistcr in den sperrenden Zu- Die in Fig. 1 dargestellte Regeleinrichtung ist

stand schaltbar ist, dadurch g e k e η η - ₂₅ einem Wechselstrom-Generator 10 zugeordnet, der zeichnet, daß eine zweite Halbleitereinrich- eine dreiphasige im Stern geschaltete Ausgangswicktung (116,162,174, 184) vorgesehen ist, die eine lung 12 und eine Erregerwicklung 14 aufweist Die PN-Verbindung zwischen dem Anschlußpunkt Phasen der Ausgangswicklung 12,sind mit Wechsel- (122) des zweiten Spannungsteilers (112, 114) stromeingangskleinmen 16, 18 und 20 eines Ureipha- und deir Transistor (52) aufweist, und daß der 30 sen-Brückengteichriditer 22 verbunden. Der Brukzweite Spannungsteiler aus zwei Widerständen kengleichrichter 22 besteht zweckmäßig aus sechs Si- (112 und 114) be-.teht, .r^ren Widerstandswerte liziumdioden und hat eine positive Gleichstromausim Verhältnis von 30:1 stehen, so daß der gangsklemme 26 und eine an Masse liegende nega-Schutzkreis gegen vorübergehende Spannungsän- tive Gleichstromausgangsklemme 28. Die Ausgangsderungen am zweiten Spannungsteiler (112, 114) 35 klemme 26 ist mit einem Leiter 30 verbunden, der an unempfindlich ist. die positive Seite einer Batterie 32 angeschlossen ist.

Die Batterie 32 ist eine übliche Speicherbatterie für