DE2158564C3 - Schaltungsanordnung zum Schutz einer Baugruppe vor einer Überschreitung der zulässigen Betriebsgleichspannung, wobei der Betriebsgleichspannung eine Wechselspannung überlagert ist - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine zwischen einer eine unstabilisierte Gleichspannung abgebenden Spannungsquelle und einer Baugruppe anzuordnende Parallelstabilisierungseinrichtung zum Schutz der Baugruppe vor einer Überschreitung der zulässigen Betriebsgleichspannung, wobei der Betriebsgleichspannung eine Wechselspannung überlagert ist.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung bekannt (Electronics, August 17. 1970, Seite 95 unten), bei der eine Zusammenschaltung von Transistoren und Widerständen bei Vorliegen einer schwankenden Gleichspannung zur Erzeugung eines konstanten Stromes verwendet wird. In der vorliegenden Form ist diese Schaltungsanordnung jedoch für den Betreff der Erfindung nicht geeignet, da sie nur zur Erzeugung eines Konstantstromes aus einer anliegenden Gleichspannung dient. Dabei hätte eine dieser Gleichspannung überlagerte Wechselspannung direkten Einfluß auf die Aussteuerung der SchaltungsWe.ternin smu bereits Schaltungsanordnungen bekann J e zur Stabilisierung einer durch die G c.chrichtung einer Wechselspannung gewonnenen Gleichn. nniinB eine Parallelstabihsierungseinrichtung ver-Sn (E ironische Rundschau, 1960, Nr. 2 S. 51, Τ\Λ V) Diese Schaltungsanordnungen (Stabihsierungseinrichtung) haben jedoch die Eigenschaft daß ITegrundsätzlich jede am Eingang anliegende Spannung stabilisieren, d.h., daß eine einer am Eingang Ser Stabilisierungseinrichtung anliegenden Gleich-Qnännune überlagerte Wechselspannung (Signalspannung) el „falls stabilisiert würde, falls diese überlagerung aufgrund des vorgeschalteten Übertragers und de™Jorgeschalteten Gleichrichtung überhaupt möglich wäre Auf Grund der vorgenannten Art der Sta-Eiening würde zumindest ein wesentlicher Teil der Wechselspannung (Signalspannung) verloren gehen^

Fs sind weiterhin Schaltungsanordnungen bekannt die zur Stabilisierung von Gleichspannungen Esche Auslegeschrift 1513 319) eine Serien-Sustrung verwenden, wobei bei diesen Schaltungsanordnungen - da an ihrem Eingang kein überrager und keine Gleichrichtung vorgeschaltet ist sowohl eine Gleichspannung als auch eine d.e Gleichspannung überlagerte Wechselspannung anlieeen kann Diese Schaltungen haben jedoch ebenfalls die Eigenschaft, daß sie grundsätzlich jede am Eingang anliegende Spannung stabilisieren d. h daß auch hier eine einer am Eingang anliegenden Gleichspannung überlagerte Wechselspannung (Signalspannung) ebenfalls stabilisiert wird. Damit geht auch Wer zumindest ein wesentlicher Teil der Wechselsnannune verloren. Außerdem besteht bei diesen S^PchaUun⁸gs_£nordnungen noch der Nachteil daß de, Verstärkungsfaktor der Transistoren in die Stabilisierung eingeht, wodurch ein weitgehend lineares Verhältnis zwischen Stabilisierung und Schwankung der Speisegleichspannung nicht erzielt wird.

Die Aufgabe der Erfindung soll darin bestehen, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die eine anliegende Speisegleichspannung weitgehend stabilisiert und einen vorbestimmten oberen Wert nicht überschreiten läßt, wobei eine dieser Speisegleichspannung überlagerte Wechselspannung (Signalspannung) weder mit wesentlichen Verlusten behaftet ist noch Einfluß auf die Steuerung der Stabilisierung hat und wobei die Stabilisierung der Speisegleichspannung linear zu deren Schwankungen erfolgt.

Dies wird dadurch erreicht, daß der Spannungsquelle deren einer Anschluß Nullbezugspunkt der Schaltungsanordnung ist, ein Ansteuernetzwerk nachgeschaltet ist, welches aus einem parallel zur Spannungsquelle angeordneten Spannungsteiler mit wenigstens drei Anschlußpunkten, von denen zwei direkt mit der Spannungsquelle und einer über eine Reihenschaltung mit der Basis-Emitter-Strecke eines ersten Transistors und dessen Emitterwiderstandes mit dem Nullbezugspunkt verbunden ist, und weiterhin aus der Anordnung eines Kondensators zwischen der Basis des ersten Transistors und dem Nullbezugspunkt besteht, und daß diesem Ansteuerneuwerk eine aus wenigstens drei Transistoren bestehende Parallelstabilisierung nachgeschaltet ist, welche über einen Steuerpunkt mit dem Emitter des ersten iransistors verbunden ist, und daß weiterhin zur Gewin-

nung einer konstanten Kollektorspannung für die Stabilisierungsanordnung ein aus mindestens zwei weiteren in Emitterschaltung betriebenen Transistoren bestehendes Zusatznetzwerk vorgesehen ist, wobei einer der weiteren Transistoren des Zusatznetzwerkes mit seiner Basis an einen der Spannungsquelle parallelgeschalteten Basisspannungsteiler angeschlossen ist.

Hierdurch ist es in einfacher Weise möglich, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die mit Hilfe einer Parallelstabilisierung für eine anliegende Speisegleichspannung einen entsprechend der Höhe der anliegenden Speisegleichspannurig variablen, relativ niedrigen Gleichstrominnenwiderstand und für eine der anliegenden Speisegleichspannung überlagerte Wechselspannung einen hohen dynamischen Innenwiderstand hat und bei der der Einfluß der Stromverstärkung der Transistoren der Parallelstabilisierung auf die Speisespannungsstabilisierung weitgehend vermieden wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Schaltungsanordnung besteht darin, daß der an den Nullbezugspunkt angeschlossene Teil des Basisspannungsteilers ein als Diode im Sperrbetrieb geschalr.eter Transistor ist.

Hierdurch wird erreicht, daß die Stabilisierungseigenschaft der Schaltungsanordnung erst dann wirksam wird, wenn eine Mindestspeisegleichspannung anliegt.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit den für das Verständnis notwendigen Einzelheiten dar. Sie besteht im wesentlichen aus einem Ansteuernetzwerk mit Widerständen Rl, Rl, R 3, R 4 und einem Transistor 71, aus einer Parallelstabilisierurigsanordnung mit Transistoren 72, Γ3 und 74, aus einem zusätzlichen Netzwerk mit einem Widerstand ft 5, Transistoren 75 und T 6 und einem als Z-Diode geschalteten Transistor D ?. sowie einem Siebkondensator Ci und einem Ausgleichswiderstand Rz. An den Punkten υ und b liegt sowohl die die Speisegleichspannung und die die Wechselspannung (Signalspannung) zuführende Leitung als auch die Leitung zu einer Baugruppe B an, die erfindungsgemäß gegen Überspannungen geschützt werden soll.

Dem Transistor T 1 der Parallelstabilisierungsanordnung muß zunächst ein von der unstabilisierten Speisegleichspannung Us abgeleiteter Steuerstrom Is zugeführt werden. Dieser Steuerstrom wird von dem Ansteuernetzwerk, welches aus den Widerständen Rl, R2, R3, R4 und dem Transistor 71 besteht, geliefert. Etabei führt der zwischen den Punkten α und b liegende Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen Rl und R 2, über den Widerstand R 3 dem Transistor 71 einen Basisstrom Ib 1 zu, den dieser mit der Stromverstärkung B +1 vervielfacht als Emitterstrom Ie 1 abgibt. Den KoI-lektorstromi erhält der Transistor 71 dabei über den Transistor 75. Der von dem Transistor 71 abgegebene Emitterstrom Ie 1 teilt sich nun auf in den Steuerstrom Is für den Transistor 72 und in einen Strom IrA der duirch den parallel zu dem Transistor 72 liegenden Widerstand R 4 fließt. An dem Widerstand R 4 liegt dabei stets eine Spannung von zweimal Übe (Übe - - Basis-Emitter-Spannung). Die Basis-Emitter-Spannung des Transistors Tl steuert die Basis des gleichartigen Transistors 7 4 an, wobei anstelle einer direkten Verbindung zwischen Kollektor und Basis des Transistors 7 2 (Diodenschaltung) zur Herabsetzung der Stromverstärkungsv/irkung der Transistoren 72 und 74 der Transistaor 73 vorgesehen ist.

ίο Das Verhältnis des Emiiterstromes Ie 2 zu dem gesteuerten Emitterstrom Ie4 des Transistors 74 wird durch das Verhältnis der Emitterflächen der beiden Transistoren bestimmt.

Das zusätzliche Netzwerk, bestehend aus den Widerständen R 5, 7 5 und T 6, liefert eine konstante Kollektorspannung für die Transistoren 7 1, 7 3 und 74, wobei die Zündung des als Z-Diode in Sperrichtung geschalteten Transistors D 3 und damit die Ansteuerung des Transistors 7 5 (Emitterfolger) erst

ao dann erfolgt, wenn eine Mindest-Speisegleichspannung an der Schaltungsanordnung anliegt. Liegt diese Mindestspeisespannung an, dann fließt ein Strom über den Widerstand R 5 und den Transistor D 3, wobei der Innenwiderstand der Gesamtschaltungsanordnung nur unwesentlich erniedrigt wird. Durch den als Z-Diode geschalteten Transistor D 3 wird der Transistor 7 5 angesteuert, der nun zunächst für die Transistoren 7 1 und 73 eine konstante Kollektorspannung liefert. Für den Transistor 74 kann auf Grund des relativ hohen Widerstandes R 5 der Transistor 75 (Em.itterfolger) den notwendigen Kollektorstrom nicht aufbringen. Deshalb ist ein zusätzlicher Transistor 7 6 eingeführt. Der Transistor 7 6 hat die gleiche Struktur wie der Transistor 7 4.

Damit ist auch die Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors 74 konstant. Der Transistor 7 4 prägt dem Transistor 7 6 den Emitterstrom ein. Dadurch wird vermieden, daß durch die Rückwirkung der Kollektor-Basis-Spannung des Transistors 76 der dynamische Innenwiderstand der Schaltungsanordnung spürbar reduziert wird.

Zwischen den Punkten S und b der Schaltungsanordnung ist ein Siebkondensator Ci angeordnet. Mit Hilfe dieses Kondensators Cj wird verhindert, daß Anteile der der Speisegleichspannung überlagerten Wechselspannung (Signalspannung) über den Spannungsteiler Rl, R 2 und über den Widerstand R 3 auf die Basis des Transistors 71 gelangen. Damit wird verhindert, daß die Wechselspannung einen unerwünschten Einfluß auf die Steuerung der Stabilisierung nehmen kann. Der Kondensator Cj wird extern an die Schaltungsanordnung angeschlossen, wenn diese in monolithisch integrierter Form ausgeführt wird.

Ein zusätzlicher ebenfalls externer Widerstand Rz, der parallel zu dem Siebkondensator Cj angeordnet ist, dient lediglich dazu, die Streuungen von Spannungen auszugleichen, die von den Toleranzen der Widerstände und den Schwellspannungen der Transistören herrühren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche: anordnung (Aussteuerung der Wechselspannung), tas bei der beanspruchten Schaltungsanordnung

1. Schaltungsanordnung für e.ne z«"^schen einer eine unstabilisierte Gleichspannung abgeSll d einer ^BauS™PP

benden Sp^nnungsquelle und einer Baug anzuordnende Parallelstabilisieningseinnc zum Schutz der Baugruppe vor einer Uberscnre tung der zulässigen Betriebsgleichspannung, wobei der Betriebsgleichspannung eine Wechselspannung überlagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsquelle (IA), deren einer Anschluß (y) Nullbezugspunkt der Schaltungsanordnung ist, ein Ansteuernetzwerk nachgeschaltet ist, welches aus einem parallel zur Spannungsquelle angeordneten Spannungsteiler mit wenigstens drei Anschlußpunkten, von denen zwei direkt mit der Spannungsquelle (Us)> und einer über eine Reihenschaltung der Bas'S-Enwtter-Strecke eines ersten Transistors (Π)»" dessen Emitterwiderstandes (R 4) mit dem Nullbezugspunkt (y) verbunden ist, und weiterhin aus der Anordnung eines Kondensators (CsJ zwischen der Basis des ersten Transistors (Tl) und dem Nullbezugspunkt (y) besteht, und daß die- *5 sem Ansteuernetzwerk die aus wenigstens drei Transistoren (Γ2, T3, T4) bestehende Parallestabilisierungsanordnung nachgeschaltet isi, welche über einen Steuerpunkt (K) mit dem Emitter des ersten Transistors (Tl) verbunden ist, und daß weiterhin zur Gewinnung einer konstanten Kollektorspannung für die Stabilisierungsanordnung ein aus mindestens zwei weiteren in Emitterschaltung betriebenen Transistoren (T 5, T 6) bestehendes Zusatznetzwerk vorgesehen ist, wobei einer der weiteren Transistoren (Γ5) des Zusatznetzwerkes mit seiner Basis an einen der Spannungsquelle (Us) parallel geschalteten Basisspannungsteiler angeschlossen ist

2 Parallelstabilisierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der an den Nullbezugspunkt (y) angeschlossene Teil des Basisspannungsteilers ein als Diode im Sperrbetrieb geschalteter Transistor (D 3) ist.