DE2212275B2 - Gleichspannungsstabilisierschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleichspannungsstabilisierschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Gleichspannungsstabilisierschaltung dieser Art ist aus de DE-OS 19 09 040 bekannt. Bei der bekannten Schaltung ist der Eingang des zweiten Transistors direkt mit der Zenerdiode verbunden. Auch wird die Ausgangsspannung direkt über der Zenerdiode abgenommen.

Es hat sich bei dieser Schaltung gezeigt, daß sie nur funktionsfähig ist, solange die Eingangsspannung ausreichend größer als die Zenerspannung ist, da der zweite Transistor in den Sperrzustand kommt, sobald die Eingangsspannung in die Nähe der Zenerspannung absinkt.

Aus der Zeitschrift »Der Elektroniker« Nr. 3/70, Seite 110, ist eine Stabilisierungsschaltung bekannt, die eine mit der Eingangsspannung beaufschlagte Reihenschaltung aus einem Widerstand und einer Zenerdiode enthält. An die Zenerdiode ist ein Transistor als Emitterfolger so angeschlossen, daß der Lastwiderstand dieser Stabilisierschaltung den Emitterwiderstand des Emitterfolgers bildet. Der Emitterfolger wirkt dabei als Stromverstärker.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gleichspannungsstabilisierschaltung der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, die gegenüber der erstgenannten bekannten Schaltung in bezug auf die Abhängigkeit der Ausgangsspannung von Änderungen der Eingangsspannung weiter verbessert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch enthalten.

Es läßt sich rechnerisch zeigen, daß der Abgriff nur eines Teils der Zenerspannung mit Hilfe des Spannungsteilers zur Steuerung des zweiten Transistors den Vorteil eines größeren Stabilisierungsbereiches erbringt. Die erfindungsgemäße Schaltung arbeitet auch dann noch, wenn die Eingangsspannung in den Bereich der Zenerspannung absinkt. Dabei bewirkt der an die Zenerdiode angeschlossene Emitterfolger eine Stromverstärkung, so daß sich nicht nur der Laststrom, sondern auch der Steuerstrom für den zweiten Transistor nicht wesentlich auf den Zenerstrom auswirken. Die im Unteranspruch enthaltene Weiterbildung der Erfindung bringt in diesem Sinn eine weitere Entkopplung zwischen dem Steuereingang des zweiten Transistors und dem Ausgang der Stabilisierungsschaltung.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine konventionelle Stabilisierschaltung für Konstantspannungsversorgung;

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Gleichspannungsstabilisierschaltung.

In Fig. 1, in der eine bekannte Reglerschaltung veranschaulicht ist, bezeichnen die Bezugsziffern 1, 2,3, 4, 5 und 6 einen mit einer Energiequelle (nicht gezeigt) verbundenen Anschluß, eine Diode, einen Widerstand zum Zuführen von Strom zu der Diode, einen Transistor in Emitterfolgerschaltung, einen Emitterwiderstand für den Transistor bzw. einen Ausgangsanschluß.

In dieser Stellung wird über den Widerstand 3 Strom zur Diode 2 geleitet. Demzufolge wird eine konstante Spannung an der Diode 2 entwickelt, und die an einem Punkt a in der Schaltung nach F i g. 1 verfügbare konstante Spannung wird über eine Emitterfolgerschaltung abgegeben, die aus dem Transistor 4 und dem Widerstand 5 besteht.

Selbst wenn nun eine Änderung der an dem Anschluß 1 anliegenden Spannung und daher eine Änderung des durch den Widerstand 3 fließenden Stroms auftritt, wird diese Änderung durch die Diode 2, die eine Zenereigenschaft hat, absorbiert, so daß die Spannungsänderung an dem Punkt a unterdrückt ist.

Wenn ferner der von dem Anschluß 6 abgenommene Strom infolge der Änderung der an den Anschluß 6 angeschlossenen Last geändert wird, wird die Spannungsänderung am Anschluß 6 infolge der Funktion der aus dem Transistor 4 und dem Widerstand 5 bestehenden Emitterfolgerschaltung unterdrückt.

Wie aus den vorhergehenden Ausführungen hervorgeht, kann bei dieser konventionellen Reglerschaltung die Änderung der Ausgangsspannung infolge der Änderung der Spannung der Energiequelle oder der angeschlossenen Last tatsächlich unterdrückt werden; genau genommen liegt jedoch eine, wenn auch sehr kleine, Änderung der Ausgangsspannung vor, wenn eine Änderung der Energiezufuhrspannung auftritt.

Wird nämlich mit der Speisespannung der durch die Diode fließende Strom geändert, erfolgt notwendigerweise eine wenn auch sehr kleine Änderung der Zenerspannung. Dadurch ändert sich die Spannung an dem Punkt a und die an dem Anschluß 6 verfügbare Ausgangsspannung.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird dieses bei der bekannten Reglerschaltung nach Fig. 1 häufig auftretende Problem in an sich grundsätzlich bekannter Weise (DE-OS 19 09 040), jedoch mit besseren Stabilisierungseigenschaften gelöst; sie besitzt einen Stromkreis zum Zuführen von Strom für die Diode, der nicht durch die Änderung der Energiezufuhrspannung beeinfluß ist, und kann eine stabilisierte Ausgangsspannung liefern.

Die erfindungsgemäße Schaltung wird nun anhand des in F i g. 2 gezeigten Beispiels erlätuert.

Die in Fig.2 gezeigten Schaltungselemente 1, 2, 4 und 6 sind die gleichen wie die in F i g. 1 mit den gleichen

Bezugsziffern bezeichneten Schaltungselemente; Widerstände 7 und 8 unterteilen die Spannung an der Diode 2, ein Transistor 9 und ein Widerstand 10 bilden <:ine Emitterfolgerschaltung; ein Transistor 11 bildet eine Schallung zum Abgeben eines konstanten Stroms durch Verwendung der an dem Emitter des Transistors 9 verfügbaren Spannung als Basisvorspannung des Transistors 11; Widerstände 12 und 13 dienen als Emitter- bzw. Kollektorwiderstand für den Transistor 11; zur Temperaturkompensation ist eine Diode 14 eingefügt; ein Transistor 15 und ein Widerstand 16 bilden eine Schaltung zur Versorgung der Diode 2 mit einem konstanten Strom; und ein Widerstand 17 leitet den Anfangsstrom zur Diode 2. Die Betriebweise dieser Schaltung zum Erreichen einer stabilisierten Ausgangsspannung ist folgende:

Wird eine Gleichspannung von einer Energiequelle (nicht gezeigt) an den Anschluß 1 ,angelegt, wird über den Widerstand 17 der Diode 2 Strom zugeführt, so daß eine Spannung an dem Punkt b im Emitfrkreis des Emitterfolgertransistors 4 erscheint.·Die Spannung an dem Punkt b liegt dann als Vorspannung an der Basis des Transistors 11 über den Emitterfolgertransistor 9 an. Gleichzeitig fließt ebenfalls durch den Transistor 15 Strom.

Auf diese Weise wird augenblicklich, wenn die Spannung an dem Anschluß anliegt, ein Stromkreis aufgebaut, der über den Transistor 15 Strom zur Diode 2 führt.

Da die Basisvorspannung des Transistors 11 von der Zenerspannung der Diode 2 abhängt, wird der Kollektorstrom des Transistors 11 konstant gehalten, und da die Basisvorspannung des Transistors 15 ebenfalls von dem konstanten Strom abhängt, wird der Kollektorstrom des Transistors 15 und daher der Strom zur Diode 2 konstant gehalten.

Daher wird die Zenerspannung der Diode 2 kaum durch die Änderung des Stroms und der Spannung beeinflußt, sondern nimmt einen konstanten Wert an. Demzufolge treten trotz der Änderung der Spannung der Energiequelle keine Schwankungen der an dem Anschluß 6 auftretenden Ausgangsspannung auf, so daß eine sehr stabile Spannungsquelle gebildet werden kann.

Es ist zu bemerken, daß der Widerstand 17 in der in F i g. 2 gezeigten Schaltung eine sehr bedeutende Rolle Spielt.

Ohne den Widerstand 17 würde nämlich keine Spannung an dem Punkt b auftreten, und es würden keine Kollektorströme durch die Transistoren 11 und 15 fließen, da selbst bei Anliegen einer Spannung an dem Anschluß 1 kein Strom durch die Diode fließen kann. Daher könnte auch von dem Ausgangsanschluß 6 keine

ίο Ausgangsspannung abgeleitet werden. Der Widerstand 17 dient somit dazu, den Anfangsstrom zur Diode 2 zu leiten. Der Widerstandswert, den der Widerstand 17 besitzt, muß sehr sorgfältig gewählt werden.

Ist nämlich der Widerstandswert des Widerstandes 17 klein und ist daher der über den Widerstand 17 zur Diode 2 geleitete Strom groß, würde es schwierig sein, eine höchst stabile Ausgangsspannung zu erhalten.

Daher sollte der Widerstandswert des Widerstandes 17 derart gewählt werden, daß der durch den Widerstand 17 fließende Strom im Vergleich zu dem Kollektorstrom des Transistors 15 ausreichend klein ist.

Natürlich muß in diesem Fall der durcn den

Widerstand 17 fließende Strom zumindest einen solchen Wert haben, daß eine Ausgangsspannung an dem Anschluß 6 bei Anlegen einer Spannung an dem Anschluß 1 erzeugt werden kann.

Aus den vorhergehenden Ausführungen ergibt sich, daß die Ausgangsgröße der erfindungsgemäßen Gleichspannungsstabilisierschaltung nicht durch die Änderung

so der Spannung der angeschlossenen Energiequelle beeinflußt wird und daher zur Versorgung einer transistorierten elektronischen Schaltung mit einer konstanten Spannung wirkungsvoll benutzt wird.

Mit der Erfindung wird somit eine Schaltung geschaffen, in der die von einer Referenzdiode abgeleitete Spannung über eine Emitterfolgerschaltung zur Basis eines Transistors rückgekoppelt wird und der durch den Emitter-Kollektorkreis des Transistors fließende konstante Strom seinerseits der Referenzdio-

■10 de zugeführt wird, so daß eine derart stabilisierte Ausgangsspannung erhalten werden kann, wie sie nicht durch eine Diode allein erreicht werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gleichspannungsstabilisierschaltung mit einer zu ihrem Eingang parallel liegenden Reihenschaltung eines Widerstandes und einer Zenerdiode, mit einem dem Widerstand mit seiner Kollektor-Emitterstrecke parallel geschalteten ersten Transistor und einem zweiten Transistor, dessen Kollektor mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist und dessen Eingangsspannung von der Spannung der Zenerdiode abgeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an die Zenerdiode (2) der Steuereingang eines Emitterfolgers (4) angeschlossen ist, dessen Emitterwiderstand (7,8) parallel zum Ausgang der Stabilisierschaltung liegt, daß der Emitterwiderstand ein Spannungsteiler ist und daß die Eingangsspannung des zweiten Transistors (11) eine Teilspannung von diesem Spannungsteiler ist.

2. Gleichspannungsstabilisierschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Spannungsteilen (7, 8) und dem zweiten Transistor (11) ein weiterer Transistor (9) als Emitterfolger geschaltet ist.