DE2359845C3 - Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung, bei der ein Stelltransistor mit einer Kollelcior-Emitter-Strecke im Längszweig angeordnet ist und durch einen mit der Regelabweichung der Lastspannung vom Sollwert gesteuerten, mindestens zweistufigen Transistorverstärker stetig gesteuert wird und bei der der Kollektor-Emitter-Strecke des Stelltransistors ein einstellbarer SpannungsteiJer parallei geschiftet ist, dessen Abgriff mit der Basis des zweiten Transistors des Transistorverstärkers verbunden ist, wobei de: Emitter des zweiten Transistors gegenüber dem Fußpunkt des Transistorverstärkers vorgespannt ist.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist durch die deutsche Offenlegungsschrift 16 13 977 bekannt Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung wird die Vorspannung für den Emitter des zweiten Transistors mittels eines Spannungsteilers erzeugt, der an die Eingangsklemmen der Schaltungsanordnung angeschlossen ist. Die derart erzeugte Emitterspannung des zweiten Transistors und die ihm vom einstellbaren Spannungsteiler zugeführte Basisspannung steuern den zweiten Transistor des Transistorverstärkers und den Stelltransistor derart, daß die Ausgangsspannung (Lastspannung) der Schaltungsanordnung unabhängig von Schwankungen der Eingangsspannung konstant bleibt. Eine derartige Wirkungsweise bezweckt die Erfindung dagegen nicht.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der in einfacher Weise für eine wählbare Lastspannung der zulässige maximale Laststrom und der Kurzschlußstrom einstellbar sind, wobei im Kurzschlußfall die Verlustleistung wesentlich reduzierbar sein soll. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zwischen dem Emitter des zweiten Transistors und dem Fußpunkt eine Zenerdiode in Reihe mit einem einstellbaren Begrenzungswiderstand angeordnet ist. Eine derartige Schaltungsanordnung kann ohne Umdimensioriierung für Stromversorgungsgeräte unterschiedlicher Ausgangsleistungen Verwendet werden.

Durch die deutsche Offenlegungsschrift 15 38 472 ist eine Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung drier Gleichspannung bekannt, bei der ein Stelltransistor mit einer Kollektor-Emitter-Strecke im Längszweig angeordnet ist und durch einen mit der Regelabweichung der Lastspannung vom Sollwert gesteuerten, zweistufigen Transistorverstärker stetig gesteuert wird und bei der der Kollektor-Emitter-Strecke des Stelltransistors ein einstellbarer Spannungsteiler parallel geschaltet ist, der eine Zenerdiode enthält Bei der Abnahme der Lastspannung unterhalb eines bestimmten Wertes wird diese Zenerdiode leitend, und dann wird die Abweichung einer an diesem Spannungsteiler abfallenden Spannung von einer Referenzspannung mit einem weiteren Transistor festgestellt, der den Stelltransistor zunehmend geringer aussteuert Dadurch wird eine rückläufige Ausgangsspannungs-Ausgangsstrom-Kennlinie wie bei der Erfindung erreicht Gegenüber der Erfindung hat diese bekannte Schaltungsanordnung jedoch die Nachteile, daß zusätzlich eine Transistorstufe aufgewendet werden muß und daß der maximale Laststrom nicht einstellbar ist.

Ähnliche Schaltungsanordnungen sind ferner durch die DE-OS 15 63 984, die US-PS 34 05 319, 35 55 400, 32 01 606, 31 00 863, 33 99 338 und die GB-PS 9 58 806 bekannt Bei diesen Schaltungsanordnungen handelt es sich aber immer um andere und aufwendigere Verfahren zur Erzielung einer rückläufigen Ausgangsspannungs-Ausgar-gsstrom-Kennlinie, bei denen teilweise der maximal zulässige Laststrom auch nicht einstellbar ist.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung dargestellt, während F i g. 2 die zugehörige Ausgangsspannungs-Ausgangsstrom-Kennlinie angibt.

Die Schaltungsanordnung in F i g. 1 weist Eingangsklemmen Ub. O auf, denen eine ungeregelte Gleichspannung zugeführt wird. An Ausgangsklemmen — Ua. O sind die zu versorgenden Schaltungen angeschlossen, die durch einen Lastwiderstand Rl symbolisiert sind. Die Klemmen - Ue, - Ua führen gegenüber der Klemme O negative Potentiale. Im Längszweig, also zwischen den Klemmen — Ue, - U 4. liegt die Emitter-Kollektor-Strecke eines Stelltransistors Γ3, der durch einen mit der Regelabweichung der Lastspannung vom Sollwert gesteuerten, zweistufigen Transistorverstärker Π, T2 stetig gesteuert wird. Zu diesem Zweck ist an die Ausgangsklemmen - Ua, O in bekannter Weise eine Brücke angeschlossen, deren erster Zweig durch ein Potentiometer Pl und deren zweiter Zweig durch die Reihenschaltung eines Widerstandes R 1 und einer Zenerdiode ZX gebildet ist. Zwischen dem Abgriff des Potentiometers Pi und dem gemeinsamen Verbindungspunkt des Widerstandes R 1 und der Zenerdiode Zi liegt die Basis-Emitter-Strecke des Transistors TI, dessen Kollektor mit der Basis des Transistors 7"2 unmittelbar verbunden ist. Der Transistor T2 ist mit seinem Kollektor an die Basis des Stelltransistors Γ3 und mit seinem Emitter über ein Potentiometer P2 und eine Zenerdiode Z2 an die Klemme O angeschlossen. Der Kollektor-Emitter Strecke des Stelltränsistörs Tl ist ein Potentiometer Pl parallel geschaltet, dessen Abgriff über einen Wider» stand R 2 mit der Basis des Transistors T2 verbunden ist, Die Transistoren Ti, T2 sind vom pnp^Typ, während der Stelltransistor T3 ein npn^Transistor ist. Die Zenerspannung der Zenerdiode Z2 ist größer gewählt als die der Zenerdiode Z1.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der Schal-

tungsanordnung beschrieben, die sich zunächst auf den Einschaltvorgang bezieht Nimmt beim Einschaltvorgang die Eingangsspannung auf den Wert der Zenerspannung der Zenerdiode Zl zu, so fließt in folgendem Stromzweig ein Strom: — Ue, P3, R 1, Z1, O. Der Emitter des Transistors Tl stellt sich damit auf das negative Zenerpotential der Zenerdiode Zl ein. Zu diesem Zeitpunkt ist das am Potentiometer Pl abgegriffene negative Potential weniger negativ als das negative Zenerpotential der Zenerdiode Z1, so daß der Transistor Tl gesperrt ist Zu diesem Zeitpunkt sind auch die Transistoren T2, T3 gesperrt, weil die Eingangsspannung noch nicht die Zenerspannung der Zenerdiode Z2 erreicht hat. Steigt die Eingangsspannung weiter an, so werden schließlich der Transistor T2 und die Zenerdiode ZI in folgendem Stromkreis leitend: -Ue, P 3, R 2, Basis-Emitter-Strecke des T2, P2, ZZ, O. Der Kollektorstrom des Transistors T2 fließt über die Basis-Emitter-Strecke des Stelltransistors T3, so daß dieser leitend wird. Damit nimmt das negative Potential am Abgriff des Potentiometers Pl so weit zu, daß der Transistor Tl leitend wird Dadurch wird ein Regelvorgang über die Transistoren 7Ί, T2 ausgelöst, derart, daß sich die Lastspannung auf einen bestimmten Nennwert L/Jveinstelit

Der normale Regelvorgang bei Änderungen der Lastoder/und der Eingangsspannung geht in folgender Weise vor sich. Steigt beispielsweise die Lastspannung durch momentanes Abschalten einer Teillast, dann steigt die Differenzspannung an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors Tl auch an. Dadurch wird der Transistor Tl mehr ausgesteuert, so daß für den Transistor T2 eine geringere Aussteuerspannung zur Verfügung steht. Demzufolge wird auch der Stelltransistor T3 weniger ausgesteuert, d. h., der Widerstand der Kollektor-Emitter-Strecke des Stelltransistors derart erhöht, daß die Regelabweichung am Ausgang nahezu verschwindet und somit die Lastspannung bis auf die bleibende Regelabweichung wieder ihren vorgegebenen Wert erreicht. Bleibt dagegen beispielsweise die Last konstant und ändert sich die Eingangsspannung, so nimmt zunächst das Potential am Abgriff des Potentiometers P3 zu, so daß die Transistoren T2, T3 melir ausgesteuert werden. Die Zunahme der Ausgangsspannung wird aber durch einen Regelvorgang mit dem Transistor Tl wieder rückgängig gemacht

In F i g. 2 ist der Verlauf der Ausgangsspannung Ua. in Abhängigkeit vom Laststrom Im dargestellt Die Ausgangsspannung wird auf den Wert der Nennspannung Un für Lastströme bis zum Wert Im konstant gehalten, wie durch den v/aagerecht verlaufenden Teil der Kurve dargestellt ist Die Nennspannung t/)v ist mit dem Potentiometer P1 einstellbar. Beim Erreichen des maximalen Laststromes Im ist der Transistor Tl gesperrt, während der Transistor T2 voll durchgesteuert ist Der maximal mögliche Basisstrom für Stelltransistor T3 wird im wesentlichen durch das Potentiometer P 2 bestimmt Damit ist auch der Kollektorstrom des Stelltransistors T3 auf den Wert I_M begrenzt Wird der Lastwiderstand R> weiter verringert, so nimmt die Ausgangsspannung L_A ab. Das Potential am Abgriff des Potentiometers P 3 verst,liebt sich damit zu positiveren Werten, so daß der Transistor T2 fortschreitend geringer ausgesteuert wird. Damit nimmt auch fortschreitend die Aussteuerung des Stelltransistors Ύ3 ab. Es ergibt sich dann eine Abnahme der Ausgangsspannung bzw. der Lastspannung und des Laststromes gemäß dem schräg verlaufenden Teil der Kurve in Fig.2. Der Wert des Kurzschlußstromes I_K läßt sich dabei mit dem Potentiometer P3 einstellen. Praktisch kann der Kurzschlußstrom auf etwa ein Hundertstel des Laststromnennwertes eingestellt werden. Die Verlustleistung im Stelltransistor T3 ist dabei ganz erheblich reduziert Nach Entfernen des Kurzschlusses erscheint die Lastspannung sofort wieder mit ihrem Nennwert Un-

Gegenüber bekannten Laststrombegrenzungsschaltungen hat die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung noch den Vorteil, daß kein Meßwiderstand in den Längszweigen erforderlich ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung, bei der ein Stelltransistor mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke im Längsr.weig angeordnet ist und durch einen mit der Regelabweichung der Lastspannung vom Sollwert gesteuerten mindestens zweistufigen Transistorverstärker ütetig gesteuert wird und bei der der Kollektor-Emitter-Strecke des Stelltransistors ein einstellbarer Spannungsteiler parallel geschaltet ist, dessen Abgriff mit der Basis des zweiten Transistors des Transistorverstärkers verbunden ist, wobei der Emitter des zweiten Transistors gegenüber dem Fußpunkt des Transistorverstärkers vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Emitter des zweiten Transistors (T2) und dem Fußpunkt (O) eine Zenerdiode (Z 2) in Reihe mit einem einstellbaren Begre^zungswiderstand (P 2) angeordnet ist