DE3010618A1

DE3010618A1 - Voltage stabiliser for vehicle power supply - has Zener diode regulated auxiliary voltage for starting stabiliser circuit

Info

Publication number: DE3010618A1
Application number: DE3010618A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl.-Ing. 7015 Korntal Schweizer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-03-20
Filing date: 1980-03-20
Publication date: 1981-09-24
Also published as: DE3010618C2

Abstract

The control circuit for the stabilised vehicle power supply comprises a conventional transistor regulator (S) and a controlled bypass auxiliary circuit (H). The latter serves to start up the regulator (S) and maintain it in operation at zero or very low current output. The auxiliary circuit (H) comprises a resistor (Rp1) and Zener diode (Dz) in series connected across the unregulated input (Ue). The Zener is connected in a blocking direction with its anode to earth. From the common point (X) of the resistor and Zener a connection is taken to the regulator output (A) via a diode (D3). The diode polarity is arranged to block if the output voltage (Ua) rises above the input (Ue). The regulator is suitable for use on vehicles where the unregulated primary supply can vary from 6 to 20 volts with peaks of the order of 100 volts.

Description

κ. 6 173κ. 6 173

Chr/Jä IO.3.I98OChr / Jä IO.3.I98O

Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart 1Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart 1

Schaltungsanordnung zum Konstanthalten einer Versorgungsspannung · Circuit arrangement for keeping a supply voltage constant

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine derartige Schaltungsanordnung in einer einfachen Art ist schon bekannt. Sie umfaßt im wesentlichen einen mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke in die Verbindungsleitung zwischen einer Leistungsquelle und einem Verbraucher geschalteten Transistor, der somit als Längsregler wirkt j eine Steuerstufe, die die Spannung am Verbraucher mißt und den Innenwiderstand des Längstransistors entsprechend steuert, sowie eine Anschwinghilfsstufe, die von der Leistungsquelle her oder aber vom Verbraucher her einen Impuls zum Aufsteuern des Längstransistors gibt. Zwar arbeitet die bekannte Schaltungsanordnung bis hinunter zu kleinen Spannungsdifferenzen zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Schaltungsanordnung, sie ist auch kurzschlußfest und sie bietet ausreichend gute Regeleigenschaften bei einem geringen Schaltungsaufwand. Ohne eine Anschwinghilfe ist die einfache Schaltung nicht selbstanlaufend, daher bleibt bei der Inbetriebnahme der Schaltungsanordnung beim Anlegen einer Eingangsspannung und im Betrieb nach dem Aufheben eines Kurzschlusses am Ausgang die Ausgangsspannung dem WertThe invention is based on a circuit arrangement according to the preamble of the main claim. Such a one Circuit arrangement in a simple manner is already known. It essentially comprises one with his Emitter-collector path in the connection line between a power source and a consumer switched transistor, thus acting as a series regulator acts j a control stage, which the voltage at the consumer measures and controls the internal resistance of the series transistor accordingly, as well as an oscillation auxiliary stage that from the power source or from the consumer a pulse to turn on the series transistor gives. Although the known circuit arrangement works down to small voltage differences between the input and the output of the circuit arrangement, it is also short-circuit proof and it offers sufficient good control properties with little circuit complexity. The circuit is simple without an oscillation aid not self-starting, therefore, when the circuit arrangement is put into operation, a Input voltage and, during operation, after the removal of a short circuit at the output, the output voltage corresponds to the value

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i-i-

-V--V-

Null. Als statische Anschwinghilfe ist es üblich, der geschilderten. Schaltungsanordnung einen Spannungsteiler vorzuschalten und von der Anzapfung des Spannungst'eilers. über eine Diode eine Verbindung zum heißen Ende des Ausgangs der Schaltungsanordnung herzustellen. Eine solche Anschwinghilfsstufe ist jedoch für stark schwankende Eingangsspannungen, wie sie im Kraftfahrzeug-Bordnetz auftreten können, nicht verwendbar. Eine dynamische Anschwinghilfe besteht vorzugsweise aus der Reihenschaltung eines Widerstands und eines Kondensators, die der Schaltungsanordnung vorgeschaltet ist, wobei der Kondensator am heißen Ende des Eingangs liegt, und bei der eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und einer Diode zitfischen dem Verbindungspunkt der Reihenschaltung aus dem Widerstand und dem Kondensator und der Basis des Steuertransistors liegt. Der Nachteil dieser dynamischen Anschwinghilfe ist, daß positive Änderungen der Eingangsspannung auf die Steuerstufe der Schaltungsanordnung übertragen werden und dadurch der Innenwiderstand des Längstransistors kurzzeitig herabgesetzt werden kann. Außerdem wirkt die Anschwinghilfe nach einem Kurzschluß am Ausgang der Schaltungsanordnung nicht, die Ausgangsspannung bleibt weiterhin auf dem Wert Null. Schließlich ist noch .eine statische Anschwinghilfe mit einem Transistor bekannt, bei der der Schaltungsanordnung ein Spannungsteiler aus einer Reihenschaltung aus einem Widerstand und einer Zenerdiode vorgeschaltet ist. Die Zenerdiode liegt mit einer Elektrode an Masse. Zwischen dem Verbindungspunkt der Reihenschaltung und der Basis des Steuertransistors liegt die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors der Anschwinghilfe, die Basis dieses Transistors ist an das heiße Ende des Ausgangs der Schaltungsanordnung angeschlossen. Der Aufwand für diese Schaltungsanordnung ist verhältnismäßig hoch, da einZero. As a static oscillation aid, it is common to use the one described. Circuit arrangement a voltage divider upstream and from the tapping of the voltage divider. a connection to the hot end via a diode of the output of the circuit arrangement. Such an oscillation auxiliary stage is, however, for strongly fluctuating Input voltages such as those in the vehicle electrical system can occur, not usable. A dynamic oscillation aid preferably consists of a series connection a resistor and a capacitor, which is connected upstream of the circuit arrangement, the capacitor at the hot end of the input, and in which a series connection of a resistor and a Diode fish the connection point of the series circuit from the resistor and the capacitor and the base of the control transistor. The disadvantage of this dynamic Anschwinghilfe is that positive changes in the input voltage on the control stage of the circuit arrangement are transmitted and thereby the internal resistance of the series transistor are briefly reduced can. In addition, the oscillation aid works after a short circuit not at the output of the circuit arrangement, the output voltage remains at the value zero. In the end is still .a static oscillation aid with a A transistor is known in which the circuit arrangement has a voltage divider made up of a series circuit made up of a resistor and a zener diode is connected upstream. The Zener diode is connected to ground with one electrode. Between the connection point of the series circuit and the base of the control transistor is the emitter-collector path of the transistor of the oscillation aid, the base of this transistor is at the hot end of the output of the Circuit arrangement connected. The cost of this circuit arrangement is relatively high because a

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zusätzlicher Transistor erforderlich ist, außerdem ist die Schaltung nicht kurzschlußfest, weil der Transistor ebenfalls angesteuert wird.additional transistor is required, and the circuit is not short-circuit proof because the transistor is also controlled.

Das Problem ist also, daß keine Schaltungen bekannt sind, die für eine Verwendung im Bordnetzsystem für Kraftfahrzeuge geeignet ist. Die Bordnetzspannung, die gleich der Eingangsspannung für die Schaltungsanordnung ist, schwankt stark, nämlich zwischen 6 Volt und 20 Volt, und ist mit Störspannungen überlagert, die in der Spitze 100 Volt erreichen können. Die Ausgangsspannung der Schaltungsanordnung soll konstant sein, die Belastung durch Verbraucher variiert in einem engen Rahmen.So the problem is that no circuits are known for use in the electrical system for Motor vehicles is suitable. The vehicle electrical system voltage, which is equal to the input voltage for the circuit arrangement is, fluctuates strongly, namely between 6 volts and 20 volts, and is superimposed with interference voltages that peak Can reach 100 volts. The output voltage of the The circuit arrangement should be constant, the load from consumers varies within a narrow range.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber den bekannten Anordnungen den Vorteil, daß sie auch dann, wenn kein Ausgangsstrom floß, wieder anschwingt. Außerdem ist sie kurzschlußfest. Schließlich ist sie auch bei stark schwankenden Eingangsspannungen im gewünschten Maß funktionsfähig.The arrangement according to the invention with the characteristic Features of the main claim has the advantage over the known arrangements that they even if no Output current flowed, started to oscillate again. It is also short-circuit proof. After all, she is also strong at function of fluctuating input voltages to the desired extent.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß der Längstransistor entlastet wird, da die Anschwinghilfsstufe selbst gegebenenfalls einen geforderten Minimalstrom aufbringen kann. Durch "die Doppelfunktion der Anschwinghilfsstufe ist es häufig möglich, für den Längstransistor eine kleinere oder billigere Type zu verwenden. Der LängstransistorBy the measures listed in the subclaims Advantageous developments and improvements of the arrangement specified in the main claim are possible. Particularly It is advantageous that the series transistor is relieved, since the oscillation auxiliary stage itself may be can generate a required minimum current. By "the double function of the oscillation auxiliary stage it is it is often possible to use a smaller or cheaper type for the series transistor. The series transistor

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6i -6-6i -6-

kann dann sogar direkt auf eine Leiterplatte montiert werdenj in vielen Fällen ist kein Kühlblech mehr erforderlich-. can then even be mounted directly on a printed circuit board - in many cases a cooling plate is no longer required.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine vollständige Schaltung bekannter Art, die Figuren 2 und 3 je ein Ausführungsbeispiel. Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail in the following description explained. Fig. 1 shows a complete circuit of a known type, Figures 2 and 3 each an embodiment.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

In Fig. 1 ist zunächst eine bekannte Schaltungsanordnung S vorgestellt. Sie enthält einen Längstransistor Tp₃ dessen Emitter an den Eingangssanschluß E und dessen Kollektor an den Ausgangsanschluß A geführt ist. Zwischen der Basis des Längstransistors T„ und dem Masseanschluß M liegt die Reihenschaltung der Kollektor-Emitter-Strecke eines Steuerstransistors T₁ und eines Emitter-Widerstands R,. Zwischen dem Kollektor des Längs transistors Tp und dem Emitter 'des Steuertransistors T₁ ist eine Zenerdiode D₁ angeschlossen. Zwischen dem Ausgangsanschluß A und dem Masseanschluß M liegt ein Spannungsteiler aus den Widerständen R₁ und Rp. An den Verbindungspunkt zwischen R₁ und Rp ist die Basis des Steuertransistors T₁ angeschlossen. Der Schaltungsanordnung S ist eine Anschwinghilfsstufe H vorgeschaltet. Die Anschwinghilfsstufe H umfaßt die Reihenschaltung aus einem Hilfskondensator C, und einem Hilfswiderstand R_h1· Der Kondensator C, liegt mit seinem einen Ende an dem Eingangsanschluß E₃ der Widerstand R^₁ mit seinem einen Ende am Masseanschluß M. Vom Verbindungs-In Fig. 1, a known circuit arrangement S is first presented. It contains a series transistor Tp _3, the emitter of which is connected to the input connection E and the collector of which is connected to the output connection A. The series connection of the collector-emitter path of a control transistor T ₁ and an emitter resistor R 1 is located between the base of the series transistor T 1 and the ground connection M. A Zener diode D _{1 is} connected between the collector of the series transistor Tp and the emitter 'of the control transistor T _1. A voltage divider composed of resistors R ₁ and Rp is connected between output terminal A and ground terminal M. The base of control transistor T _{1 is} connected to _{the connection point between R 1 and Rp.} The circuit arrangement S is preceded by an auxiliary oscillation stage H. The auxiliary oscillation stage H comprises the series connection of an auxiliary capacitor C and an auxiliary resistor R _h1 · The capacitor C, has one end at the input _{terminal E 3,} the resistor R ^ _{1 has} one end at the ground terminal M. From the connection

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punkt der Reihenschaltung zur Basis des Steuertransistors T. führt eine Reihenschaltung aus einem zweiten Hilfswider.stand R, ~ und einer Hilfsdiode D, . An den Ausgang der Schaltungsanordnung S ist als Verbraucher ein Lastwiderstand R-, angeschlossen. Die Eingangsspannung für die Schaltungsanordnung S wird bei dem bekannten Schaltungsbeispiel aus einem Netzgerät geliefert, das aus einem Übertrager Ü und einem Gleichrichtergerät G besteht.point of series connection to the base of the control transistor T. leads a series circuit of a second auxiliary resistor R, ~ and an auxiliary diode D,. To the The output of the circuit arrangement S is a load resistor R- connected as a consumer. The input voltage for the circuit arrangement S is the known circuit example from a power supply unit, which consists of a transformer Ü and a rectifier device G exists.

In Fig. 2 ist eine erste Variante der Erfindung gezeigt. Die Schaltungsanordnung S umfaßt die gleichen Schaltungs elemente wie das bekannte Beispiel nach Fig. 1. Als Anschwinghilfe ist jetzt der Schaltungsanordnung S eine Reihenschaltung aus einem Widerstand R und einer Zenerdiode D vorgeschaltet, wobei die Anode der Zenerdiode mit dem Masseanschluß M verbunden ist; weiter liegt zwischen dem Verbindungspunkt X der Reihenschaltung und dem Ausgangsanschluß A der Schaltungsanordnung S eine Diode D-, mit ihrer Kathode am Ausgangsanschluß A. Für die Dimensionierung der Schalterelemente ist zu beachten, daß die Durchbruchspannung U der Zenerdiode D höchstens so groß sein darf wie die eingestellte Ausgangsspannung U .In Fig. 2 a first variant of the invention is shown. The circuit arrangement S comprises the same circuit elements as the known example according to FIG. 1. As an oscillation aid, the circuit arrangement S is now preceded by a series circuit of a resistor R and a Zener diode D , the anode of the Zener diode being connected to the ground terminal M; Furthermore, between the connection point X of the series circuit and the output connection A of the circuit arrangement S there is a diode D-, with its cathode at the output connection A. For the dimensioning of the switch elements, it should be noted that the breakdown voltage U of the Zener diode D may be at most as large as the set output voltage U.

Diese Anschwinghilfe kann überall dort angewandt werden, wo der Au;
den kann.This Anschwinghilfe can be used wherever the Au;
can.

wo der Ausgangsstrom I sehr klein oder gleich Null wer-where the output current I becomes very small or equal to zero

3,3,

In Fig. 3 ist eine zweite Variante der Erfindung vorgestellt. Jetzt ist die Diode D-, durch einen ohmschen Widerstand R ersetzt. Für die Dimensionierung gilt, daß die Zenerspannung U mindestens so groß sein muß wie die Ausgangsspannung U, und daß der WiderstandIn Fig. 3, a second variant of the invention is presented. Now the diode D- is replaced by an ohmic resistor R. The following applies to the dimensioning that the Zener voltage U must be at least as large as the output voltage U, and that the resistance

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ei 73ei 73

R ~ = ^ίΤ' - U ) : I . ist. Die Widerstände R _Λ und p_£. ζ 2. ami η piR ~ = ^ίΤ '- U): I. is. The resistances R _Λ and p _£ . ζ 2. ami η pi

R ^ der Ar.schwinghilf sstufe H erfüllen zwei Funktionen:R ^ of the oscillation aid stage H fulfill two functions:

F "-Einmal dienen sie als Anschwinghilfe, zum anderenF "-On the one hand they serve as an oscillation aid, on the other hand

entlasten sie den Längstransistcr Tp₅ weil die Widerstände R _Λ und R „ gegebenenfalls den Mindestausgangsstrcn; I . aufbringen können. & & amiη ^& Relieve the Längstransistcr Tp ₅ because the resistors R and R _Λ "optionally the Mindestausgangsstrcn; I. can raise. && amiη ^&

In manchen Anwendungsfallen kann die Zenerdicde entfallen. Zaun steigt jedoch die Ausgangsspannung U^ für Eingangssparinunger. U , die nicht vorgesehene hohe Werte erreichen, ücer den vorgegebenen konstanten Wert hinaus an.In some applications, the Zenerdicde can be omitted. However, fence increases the output voltage U ^ for input saving. U that reach unintended high values exceed the predetermined constant value.

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ORiGfNAL INSPECTED13 0 0 3 9/0757
ORiGfNAL INSPECTED

Claims

R. · - ^! 'Chr / Jä IO.3.I98O

Robert Bosch GmbH, 7OOO Stuttgart 1

Expectations

! ./ Circuit arrangement for keeping constant a

supply voltage with a series regulating stage, a control stage and an auxiliary oscillation stage, characterized in that the auxiliary oscillation stage (H _{) comprises three two-pole switching elements (R Λ} , R_ _o , D, ₃ D),

PL P <- J Z

from which starting from a common ■ connection point (X) with its free end the first (R ^) at the input (E) ₃ the second (D- ,, R ») at the output (A) and the third (D) at the Earth connection (M) is present.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the first switching element (R.) A ohmic resistance, the second (D,) a rectifier diode connected in the forward direction and the third (D_) is a reverse-biased zener diode.

130039 / 07S7 ORIGINAL INSPECTED

3010018 '

3- Circuit arrangement according to Claim I _5, characterized in that the first (R ..) and the second (R ~) switching element are an ohmic resistor and the third (D ^ j switching element is a switching element connected in the reverse direction

Zener diode is.

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