DE3029696C2

DE3029696C2 -

Info

Publication number: DE3029696C2
Application number: DE19803029696
Authority: DE
Inventors: Georg 8431 Berg De Haubner; Hans 8501 Oberasbach De Schrumpf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-08-06
Filing date: 1980-08-06
Publication date: 1992-05-27
Also published as: DE3029696A1

Description

Die Erfindung betrifft einen zur Stromversorgung elektronischer Steuer geräte, vorzugsweise eines Mikroprozessors aus der Starterbatterie eines Kraftfahrzeuges, dienenden Spannungskonstanthalter.The invention relates to a power supply for electronic control devices, preferably a microprocessor from the starter battery a motor vehicle, voltage stabilizer.

Vor allem bei einem zur Steuerung einer digitalen Zündanlage dienenden Mikroprozessor können die beim Starten eines Kraftfahrzeuges und beim Anschluß niederohmiger Stromverbraucher entstehenden Spannungseinbrü chen zu erheblichen Störungen im Programmablauf des Mikroprozessors führen.Especially with one that controls a digital ignition system Microprocessor can when starting a motor vehicle and when Connection of low-resistance current consumers resulting voltage drops Chen to significant disturbances in the program flow of the microprocessor to lead.

Einrichtungen, mit deren Hilfe die Versorgungsspannung von Verbrauchern konstant gehalten werden soll, sind an sich bereits bekannt. So ist beispielsweise aus der DE-OS 19 49 738 ein Spannungskonstanthalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Stabilisierung kleiner Gleichspan nungen, insbesondere unter 2 Volt, bekannt. Dabei wird die zu regelnde Spannung dem Emitter eines Leistungstransistors zugeführt, zwischen dessen Kollektor und Masse die geregelte Ausgangsspannung entsteht.Devices with the help of the supply voltage of consumers are to be kept constant are already known. So is for example from DE-OS 19 49 738 according to a voltage stabilizer the preamble of claim 1 for stabilizing small DC chips tions, especially under 2 volts, known. The one to be regulated Voltage supplied to the emitter of a power transistor, between whose collector and ground are the regulated output voltage.

Als Steuerspannung wird die Summe einer konstanten Referenzspannung und der Teilspannung eines Spannungsteilers verwendet. Als Referenzspannung wird dabei die zwischen Emitter und Basis eines npn-Silizium-Transi stors (zweiter Steuertransistor) abfallende Spannung verwendet. Den Spannungsteiler, der als linearer Spannungsteiler ausgebildet ist, bil det ein Potentiometer zusammen mit einem NTC-Widerstand. Die den Span nungsänderungen entgegenwirkende Stellgröße ist die Änderung des Kol lektorstromes eines weiteren Vergleichstransistors (erster Steuertran sistor), die an der Basis des Regeltransistors (Leistungstransistor) zu den Spannungsabweichungen proportionale Teilspannungen verursacht. The sum of a constant reference voltage and the partial voltage of a voltage divider used. As a reference voltage is the one between the emitter and the base of an npn silicon transi stors (second control transistor) falling voltage used. The Voltage divider, which is designed as a linear voltage divider, bil detects a potentiometer together with an NTC resistor. The chip The counteracting manipulated variable is the change in Kol Lector current of a further comparison transistor (first control train sistor) at the base of the control transistor (power transistor) too partial voltages proportional to the voltage deviations.

Die in der DE-OS 19 49 738 aufgezeigte Schaltungsanordnung ist jedoch in erster Linie für die Stabilisierung bestimmter, kleiner Spannungen vorgesehen. Diese Schaltungsanordnung läßt sich daher für eine Span nungsregelung in einem Kraftfahrzeug, bei der Spannungen in der Größen ordnung von 12 Volt geregelt werden sollen, nicht einsetzen. Außerdem könnten starke Spannungseinbrüche am Eingang auch am Ausgang Auswirkun gen haben, sie würden bei Einsatz eines linearen Spannungsteilers am Ausgang der Stabilisierungsschaltung nicht verhindert.The circuit arrangement shown in DE-OS 19 49 738 is, however primarily for the stabilization of certain small tensions intended. This circuit arrangement can therefore be used for a chip voltage regulation in a motor vehicle, in the case of tensions in sizes order of 12 volts should not be used. Furthermore strong voltage drops at the input could also affect the output gen, they would be when using a linear voltage divider Output of the stabilization circuit is not prevented.

Eine Schaltungsanordnung zur Regelung einer Spannung ist auch aus der Druckschrift "Wireless World" vom September 1967, Seite 453 bekannt. Bei dieser Anordnung liegt die Basis des einzigen Steuertransistors an einem nichtlinearen Spannungsteiler aus der Reihenschaltung einer Zenerdiode und einem Widerstand am Ausgang. Der Kollektor des Steuer transistors ist wie bei der Schaltung nach der DE-OS 19 49 738 unmit telbar mit der Basis des Regeltransistors verbunden.A circuit arrangement for regulating a voltage is also from the Publication "Wireless World" from September 1967, page 453 known. In this arrangement, the base of the single control transistor is applied a non-linear voltage divider from the series connection of a Zener diode and a resistor at the output. The collector of the tax transistor is as with the circuit according to DE-OS 19 49 738 unmit telbar connected to the base of the control transistor.

Auch aus der Zeitschrift "Electronics", vom 24. April 1980, Seite 130, ist ein Spannungsregler bekannt, bei dem die Spannungsregelung mittels einer Transistoranordnung erfolgt, wobei zwischen der Basis des Regel transistors und dem Kollektor eines weiteren Transistors (Steuertran sistor) ein Widerstand liegt. Bei diesem bekannten Spannungsregler liegt jedoch die Basis des einzigen Steuertransistors am Ausgang eines Operationsverstärkers.Also from the magazine "Electronics", April 24, 1980, page 130, a voltage regulator is known in which the voltage regulation by means of a transistor arrangement takes place, between the base of the rule transistor and the collector of another transistor (control train sistor) there is a resistor. With this known voltage regulator however, the base of the single control transistor is at the output of one Operational amplifier.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zwischen die Batterie und den bzw. die Verbraucher einschaltbaren Spannungskonstanthalter zu schaffen, mit welchem auch bei starken Spannungseinbrüchen Störungen im Programmablauf eines Mikroprozessors vermieden werden können. Hierzu ist erfindungsgemäß in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 die im kennzeichnenden Teil angegebene Merkmalskombination vorgesehen.The invention has for its object one between the battery and the voltage stabilizer (s) that can be switched on create with which disturbances in the Program flow of a microprocessor can be avoided. For this is according to the invention in connection with the features in the preamble of Claim 1 the combination of features specified in the characterizing part intended.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, ein Span nungskonstanthalter, in seinem elektrischen Schaltbild wiedergegeben. In the drawing is an embodiment of the invention, a chip voltage stabilizer, reproduced in its electrical circuit diagram.

Der Spannungskonstanthalter R enthält einen im Zuge der über eine Diode D1 an die nicht dargestellte Starterbatterie eines Kraftfahrzeuges an geschlossenen Plusleitung 11 liegenden Leistungstransistor Tr1 vom pnp-Typ und einen ersten Steuertransistor Tr2 vom npn-Typ. Dieser ist an seinem Kollektor mit der Basis des Leistungstransistors Tr1 über einen Widerstand R2 und an seinem Emitter mit der gemeinsamen Masse bzw. Minusleitung 12 direkt verbunden und mit seiner Basis an den Emit ter des Leistungsstransistors Tr1 über einen Widerstand R1 angeschlos sen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß auch bei einem starken Absin ken der Spannung der Batterie ein kleiner Emitter-Basis-Strom über den Widerstand R2 und den Steuertransistor Tr2 geführt werden kann, der bewirkt, daß die am Transistor Tr1 abfallende Emitter-Kollektorspannung bis auf einen Wert von 0,1 Volt reduziert werden kann. Zur Span nungs-Steuerung dient ein nichtlinearer Spannungsteiler, bestehend aus einer an die Plusleitung 11 bzw. den Kollektor des Leistungstransistors Tr1 angeschlossenen Zenerdiode D3 und einem veränderbaren Widerstand R3, sowie ein zweiter Steuertransistor Tr3 vom npn-Typ, der mit seiner Basis an den Widerstand R3 und die Zenerdiode, mit seinem Emitter an die Masseleitung und mit seinem Kollektor an die Basis des ersten Steu ertransistors Tr2 angeschlossen ist. Durch die Zenerdiode D3 wird si chergestellt, daß zwischen der Plusleitung 11 und der Basis des zweiten Steuertransistors Tr3 eine konstante Spannungsdifferenz von der Größe der Zenerspannung erhalten bleibt und demgemäß die geregelte Ausgangs spannung des Reglers R, die als Betriebsspannung für den Mikroprozessor P zur Verfügung steht, nicht unter den Wert von 4,6 Volt absinken kann. The voltage stabilizer R contains in the course of a diode D 1 to the unillustrated starter battery of a motor vehicle in closed Plus line 11 lying power transistor Tr 1 of the pnp type and a first control transistor Tr 2 of the npn type. This is directly connected at its collector to the base of the power transistor Tr 1 via a resistor R 2 and at its emitter to the common ground or negative line 12 and its base is connected to the emitter of the power transistor Tr 1 via a resistor R 1 . This arrangement has the advantage that even with a strong decrease in the voltage of the battery, a small emitter-base current can be passed through the resistor R 2 and the control transistor Tr 2 , which causes the emitter falling off at the transistor Tr 1 Collector voltage can be reduced to a value of 0.1 volts. For voltage control is a non-linear voltage divider, consisting of a Zener diode D 3 connected to the positive line 11 or the collector of the power transistor Tr 1 and a variable resistor R 3 , and a second control transistor Tr 3 of the npn type, with its Base connected to the resistor R 3 and the Zener diode, with its emitter to the ground line and with its collector to the base of the first control transistor Tr 2 . The Zener diode D 3 ensures that a constant voltage difference of the magnitude of the Zener voltage is maintained between the positive line 11 and the base of the second control transistor Tr 3 and accordingly the regulated output voltage of the regulator R, which is used as the operating voltage for the microprocessor P. Is available, can not drop below the value of 4.6 volts.

Wie in der Zeichnung angedeutet, kann in dem nichtlinearen Spannungs teiler anstelle der Zenerdiode D3 die Reihenschaltung aus einer anderen Zenerdiode D4 und einer in Durchlaßrichtung betriebenen Diode D5 vorge sehen werden.As indicated in the drawing, can be seen in the non-linear voltage divider instead of the Zener diode D 3, the series circuit from another Zener diode D 4 and a diode D 5 operated in the forward direction.

In der Zeichnung ist noch eine dritte Möglichkeit zur Erzeugung einer Referenzspannung für den zweiten Steuertransistor Tr3 angedeutet. Hier kann die Reihenschaltung aus zwei Dioden D6 und D7, die einseitig mit Masse verbunden ist, über einen Widerstand R4 mit der Plusleitung 11 und dem Kollektor des Leistungstransistors Tr1 verbunden sein, wobei parallel zu diesen beiden Dioden ein Festwiderstand R5 und ein in Reihe zu diesem liegender, veränderbarer, einseitig mit Masse verbundener Widerstand R6 vorgesehen ist. Der Widerstand R6 kann dann anstelle des Widerstandes R3 oder parallel zu diesem in der Basisableitung des zwei ten Steuertransistors Tr3 vorgesehen werden. R1, C3 verhindert ein Schwingen des Reglers. Ein Kaltleiter R7 anstelle D1 wird vorgesehen, wenn der Regler längs-kurzschlußfest sein muß.In the drawing, a third possibility for generating a reference voltage for the second control transistor Tr 3 is indicated. Here, the series connection of two diodes D 6 and D 7 , which is connected on one side to ground, can be connected via a resistor R 4 to the positive line 11 and the collector of the power transistor Tr 1 , with a fixed resistor R 5 and a variable resistor R 6 , connected in series with this, is connected on one side to ground. The resistor R 6 can then be provided instead of the resistor R 3 or parallel to this in the base derivative of the two-th control transistor Tr 3 . R 1 , C 3 prevents the regulator from oscillating. A PTC thermistor R 7 instead of D 1 is provided if the controller must be short-circuit proof.

Der wesentliche Vorteil besteht bei der dargestellten Anordnung darin, daß mit dem Regler R auch niederfrequente, beispielsweise durch einen Anlaßvorgang hervorgerufene Spannungseinbrüche der Batterie bis herab auf etwa 5 Volt ausgeglichen werden können und demzufolge ein ungestörter Betrieb des Mikroprozessors P gewährleistet ist.The main advantage of the arrangement shown is that that with the controller R also low frequencies, for example by a Starting process caused voltage dips in the battery can be balanced down to about 5 volts and consequently a undisturbed operation of the microprocessor P is guaranteed.

Claims

1. Voltage stabilizer for the power supply of electronic control devices, in particular a microprocessor from the starter battery of a motor vehicle, with a power transistor, whose emitter-collector path is arranged in one of the two operating current lines of the consumer, the base of which is connected to the other operating current line via the emitter Collector path of a first control transistor is operatively connected, the base of which is connected to the collector of a second control transistor and, via a resistor, to the emitter of the power transistor, the second control transistor having its base connected to a voltage divider at the input of the electronic consumer, thereby characterized in that the voltage divider (D 3 , R 3 , D 4 , D 5 or R 4 , R 5 , R 6 , D 6 , D 7 ) is non-linear, and that the operative connection between the base of the power transistor (Tr 1 ) and the emitter-collector path of the first control transistor (Tr 2 ) via e Resistance (R 2 ) takes place.

2. Voltage stabilizer according to claim 1, characterized in that the power transistor (Tr 1 ) of the pnp type and the two Steuertran sistors (Tr 2 and Tr 3 ) are of the npn type.