DE3105369A1 - "schaltungsanordnung fuer eine spannungsregeleinrichtung mit monolithisch integrierten spannungsreglern zur ausregelung einer ungeregelten gleichspannungsquelle" - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung für eine Spannungsregeleinrichtung
• mit monolithisch integrierten Spannungsreglern zur Ausregelung einer ungeregelten Gleichspannungsquelle.
• Es ist bekannt, zur Spannungsregelung solche monolithisch integrierten Spannungsregler zu verwenden. Da der Regelbereich solcher Spannungsregler - sofern sie noch kostengünstig aufgebaut sind - relativ klein ist (ca. 20 Volt), ist es zweckmäßig, daß die auszuregelnde Spannung möglichst in engen Grenzen zur geregelten Ausgangsspannung liegt. Will man höhere Eingangsspannungen auf wesentlich niedrigere Konstantspannungen herabregeln, dann tritt bei einem Verbraucherkurzschluß die Gefahr der Überlastung des Spannungsreglers auf und es sind dann besonders geschützte und daher teure Spannungsregler vorzusehen.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung soll nun darin bestehen, mit Hilfe von einfachen monolithisch integrierten Spannungsreglern mit einem Regelbereich von ca. 20 Volt (im Handel befindliche Bauelemente) eine Schaltungsanordnung zu schaffen, welche aus einer üblicherweise in Fernsprechanlagen vorliegenden Gleichspannung von ca. 60 Volt eine geregelte Gleichspannung von ca. 36 Volt bildet, wobei auch bei Kurzschließen des jeweiligen Verbrauchers keine Zerstörung der Spannungsregler erfolgt und wobei nach der Beseitigung eines Kurzschlusses die Schaltungsanordnung sofort wieder voll funktionsfähig ist.
• Dies wird nach dem Gegenstand der Erfindung dadurch er- v | reicht, daß in dem Ausgngskreis eines eingangsseitig mit dem positiven Pol der ungeregelten Gleichspannungsquelle verbundenen ersten monolithisch integrierten Spannungsreglers in Serie zu einem Verbraucherwiderstand eine bezogen auf die Ausgangsspannung des ersten Spannungsreglers über den Verbraucherwiderstand in Sperrrichtung gepolte Diode und eine Zenerdiode angeordnet sind, daß parallel zum Verbraucherwiderstand und zur Diode zwei Abgleichv,derstnde angeordnet sind und daß zwischen einem gemeinsamen Punkt von Diode und Verbraucherwiderstand und dem negativen Pol der ungeregelten Gleichspannungsquelle ein zweiter gleichartiger Spannungsregler in Serie mit einem nachfolgenden Regelwiderstand angeordnet ist.
• Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß zur geforderten Spannungsregelung einfache, für einen kleinen Regelbereich ausgelegte monolithisch integrierte Bauteile verwendet werden können, wobei bei einem Kurzschluß durch einen defekten Verbraucherwiderstand oder durch irrtümliches Kurzschließen des Schaltungsausganges stets ein den Stromfluß begrenzender Mindestinnenwiderstand gegeben ist. Letzterer verhindert eine strombedingte Zerstörung der Spannungsregler.
• Die Funktion der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird anhand einer Zeichnung erklärt. Die Zeichnung besteht im wesentlichen aus einer ungeregelten Spannuzrsquelle Q, zwei Spannungsreglern RG1 und RG2 (wobei cer letztere als Strombegrenzer geschaltet ist), einer Diode D, einer Zenerdiode Z, den Widerständen R1, R2, R3 und dem Verbraucherwiderstand Rv.
• Es wird davon ausgegangen, daß die vorhandene ungeregelte Spannungsquelle Q eine Gle~chspannung von maximal 60 Vo't abgibt und daß am Ausgang der Schaltungsanordnung eine geregelte Spannung von 36 Volt für einen Verbraucher zur Verfügung stehen soll.
• Zu diesem Zweck ist an den positiven Pol der Spannungsquelle Q ein erster Gleichspannungsregler RG7 mit seinem Eingang al angeschaltet. Über den Eingang b1 ist dieser Gleichspannungsregler geerdet (R2, Z, E). Der Gleichspannungsregler RG1 hat einen Regelbereich von 20 Volt und liefert an seinem Ausgang (c1) bei entsprechender Wahl der Widerstände R1 und R2 eine Spannung von 40 Volt. An der zum Schutz der Schaltung vorgesehenen und denWiderständen R1 und R2 nachgeschalteten Zenerdiode Z fallen 3,9 V Gleichspannung ab, so daß am Schaltungsausgang (u,v) rund 36 Volt für einen anzuschaltenden Verbraucher anliegen.
• Der Verbraucherkreis verläuft dabei vom Ausgang cl des Spannungsreglers RG1 über u, Rv, v, B, D, Z, C und E.
• Dabei wird mit Hilfe der Widerstände R1 und R2 die Spannung an der Diode D so festgelegt, daß diese bis zu einer Mindestgröße des Verbraucherwiderstandes Rv in Durchlaßrichtung für den Verbraucherstrom gepolt ist.
• Die über die Widerstände R1 und R2 vom Ausgang cl des Spannungsreglers RG1 abfallende Spannung muß dabei um zumindest 0,7 Volt (Durchgriffsspannung der Diode D) unter dem Spannungsabfall an dem Verbraucherwiderstand Rv liegen.
• Sinkt der Verbraucherwiderstand Rv an den Ausgangspunkten u/v der Schaltungsanordnung so tief ab, daß es letztendlich zum Kurzschluß führt, dann steigt die positive Spannung am Schaltungspunkt B an, bis im Kurzschlußfall die Spannung an Punkt A gleich der Spannung an Punkt B wird. Wenn die Spannung am Punkt B so positiv ist, daß an der Diode D durch die Widerstände R1/R2 keine Durch- griffsspannung von 0,7 Volt mehr vorliegt, dann sperrt diese Diode den bisherigen Verbraucherstromweg. Nunmehr verläuft der Stromweg der Schaltungsanordnung vom Ausgang cl des ersten Spannungsreglers EG1 über u/v (Rv = kurzgeschlossen), B, den Eingang a2 eines zweiten als Stromkonstanthalter geschalteten Spannungsreglers RG2, dessen Ausgang c2 und den Regelwiderstand R3 nach C/E.
• Je nach vorliegender Spannungsgröße an Punkt B der Schaltungsanordnung veränuert der Spannungsregler RG2 seinen Innenwiderstand, so daß am Ausgang ein konstanter Strom fließt. Durch diese Anordnung ist auch bei einem vollständigen Kurzschluß an den Punkten u und v für die Schaltungsanordnung ein Mindestinnenwiderstand gegeben, so daß eine strommäßige oberlastung des ersten Spannungsreglers RG1 vermieden wird. Wird der Kurzschluß an den Punkten u/v wieder behoben bzw. wird eine Überlastung der Schaltungsanordnung rückgängig gemacht, dann wird bei einem bestimmten Spannungsverhältnis am Punkt B die Diode D wieder durchlässig und damit der Eingang a2 des zweiten Spannungsreglers gegenüber der übrigen Schaltungsanordnung hochohmig.
• Wird an den Punkten u/v eine hohe für die Schaltungsanordnung schädliche Spannung angelegt, dann wird über die Widerstände Rl und R2 die Spannung an der Zenerdiode Z so ansteigen, daß deren Sperrspannung überschritten wird. Damit wird über die relativ kleinen Widerstände R1 und R2 und die Zenerdiode ein Schutzkreis für beide Spannungsregler gebildet.
• Aus dem vorstehenden geht hervor, daß es nach der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung in einfacher Weise möglich ist, aus einer ungeregelten höheren Gleichspannung eine geregelte niedrigere Gleichspannung mit einiachen und preisgünstigen, ihrer 3aufweise nach nicht gege einen ausgangsseitigen Kurzschluß geschützten Bauelementen abzuleiten, wobei diese Bauelemente durch einen auftretenden Kurzschluß oder eine Uberlastung der Schaltungsanordnung nicht zerstört werden und wobei außerdem die Schaltungsanordnung nach der Beseitigung eines Kurzschlußes oder einer Überlastung sofort wieder voll funktionsfähig ist.
• 1 Patentanspruch 1 Figur

Claims (1)

1. Patentanspruch Schaltungsanordnung für eine Spannungsregeleinrichtung mit monolithisch integrierten Spannungsreglern zur Ausregelung einer ungeregelten Gleichspannungsquelle, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem Ausgangskreis (c1, A, Rv, B, C) eines eingangsseitig (al) mit dem positiven Pol der ungeregelten Gleichspannungsquelle (Q) s~rbundenen ersten monolithisch integrierten Spannungsreglers (RG1) in Serie zu einem Verbraucherwiderstand (Rv) eine bezogen auf die Ausgangsspannung des ersten Spannungsreglers (RG1) über den Verbraucherwiderstand (Rv) in Sperrichtung gepolte Diode (D) und eine Zenerdiode (Z) angeordnet sind, daß parallel zum Verbraucherwiderstand (Rv) und zur Diode (D) zwei Abgleichwiderstände (RI, R2) angeordnet sind und daß zwischen einen gemeinsamen Punkt (B) von Diode (D) und Verbraucherwiderstand (RV) und dem negativen Pol (E) der ungeregelten Gleichspannungsquelle (Q) ein zweiter gleichartiger Spannungsregler (RG2) in Serie mit einem nachfolgenden Regelwiderstand (R3) angeordnet ist.