DE3138200A1

DE3138200A1 - Schaltungsanordnung zur gleichspannungsregelung mit einstellbarer strombegrenzung

Info

Publication number: DE3138200A1
Application number: DE19813138200
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 8510 Fürth Rothhaupt
Original assignee: FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA; Kugelfischer Georg Schaefer and Co
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1981-09-25
Filing date: 1981-09-25
Publication date: 1983-04-21

Description

Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Gleichspan= nungsregelung mit einstellbarer Strombegrenzung gemäß Oberbegriff des Anspruches 1. Sie bezieht sich insbesondere auf eine Schaltungsanordnung für einseitig an Masse liegende Niedervolt-Stromversorgungsteile hoher Lei= stung.
Es ist bekannt, den Spannungsabfall über dem Strommeßwider= stand an die Basis-Emitter-Strecke eines Transistors zu führen, welcher in einem Regelkreis zur Begrenzung des maximalen Stromes durch den Span= nungsregler eingefügt ist. Um den Transistor durchzusteuern, ist eine Span nung von ca. 0,7 Volt zwischen Basis und Emitter eines üblichen, bipolaren Silizium-Transistors erforderlich. Diese Spannung muß dann bei maximal mög= lichem Strom am Strommeßwiderstand abfallen.
Dies hat den einen Nachteil, daß bei großen, zu überwachenden Strömen eine erhebliche Verlustleistung in dem Strommeßwiderstand vernich= tet werden muß, die einen hoch belastbaren Strommeßwiderstand erfordert und den Wirkungsgrad eines so ausgerüsteten Gleichspannungsreglers herab= setzt.
Ein anderer Nachteil besteht darin, daß die Temperaturdrift der Basis-Emitter-Strecke des Transistors von ca. 2 mV/CO in die Meßgenauig= keit eingeht und daher eigens durch geeignete Schaltungsmaßnahmen kompen= siert werden muß.
Ein besonderer Nachteil tritt dann auf, wenn-wie in aller Regel er= forderlich-die Strombegrenzungsschwelle einstellbar sein soll. Da ein bipola= rer Silizium-Transistor stets ca. 0,7 Volt zum Durchschalten benötigt, ist als Strommeßwiderstand ein auch für kleine Ströme noch ausreichender, also relativ hochohmiger Einstellwiderstand erforderlich, der andererseits eine für hohe Ströme hinreichende Strombelastbarkeit aufweisen muß. Dieser Ein= stellwiderstand hoher Leistung muß dabei bezüglich des einmal eingestellten Wertes konstant sein und dabei einen möglichst kleinen Temperaturkoeffizienten haben. Derartige Einstellwiderstände sind schwer zu realisieren und daher entsprechend teuer.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung der eingangs ge= nannten Art anzugeben, die als Strommeßwiderstand nur einen Festwider= stand kleinen, hinsichtlich seiner Toleranz unkritischen Widerstandswertes benötigt, von Haus aus keiner Kompensation einer Transistor-Temperatur drift bedarf und deren Strombegrenzungsschwelle mit einfachen, unkriti= schen Mitteln einstellbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Mitteln, die im Kenn= zeichen des Anspruches 1 und, in einer vorteilhaften Ausgestaltung, im Anspruch 2 angegeben sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Aus führun gsbeispieles erläutert, welches die funktions= wesentlichen Teile enthält.
Eine in ihrer Spannung stark schwankende Spannungsquelle 1, z.B. eine Fahrzeugbatterie, versorgt über den Spannungsregler 2 und den festen Strommeßwiderstand 3 den Lastwiderstand 4 mit konstanter Spannung.
Der Spannungsregler 2 ist von an sich beliebiger Art. Er kann beispiels= weise als Stellglied einen Längstransistor enthalten oder auch als sogenann= ter Schaltregler ausgebildet sein. Bedingung für die vorliegende Erfindung ist lediglich, daß er einen Steueranschluß 5 mit einer Schaltschwelle für den Einsatz punkt der Strombegrenzung aufweist.
Die am Strommeßwiderstand 3 abfallende Spannung wird über die Widerstände 6 und 7 den beiden Eingängen des Operationsverstärkers 8 zu= geführt. Sein nicht-invertierender Eingang liegt über den Widerstand 9 an Masse, welche durch das Symbol 10 angedeutet ist. Vom Ausgang des Ope= rationsverstärkers 8 führt eine mittels Einstellwiderstand 11 veränderbare Ge= genkopplung zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 8. Mit dem Einstellwiderstand 1 1 kann in bekannter und einfachster Weise die Ver= stärkung des Operationsverstärkers 8 eingestellt werden. Mit 12 ist eine einstellbare Stromquelle angedeutet. Mit ihr kann hier der nicht-invertie= rende Eingang des Operationsverstärkers zusätzlich mit einer Einströmung beaufschlagt werden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 8 liegt am Strombegrenzungs-Steuereingang 5 des Spannungsreglers 2.
Die Arbeitsweise der Schaltung ist wie folgt.
Der Spannungsabfall an dem sehr niederohmigen Strommeß-Festwiderstand 3 wird von dem Operationsverstärker 8 verstärkt und das verstärkte Signal dem Strombegrenzungs-Steuereingang des Spannungsreglers 2 zugeführt.
Soll die Begrenzung bei niedrigen Stromwerten einsetzen, so wird mit dem Einstellwiderstand 11 eine relativ hohe Verstärkung des Operationsverstär= kers 8 eingestellt und umgekehrt. Das Verhältnis der Widerstände 7 und 9 zueinander beeinflußt dabei das Ruhepotential des Ausganges des Operations= verstärkers 8. Durch die Anderung dieses Verhältnisses läßt sich daher be= quem eine Anpassung an das erforderliche Potential am Strombegrenzungs-Steuereingang 5 des Spannungsreglers 2 vornehmen. Dies kann auch durch eine zusätzliche Einströmung in einen der beiden Eingänge des Operationsver= stärkers 8 erfoIgen, wie durch 12 angedeutet. Die erfindungsgemäße Schal= tung ist daher auch leicht an unterschiedliche Spannungsregler 2 anpaßbar.
Wie ersichtlich, kommt man durch die beschriebene Verwendung des Operationsverstärkers 8 mit einem sehr niederohmigen, unkritischen Festwiderstand 3 als Strommeßwiderstand aus. Dabei ist der Operationsver= stärker als Differenzverstärker keiner komp ensations bedürftigen T emp era= turdrift unterworfen. Die Einstellung der Strombegrenzungsschwelle ist durch den Einstellwiderstand 11, der von kleinster Ausführung sein kann, einfach und damit kostengünstig.

Claims

Schaltungsanordnung zur Gleichspannungsregelung mit einstellbarer Strombegrenung Ansprüche: 1.chaltun gsanordnung zur Gleichspannungsregelung mit ein= stellbarertrombegrenzung, enthaltend einen bekannten Spannungsregler an sich beliebiger Art zwischen ungeregelter und geregelter Spannung mit einem Str9begrenzungs-Steueranschluß, wobei in die masseferne Last= -Leitu- ein Strommeßwiderstand eingefügt ist, g e k e n n z e i c h n e t durch die Kombination folgender Merkmale: a) der Strommeßwiderstand (3) ist ein Festwiderstand und so bemessen, daß sein Spannungsabfall bei maximalem Strom wesentlich kleiner ist als die Basis-Emitter-Sp annung handelsüblicher Transistoren, b) sein Spannungsabfall wird einem hinsichtlich seines Verstärkungsfaktors mit bekannten Mitteln (11) einstellbaren Differenzverstärker (8) an sich bekannter Art zugeführt, c) dessen Ausgang ist mit dem Strombegrenzungs-Steuereingang (5) des Spannungsreglers (2) verbunden.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich= net, daß das Ausgangs-Ruhepotential des Differenzverstärkers durch an sich bekannte Einflußnahme (12) auf einen seiner Eingänge an einen vom Spannungsregler vorgegebenen Spannungswert am Strombegrenzungs-Steu= eranschluß (5) für Strom Null anpaßbar ist.