DE3303618A1

DE3303618A1 - Schaltungsanordnung zur spannungsregelung

Info

Publication number: DE3303618A1
Application number: DE19833303618
Authority: DE
Inventors: Klaus Ing.(grad.) 7410 Reutlingen Jaeckel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-02-03
Filing date: 1983-02-03
Publication date: 1984-08-09
Also published as: DE3303618C2

Description

Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung in Form eines integrierten Schaltkreises nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der DE-OS 24 31 313 (H 02 M 3-14 - R 2150) ist eine Schaltungsanordnung zur Speisung eines Verbrauchers bekannt, bei welcher der Verbraucher über einen astabilen Multivibrator gespeist wird, dessen Impuls-Pause-Verhältnis auf den Leistungsbedarf des Verbrauchers abgestimmt ist. Dort enthält der Multivibrator zwei komplementäre, über ein Rückkopplungskondensator miteinander verbundene Transistoren und eine Sicherung, die während der Dauer eines Kurzschlusses des Verbrauchers die Transistoren im gesperrten Zustand hält.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Spannungsregler mit niedriger Verlustleistung im aktiven Längstransistor (eventuell Stellglied) zu schaffen, der einen äusseren Verbraucher mit konstanter Spannung zu betreiben gestattet, wenn die am Eingang des Reglers liegende Versorgungsspannung Werte weit oberhalb der Nennspannung des er brauchers erreichen kann. Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen vorgesehen.
Hierdurch erreicht die Verlustleistung des als Längsregler verwendeten Leistungstransistors bei maximaler Versorgungsspannung ein Minimum.
Zusätzlich kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein als Querregler wirkender, in einem Ableitzweig angeordneter Steuertransistor, der auch als Darlington- oder Lin-Schaltung ausgebildet sein kann, vorgesehen sein, der bei Überspannungen, z.B. an der Gleichstromquelle auftretenden Spannungsspitzen, die Stabilisierung übernimmt und bei solchen Überspannungen den Leistungstransistor ohne Unterbrechung der Spannungsversorgung des Verbrauchers abschaltet, wobei dann der externe Widerstand Rext die Stromversorgung übernimmt.
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in Figur 1 dargestellten Spannungsreglers in IC-Ausführung bekannter Art und eines in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung näher beschrieben und erläutert.
In der bekannten Schaltungsanordnung nach Figur 1 ist an einen mit stark wechselnden Drehzahlen antreibbaren Generator 1 mit Permanentfelderregung ein in Form eines integrierten Schaltkreises IC ausgebildeter Spannungsregler angeschlossen, der zur spannungskonstanten Speisung eines Verbrauchers W dient, beispielsweise eines spannungsempfindlichen, nicht näher dargestellten elektronischen Schalter- oder Steuergerätes für eine Fahrzeugbrennkraftmaschine. Dieser Verbraucher kann an die Ausgangsklemmen C, D des Reglers angeschlossen werden und benötigt eine Nennspannung, die wesentlich geringer als die Leerlaufspannung des Generators ist, beispielsweise bei 6 Volt liegt, während die Leerlaufspannung des Generators Werte zwischen beispielsweise 10 Volt und 20 Volt annehmen kann.
In dem integrierten Schaltkreis IC ist ein als Längsregler wirkender Leistungstransistor T1 vorgesehen, der mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke in dem von der Ausgangsklemme A des Generators zur Anschlußklemme D für den Verbraucher W führenden Längs zweig liegt und durch einen die Regelabweichung erfassenden Operationsverstärker OP zusammen mit einer Referenzspannung Uref gesteuert wird. Innerhalb des IC können bei der in der Figur 1 wiedergegebenen Anordnung auch einer oder mehrere interne Widerstände Rint vorhanden sein, deren Strombedarf ebenfalls von dem Leistungstransistor T1 gedeckt werden muß. Bei stark wechselnden Werten der Generatorausgangsspannung ergibt sich demgemäß ein hoher Leistungsverlust am Transistor T1, wenn der Verbraucher einen hohen Strombedarf hat, jedoch ein Großteil der Spannung des Generators am Transistor T1 abfallen muß.
Um diese Verlustleistung zu minimieren ist bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, integrierten Spannungsregler in einem zur Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors T1 liegenden, von der Klemme A zur Klemme D führenden Stromzweig ein innerer (interner oder ein äußerer (externer) Widerstand Rext vorgesehen, der z.B. so bemessen ist, daß er bei den höchsten Werten der Ausgangsspannung des Generators den Verbraucher W mit dem erforderlichen Strom zu versorgen vermag, und zwar auch dann, wenn bei diesen hohen Spannungswerten der Leistungstransistor T1 gesperrt oder wenigstens annähernd gesperrt ist.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist zusätzlich ein als Querregler wirkender, einen Ableitzweig bildender Steuertransistor T2 vorgesehen, dessen Basis mit der Basis des Leistungstransistors T1 verbunden ist, während sein Emitter zusammen mit dem Emitter des komplementären Leistungstransistors T1 an der Ausgangsklemme D des IC liegt.
Der Differenzverstärker ist nur anstelle des in Figur 1 gezeichneten Operationsverstärkers OP verwendet, hat aber keine besondere Bedeutung.
Die Überbrückung des Transistors T1 mit einem Widerstand kann auch mit einem IC-internen Widerstand sinnvoll sein, da sich dadurch eine höhere Spannungsfestigkeit ergibt, denn der Transistor T1 wird von der Basis her gesperrt und hat daher die höhere Sperrspannung UcER statt UcEO.
Die Abschaltung erfolgt darüber hinaus "weich", d.h. mit steigender Spannung nimmt der Strom kontinuierlich ab.
- L e e r s e i t e -

Claims

Ansprüche 1. Schaltungsanordnung in Form eines integrierten Schaltkreises (IC) zur spannungskonstanten Speisung eines Verbrauchers, insbesondere eines elektronischen Steuergebrätes für eine Fahrzeugbrennkraftmaschine aus einer Gleichstromquelle, deren Leerlaufspannung größer ist als die Nennspannung des Verbrauchers, mit einem als Längsregler wirkenden Leistungstransistor, der mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke in dem von der Ausgangsklemme der Stromquelle zur Anschlußklemme für den Verbraucher führenden Längs zweig liegt und durch einen die Regelabweichung erfassenden Verstärker gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb oder innerhalb des integrierten Schaltkreises (IC) parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Leistungstransistors (T1) ein Widerstand (Rext) angeschlossen ist, 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (Rext) so bemessen ist, daß er beim größten auftretenden Spannungswert der Gleichstromquelle den Strombedarf des Verbrauchers (W) zu decken vermag.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Querregler wirkender, in einem Ableitzweig liegender Steuertransistor (T2) zusätzlich vorgesehen ist, der die Stabilisierung der am Verbraucher (V) liegenden Ausgangsspannung (Ua) übernimmt.