DE3420589A1

DE3420589A1 - Auf konstante gleichspannung geregelte energieversorgungsschaltung

Info

Publication number: DE3420589A1
Application number: DE19843420589
Authority: DE
Inventors: Yoshinobu Kakuda Miyagi Yamaguchi
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1983-07-15
Filing date: 1984-06-01
Publication date: 1985-01-31
Also published as: JPS6020622U; DE3420589C2; GB8415583D0; GB2143657B; JPH029373Y2; GB2143657A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine auf konstante Gleichspannung geregelte Energieversorgungsschaltung, die zwei auswählbare geregelte Gleichspannungen liefern kann.

Eine bereits konzipierte, auf variable Gleichspannung geregelte Energieversorgungsschaltung, die unter Verwendung eines mechanischen Schalters wahlweise zwei geregelte Gleichspannungen liefern kann, ist in Fig. 1 gezeigt. Diese Schaltung weist zwei variable Widerstände 2 und 3 auf, die in Parallelschaltung zueinander zwischen einen Versorgungsspannungseingangsanschluß 1 und Masse geschaltet sind. Diese Widerstände 2 und 3 bewirken die Einstellung einer einem Transistor 5 zugeführten Vorspannung und sind mit ihren Gleitkontakten an die Basis des Transistors 5 angeschlossen, um eine konstante Spannung über einen Vorspannungsänderungsschalter 4 zu liefern, bei dem es sich um einen mechanischen Zweikontaktpunktschalter handelt. Der Kollektor des Transistors ist mit einem anderen Versorgungsspannungseingangsanschluß 6 verbunden. Der Emitter ist an einen Konstantspannungsausgangsanschluß 7 angeschlossen und über einen Emitterwiderstand 8 mit Masse verbunden.

Man kann von dem Ausgangsanschluß 7 dieser herkömmlichen Schaltung zwei geregelte Gleichspannungen dadurch erhalten, daß man den Schalter 4 zwischen zwei Zuständen umschaltet, um die der Basis des Ausgangstransistors 5 zugeführte Vorspannung zwischen zwei Werten umzuschalten, zu dem Zweck, die Stärke des zwischen Kollektor und Emitter des Transistors 5 fließenden Stroms zu ändern. Da diese Schaltung von dem mechanischen Schalter Gebrauch macht, kann der Vorgang des Umschaltens von einer auf die andere

Spannung mit Sicherheit bewirkt werden. Es ist aber schwierig, die Schaltung fernzusteuern, und zwar aufgrund ihrer mechanischen Struktur. Verwendete man ein elektromagnetisches Relais, wäre es leicht, die Schaltung fernzusteuern, und es wäre ein Schaltvorgang ermöglicht, der auf einem elektrischen Signal beruht. Dies würde jedoch die Abmessungen der Schaltung und die von ihr verbrauchte Menge an elektrischer Energie erhöhen. Außerdem würde die Schaltung teurer.

Eine andere bereits konzipierte, auf konstante Spannung geregelte Energieversorgungsschaltung, bei der diese Probleme durch elektronisches Schalten der Spannung überwunden sind, ist in Fig. 2 gezeigt. Bei dieser Schaltung ist eine Reihenschaltung aus einem NPN-Schalttransistor 10 und einem variablen Widerstand 11 zwischen einen Versorgungsspannungseingangsanschluß 9 und Masse geschaltet. Der Widerstand 11 dient zur Einstellung der dem Transistor 10 zugeführten Vorspannung. Eine zweite Serienschaltung aus einem PNP-Schalttransistor 12 und einem weiteren variablen Widerstand 13 zur Einstellung der dem PNP-Schalttransistor 12 zugeführten Vorspannung ist parallel zur ersten Reihenschaltung zwischen den Versorgungs Spannungsanschluß 9 und Masse geschaltet. Die Basis des Transistors 10 ist über einen Vorspannungswiderstand 14 mit einem Anschluß 15 verbunden, welcher der Zuführung einer Spannung zum Durchführen eines Umschaltvorgangs dient. Die Basis des Transistors 10 ist außerdem über einen Vorspannungswiderstand 16 mit Masse verbunden. Ferner ist die Basis des Transistors 10 mit der Basis des Transistors 12 verbunden, und zwar über eine Diode 17, die einen Stromfluß in der entgegengesetzten Sperrichtung verhindert. Die Basis des Transistors 12 ist über einen Vorspannungswiderstand 18 mit Masse verbunden. Die Gleitkontakte der variablen Widerstände 11 und 13 sind mit der Basis eines NPN-Transistors 21 verbunden,

der eine konstante Spannung liefert, und zwar über Dioden 19 bzw. 20, die einen Stromfluß in der entgegengesetzten Sporrichtung unterbinden. Der Kollektor des Transistors 2] ist mit einem anderen Versorgungsspannungseingangsanschluß 22 verbunden, während der Emitter dieses Transistors an einen Konstantspannungsausgangsanschluß 2 3 angeschlossen und über einen Emitterwiderstand 24 geerdet ist.

Wenn im Betrieb dieser geregelten Energieversorgungsschaltung keine Spannung an den Eingangsanschluß 15 angelegt wird, leitet der NPN-Transistor 10 nicht, leitet jedoch der PNP-Transistor 12. Somit wird die mittels des Widerstands 13 eingestellte Vorspannung über die Diode 20 auf die Basis des NPN-Ausgangstransistors 21 gegeben. Als Ergebnis erhält man am Ausgangsanschluß 23 eine durch diese Vorspannung bestimmte Gleichspannung.

Wenn an den Eingangsanschluß 15 eine bestimmte Spannung angelegt wird, gelangt der Transistor 10 in den Einschaltzustand, während der Transistor 12 in den Ausschaltzustand vorgespannt wird. Daher wird die mittels des Widerstands 11 eingestellte Vorspannung über die Diode 19 auf die Basis des Ausgangstransistors 21 gegeben, so daß am Ausgangsanschluß 23 eine durch diese Vorspannung bestimmte Gleichspannung verfügbar ist.

Diese geregelte Energieversorgungsschaltung, bei der die beiden Transistoren 10 und 12 als elektronische Schalter verwendet werden, arbeitet im wesentlichen nach demselben Prinzip wie die in Fig. 1 gezeigte geregelte Energieversorgungsschaltung, bei welcher der mechanische Schalter benutzt wird. Die Energieversorgungsschaltung mit den Schalttransistoren 10 und 12 weist jedoch gegenüber der Schaltungsanordnung mit dem mechanischen Schalter den Vorteil auf, daß sie aufgrund der elektronischen Schalter

mit viel weniger elektrischer Energie für den Umschaltvorgang auskommt. Wie jedoch Fig. 2 zeigt, benötigt die Schaltungsanordnung mit den beiden Schalttransistoren eine beträchtliche Anzahl von Bauelementen, was diese Schaltungsanordnung kompliziert.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine auf konstante Gleichspannung geregelte Energieversorgungsschaltung der in Fig. 2 gezeigten Art so weiterzuentwickeln, daß sie mit einer geringeren Anzahl von Bauelementen als die Schaltung nach Fig. 2 auskommt und wie diese wahlweise zwei geregelte Gleichspannungen erzeugen kann.

Eine auf konstante Gleichspannung geregelte Energieversorgungsschaltung gemäß der Erfindung umfaßt einen ersten variablen Widerstand, der in einem ersten Strompfad angeordnet ist und einen Gleitkontakt aufweist, einen zweiten variablen Widerstand, der in einem zweiten Strompfad angeordnet ist und einen Gleitkontakt aufweist, eine erste Diode, deren Anode mit dem Gleitkontakt des ersten variablen Widerstands verbunden ist, eine zweite Diode, deren Anode mit dem Gleitkontakt des zweiten variablen Widerstands verbunden ist, einen Transistor, dessen Basis mit den Kathoden der Dioden verbunden ist, und einen im ersten Strompfad angeordneten elektronischen Schalter. Der erste und der zweite variable Widerstand sind derart eingestellt, daß bei ausgeschaltetem elektronischen Schalter die mittels des Gleitkontakts des ersten variablen Widerstands eingestellte Vorspannung größer ist als die mittels des Gleitkontakts des zweiten variablen Widerstands eingestellte Vorspannung, wodurch die zweite Diode in Sperrichtung vorgespannt wird. Wenn sich der elektronische Schalter im Ein-Zustand befindet, wird die mittels des Gleitkontakts des ersten variablen Widerstands einge-

stellte Spannung über die erste Diode auf die Basis des Transistors gegeben, während dann, wenn sich der elektronische Schalter im Aus-Zustand befindet, die mittels des Gleitkontakts des zweiten variablen Widerstands eingestellte Vorspannung über die zweite Diode auf die Basis des Transistors gegeben wird, wodurch die Schaltung selektiv zwei vom Transistor abnehmbare geregelte Gleichspannungen erzeugen kann.

Die Erfindung wird nun anhand einer Ausführungsform näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer bereits konzipierten, auf konstante Gleichspannung geregelten Energieversorgungsschaltung mit einem mechanischen Schalter;

Fig. 2 ein Schaltbild einer bereits konzipierten, auf konstante Gleichspannung geregelten Energieversorgungsschaltung mit elektronischen Schaltern; und

Fig. 3 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer auf konstante Gleichspannung geregelten Energieversorgungsschaltung.

Fig. 3 zeigt eine auf konstante Gleichspannung geregelte Energieversorgungsschaltung, bei der das erfindungsgemäße Konzept verwirklicht ist. Schaltungskomponenten, die mit solchen in Fig. 2 übereinstimmen, sind mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 2 bezeichnet. Diese Schaltung weist zwei Strompfade 25 und 26 zwischen einem Versorgungsspannungseingangsanschluß 9 und Erde bzw. Masse auf. Ein NPN-Schalttransistor 10 und ein variabler Widerstand 11 zur Einstellung der Vorspannung für diesen Transistor sind im Strompfad 25 angeordnet. Im Strompfad 26 befindet sich ein variabler Widerstand 13 zum Einstellen der an

einen Transistor 21 angelegten Vorspannung. Die Basis des Transistors 10 ist über einen Widerstand 14 mit einem Eingangsanschluß 15 verbunden, an den eine Spannung zum Umschalten eines (später beschriebenen) elektronischen Schalters angelegt wird. Die Basis des Transistors 10 ist außerdem über einen Widerstand 16 mit Masse verbunden. Die variablen Widerstände 11 und 13 weisen Gleitkontakte 27 bzw. 28 auf, die mit den Anoden von Dioden 19 bzw. 20 verbunden sind, die einen Stromfluß in der entgegengesetzten Sperrichtung verhindern. Die Kathoden dieser Dioden sind mit der Basis des bereits erwähnten NPN-Transistors 21 verbunden, der eine Konstantspannung liefert. Der Kollektor dieses Transistors ist mit dem anderen Versorgungsspannungseingangsanschluß 22 verbunden, während dessen Emitter mit einem Konstantspannungsausgangsanschluß 23 verbunden und über einen Emitterwiderstand 24 an Masse angeschlossen ist.

Bei dieser neuen Energieversorgungsschaltung sind die variablen Widerstände 11 und 13 so eingestellt, daß die mittels des Widerstands 11 eingestellte Spannung größer ist als die mittels des Widerstands 13 eingestellte Spannung. Das heißt, die vom Gleitkontakt 27 des Widerstands 11 abgenommene Spannung ist größer als die vom Gleitkontakt 28 des Widerstands 13 abgenommene Spannung.

Wenn im Betrieb der neuen Energieversorgungsschaltung mit dem so weit beschriebenen Aufbau dem Eingangsanschluß 15 keine Spannung aufgeprägt wird, befindet sich der NPN-Transistor 10 im Aus-Zustand. Somit entsteht eine Vorspannung am Widerstand 13, jedoch nicht am Widerstand 11, und diese Spannung wird über die Diode 20 auf die Basis des Ausgangstransistors 21 gegeben. Der Transistor 21 erzeugt am Ausgangsanschluß 23 eine Gleichspannung, die von der Vorspannung abhängt.

Wenn an den Eingangsanschluß 15 eine bestimmte Spannung angelegt wird_r gelangt der Transistor 10 in den Ein-Zustand und liefern sowohl der Widerstand 11 als auch der Widerstand 13 eine Vorspannung. Da die mittels des Wider^ stands 11 eingestellte Vorspannung größer ist als die mittels des Widerstands 13 eingestellte Vorspannung, wie bereits erwähnt, wird die Diode 20 in Sperrichtung voraespannt. Daher wird die Vorspannung, die aufgrund der Wirkung des Widerstands 13 zur Basis des Transistors 21 geliefert wird, abgeschaltet. Statt dessen wird die mittels des Widerstands 11 eingestellte Vorspannung auf die Basis des Transistors geführt. Der Ausgangstransistor 21 erzeugt am Ausgangsanschluß 23 eine Gleichspannung, die durch diese Vorspannung bestimmt ist.

Auf diese Weise wird die auf die Basis des Transistors 21 gegebene Vorspannung in einen anderen Wert geändert, je ■ nachdem, ob man erlaubt oder unterbindet, daß die bestimmte Spannung an den Eingangsanschluß 15 angelegt wird, so daß der Transistor 10, der als der bereits erwähnte elektronische Schalter dient, ein- oder ausgeschaltet werden kann. Folglich ist es möglich, eine der beiden geregelten Gleichspannungen zu liefern.

Die neue Energieversorgungsschaltung benötigt den elektronischen Schalter nur in einem Strompfad. Folglich kann sie mit einer geringeren Anzahl von Bauelementen und mit einer einfacheren Schaltungsanordnung als die auf eine konstante Spannung geregelte Energieversorgungsschaltung nach Fig. 2 aufgebaut werden.

Mit der Erfindung ist also eine auf konstante Gleichspannung geregelte Energieversorgungsschaltung aus einer kleinen Anzahl Schaltungskomponenten verfügbar gemacht worden, die einen ersten und einen zweiten variablen Widerstand in

einem ersten bzw. zweiten Strompfad aufweist sowie eine erste und eine zweite Diode, deren Anoden mit den Gleitkontakten des ersten bzw. zweiten Widerstands verbunden sind, ferner einen Ausgangstransistor, dessen Basis mit den Kathoden der Dioden verbunden ist, und einen elektronischen Schalter. Der erste und der zweite Widerstand sind derart eingestellt, daß dann, wenn der aus einem NPN-Transistor bestehende elektronische Schalter leitet, die mittels des Gleitkontakts des ersten Widerstands eingestellte Vorspannung größer ist als die mittels des Gleitkontakts des zweiten Widerstands, so daß die zweite Diode in Sperrichtung vorgespannt werden kann. Wenn der elektronische Schalter leitet, wird die mittels des Gleitkontakts des ersten Widerstands eingestellte Spannung über die erste Diode auf den Ausgangstransistor gegeben. Wenn der elektronische Schalter nicht leitet, wird die mittels des Gleitkontakts des zweiten Widerstands eingestellte Vorspannung über die zweite Diode auf die Basis des Ausgangstransistors gegeben. Somit sind am Ausgangstransistor zwei geregelte Gleichspannungen selektiv erhältlich.

-Al-Leerseite -

Claims

KAIX)R · KUINKER · SCHMITT-NILSÖN · ffiRSGH2:..: BVTENTAIWMJE EUR(A1EAN lÄTENT ATTORNEYS K 21 253s6/ho ALPS ELECTRIC CO.,LTD. 1-7 Yukigaya Otsuka-cho Ota-ku,Tokyo 145,Japan Priorität: 15.JuIi 1983,Japan,Nr. 109962/83 Auf konstante Gleichspannung geregelte Energieversorgungsschaltung Patentansprüche

1.) Auf konstante Gleichspannung geregelte Energieversorgungsschaltung ,
gekennzeichnet durch

- einen ersten (25) und einen zweiten (26) Strompfad,

- einen im ersten Strompfad (25) angeordneten ersten variablen Widerstand (11) mit einem Gleitkontakt (27),

- einen im zweiten Strompfad (26) angeordneten zweiten variablen Widerstand (13) mit einem Gleitkontakt (28),

- eine erste (19) und eine zweite (20) Diode, deren Anoden mit den Gleitkontakten (27, 28) von erstem (11) bzw. zweitem (13) variablem Widerstand verbunden sind,

- einen Transistor (21), dessen Basis mit den Kathoden der Dioden (19, 20) verbunden ist,

- einen im ersten Strompfad (25) angeordneten elektronischen Schalter (10),

- wobei

- der erste (11) und der zweiten (13) variable Widerstand derart eingestellt sind, daß bei eingeschaltetem elektronischen Schalter (10) die mittels des Gleitkontakts (27) des ersten variablen Widerstands (11) eingestellte Vorspannung größer ist als die mittels des Gleitkontakts (28) des zweiten variablen Widerstands (13) eingestellte Vorspannung, so daß die zweite Diode (20) in Sperrichtung vorgespannt wird,

- bei eingeschaltetem elektronischen Schalter (10) die mittels des Gleitkontakts (27) des ersten variablen Widerstands (11) eingestellte Vorspannung über die erste Diode (19) auf die Basis des Transistors (21) gegeben wird

- und bei ausgeschaltetem elektronischen Schalter (10) die mittels des Gleitkontakts (28) des zweiten variablen Widerstands (13) erzeugte Vorspannung über die zweite Diode (20) auf die Basis des Transistors (21) gegeben wird,

- wodurch die Energieversorgungsschaltung wahlweise zwei am Transistor (10) abnehmbare geregelte Gleichspannungen erzeugen kann.

2. Energieversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter einen Transistor (10) aufweisen, dessen Basis eine Spannung zum Umschalten des elektronischen Schalters zuführbar ist.

3. Energieversorgungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter einen Transistor (10) aufweist, dessen Emitter mit dem ersten variablen Widerstand (11) und dessen Kollektor mit dem zweiten variablen Widerstand (13) verbunden sind.