DE4102325A1 - Schaltungsanordnung fuer spannungs- und stromregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Spannungs­ und Stromregelung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, zur Stromversorgung von mit elektronischen Bau­ elementen bestückten Baugruppen Regelschaltungen vorzusehen, womit eine genaue Betriebsspannung erreicht werden kann, wobei außerdem eine Stromregelung stattfindet. In dem DE-Fachbuch "Halbleiterschaltungstechnik" von U. Tietze, Ch. Schenk (5. Auflage) sind Stabilisierungsschaltungen beschrieben, womit durch eine Serienstabilisierung eine Spannungsregelung erreicht wird. Zusätzlich kann auch eine Strombegrenzung vorgesehen sein. Schaltungsanordnungen dieser Art sind ab Seite 372 dargestellt und beschrieben. Bei derartigen Schaltungsanordnungen wird an­ gestrebt, daß der Mindestspannungsabfall am Regeltransistor möglichst gering ist. Ein Spannungsregler mit geringem Spannungs­ verlust ist auf Seite 377 in Abbildung 16.16 dargestellt und im Abschnitt 16.3.4 beschrieben. Bei den in dieser Literatur­ stelle beschriebenen Anordnungen wird jedoch nichts erwähnt über den Eigenstrombedarf derartiger Anordnungen. Außerdem ist der Mindestspannungsabfall bei einer Schaltungsanordnung, wie sie in der Abbildung 16.16. dargestellt ist, immer noch relativ hoch.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanord­ nung für Spannungs- und Stromregelung anzugeben, die einen minimalen Eigenstrombedarf hat und außerdem einen sehr geringen Mindestspannungsabfall zwischen Eingang und Ausgang aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Merkmalskombination vorge­ sehen, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben ist.

Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß nur wenige Stromkreise innerhalb der Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Versorgungs- und Referenzspannungen vorhanden sind, wodurch der Stromverbrauch drastisch gesenkt wird. Außerdem ist die Art und die Betriebsweise des Regeltransistors so gewählt, daß dieser extrem niederohmig durchschalten kann.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Patentan­ spruch 2 angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. In den Ausgangszweig der Schaltungsanordnung ist ein Regeltransistor RT eingefügt, der sowohl zur Strombegrenzung als auch zur Stabilisierung der Ausgangsspannung Ua benutzt wird. Dieser Regeltransistor RT ist ein Feldeffekttransistor, welcher als steuerbarer Wider­ stand betrieben wird. Er kann im Extremfall so angesteuert werden, daß er sehr niederohmig durchschaltet. Den Steuerstrom für die Regelung der Ausgangsspannung Ua liefert ein Differenz­ verstärker DF1, welcher eine von der Ausgangsspannung Ua ab­ geleitete Referenzspannung Uref3 mit einer vorbestimmten Refe­ renzspannung Uref1 vergleicht. Zur Erzeugung der von der Aus­ gangsspannung Ua abhängigen Referenzspannung Uref3 dient ein aus Widerständen R8 und R9 bestehender Spannungsteiler. Die andere feststehende Referenzspannung Uref1 fällt an einer Zenerdiode Z2 ab und ist durch einen Kondensator C2 stabili­ siert. Der Ausgang des Differenzverstärkers DV1 ist über einen Widerstand R5 mit einem weiteren Widerstand R6 verbun­ den, an dem eine Steuerspannung für den Regeltransistor RT abfällt.

Für die Strombegrenzung ist ein weiterer Differenzverstärker DV2 vorgesehen, welcher bei seinem Ansprechen den Steuerstrom für den Regeltransistor RT ableitet, so daß dieser hochohmig werden kann. Dies geschieht dann, wenn an einem Meßwiderstand Rm ein Potential entsteht, welches größer ist als eine vorge­ gebene Referenzspannung Uref2. Der Differenzverstärker DV2 schaltet dann seinen Ausgang auf niedriges Potential, so daß über einen Widerstand R4 und eine Diode D dem Regeltransistor RT Steuerstrom entzogen wird. Die für diese Funktion notwendi­ ge Referenzspannung Uref2 wird durch einen Spannungsteiler ge­ bildet, welcher aus den Widerständen R1 und R2 besteht. Dieser Spannungsteiler ist an die Versorgungsspannung UV des Diffe­ renzverstärkers DV2 angeschlossen. Die Erzeugung dieser Versor­ gungsspannung UV geschieht durch eine Zenerdiode Z1 und ist durch einen Kondensator C1 stabilisiert.

Im Eingangskreis der Schaltungsanordnung befindet sich ein Strom­ kreis, der aus zwei Zenerdioden Z1, Z2 und einem Widerstand R3 besteht und von der Eingangsspannung Ue gespeist wird. Dieser Eingangstromkreis dient dazu, die Versorgungsspannung UV für den Differenzverstärker DV2 zu liefern, und es werden die bei­ den Referenzspannungen Uref1 und Uref2 erzeugt. Hierfür ist also anstelle von mehreren Stromkreisen nur ein einziger Strom­ kreis vorgesehen. Damit wird eine wesentliche Verringerung des Eigenstrombedarfs dieser Schaltungsanordnung erreicht. Dies bedeutet, daß bei der Stromversorgung von elektronischen Bau­ gruppen ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird, wodurch sich die Verlustwärme verringert.

Claims (2)

1. Schaltungsanordnung für Spannungs- und Stromregelung, wobei aus einer höheren Eingangsspannung eine niedrigere Verbraucherspannung erzeugt wird und dabei gleichzeitig eine Stromregelung stattfindet, wofür ein Regeltransistor vorgesehen ist, der von Differenzverstärkern gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die zur Bildung von Versorgungsspannungen (UV) und Re­ ferenzspannungen (Uref1, Uref2) für die Differenzverstär­ ker (DV1, DV2) notwendigen Elemente z. B. Z1, Z2, R3 so in Reihe geschaltet sind, daß für mehrere Spannungen (Uref1, Uref2, UV) nur ein einziger Stromkreis erforderlich ist,
und daß ein als steuerbarer Widerstand betriebener Regel­ transistor (RT) für die Stromregelung und die Spannungs­ regelung in nur einem Leitungszweig angeordnet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Referenzspannungen (Uref2, Uref3) durch hochohmige Spannungsteiler (R1 und R2, R8 und R9) gebildet werden, die an die Eingänge der Differenzverstärker (DV1, DV2) angeschlossen sind.