DE69324718T2 - Thermisch abhängige, selbständernde Spannungsquelle - Google Patents

Thermisch abhängige, selbständernde Spannungsquelle

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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf thermisch abhängige, selbständernde Spannungsquellen. Die Erfindung soll in Spannungsreglern für von Wechselstromgeneratoren gespeisten Batterieladesystemen verwendet werden.
  • Von Wechselstromgeneratoren gespeiste Batterieladesysteme verwenden einen Spannungsregler zum Erzeugen einer Ladespannung, damit die Batterie stets auf einem vorgegebenen Spannungspegel geladen ist. Einige Systeme erfordern eine negative Temperaturabhängigkeit der Ladespannung. Dies ergibt sich daraus, daß bei niedrigen Temperaturen eine größere Ladespannung und bei höheren Temperaturen eine kleinere Ladespannung erforderlich ist. Bei einigen dieser Systeme muß sich die Ladespannung zunächst im wesentlichen nicht mit der Temperatur ändern, und über einer vorgegebenen Schwellentemperatur ist dann eine negative Temperaturabhängigkeit der Ladespannung erforderlich, um zu verhindern, daß die Batterie bei hohen Temperaturen überladen wird. In gängigen Systemen wird diese Schwellentemperatur nicht genau festgelegt. Zu den Mängeln gehört ein verschliffener Übergang an der Schwellentemperatur, der um 20ºC variieren kann. Gegenwärtige Systeme sind außerdem unpraktisch, weil sie zusätzliche und kostspielige Bauteile und Herstellungsverfahren erfordern. Diese Mängel sind unerwünscht und können eine mangelhafte Zuverlässigkeit im Betrieb zur Folge haben.
  • In EP-A-0 189 885 wird ein von einem Wechselstromgenerator gespeistes Ladesystem zum Erzeugen einer Ladespannung für eine Batterie beschrieben, die eine integrierte Spannungsregelschaltung mit einer thermisch abhängigen Spannungsquelle umfaßt.
  • Es besteht Bedarf an einer verbesserten thermisch abhängigen Spannungsquelle für den Spannungsregler eines Wechselstromgenerator gespeisten Batterieladesystems ohne die Mängel des Stands der Technik.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine thermisch abhängige Spannungsquelle bereitgestellt, die eine thermisch abhängige Referenzeinrichtung mit einem Ausgangssignal mit negativer Temperaturabhängigkeit umfaßt, gekennzeichnet durch: eine weitere Referenzeinrichtung mit einem Steuereingang, einem primären Ausgang, der von dem Steuereingang abhängt, und einem thermisch abhängigen sekundären Ausgangssignal mit einer positiven Temperaturabhängigkeit, und einem Verstärker mit einem ersten Eingang, der mit einem thermisch abhängigen sekundären Ausgang der weiteren Referenzeinrichtung gekoppelt ist, einem zweiten Eingang, der mit dem Ausgang der thermisch abhängigen Referenzeinrichtung gekoppelt ist, und einem Ausgang, der mit dem Steuereingang der weiteren Referenzeinrichtung gekoppelt ist, wobei der primäre Ausgang von der weiteren Referenzeinrichtung von dem verstärkten Unterschied zwischen dem thermisch abhängigen sekundären Ausgang der weiteren Referenzeinrichtung und dem Ausgang der thermisch abhängigen Referenz abhängt, wobei sich die Spannung am primären Ausgang der weiteren Referenzeinrichtung oberhalb einer vorgegebenen Temperatur als Funktion der Temperatur ändert.
  • Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines von einem Wechselstromgenerator gespeisten Batterieladesystems, das gemäß der vorliegende Erfindung aufgebaut ist.
  • Fig. 2 zeigt ein Diagramm der Spannungen für das System aus Fig. 1.
  • Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm einer thermisch abhängigen Referenzspannungsschaltung, die im System von Fig. 1 verwendet werden kann.
  • Fig. 4 zeigt ein vereinfachtes Schema der thermisch abhängigen Referenzspannungsschaltung aus Fig. 3.
  • Fig. 5 zeigt ein ausführliches Schema der thermisch abhängigen Referenzspannungsschaltung der Fig. 3 und 4.
  • Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines von einem Wechselstromgenerator gespeisten Batterieladesystems 100. Dieses von einem Wechselstromgenerator gespeiste Batterieladesystem 100 überwindet die Mängel der Systeme nach dem Stand der Technik, indem es eine verbesserte thermisch abhängige Steuerschaltung benutzt. Fig. 1 zeigt die zentralen Bestandteile des von einem Wechselstromgenerator gespeisten Batterieladesystems 100 einschließlich eines Stators 101 des Wechselstromgenerators, einer Feldspule 103 des Wechselstromgenerators, eines Transistors 105 und einer Batterie 111.
  • Wenn sich der Wechselstromgenerator dreht und die Batterie 111 geladen werden muß, sorgt die Feldspule 103 des Wechselstromgenerators für eine magnetische Erregung des Stators 101 des Wechselstromgenerators. Der Stator 101 des Wechselstromgenerators gibt dann an den Gleichrichter 107 eine Spannung ab. Diese Spannung wird vom Gleichrichter 107 gleichgerichtet, um eine Ladespannung 109 für die Batterie 111 zu liefern. Ein Dämpfungsglied 112 mißt über seine Verbindung zum Regelspannungsmeßanschluß 108 die Spannung der Batterie 111. Das Dämpfungsglied 112 liefert dann eine Steuerspannung 114 an den Eingang des Steuersystems 113. Das Steuersystem 113 ist ein gängiges Regelsteuersystem für Wechselstromgeneratoren. Eine thermisch abhängige, selbständernde Spannungsquelle, im folgenden auch Temperaturreferenz 115 genannt, liefert eine thermisch abhängige Referenzspannung 117. Diese thermisch abhängige Referenzspannung 117 ist der primäre Ausgang der Temperaturreferenz 115, und sie wird mit einem Eingang des Steuersystems 113 gekoppelt. Das Steuersystem 113 steuert den Transistor 105 in Abhängigkeit von der Steuerspannung 114 und der thermisch abhängigen Referenzspannung 117.
  • Wenn die Spannung der Batterie steigt, steigt die Spannung am Regelspannungsmeßanschluß 108, und die Steuerspannung 114 nimmt zu. Wenn die Steuerspannung 114 größer als die thermisch abhängige Referenzspannung 117 ist, regelt das Steuersystem 113 den Transistor 105 herunter. Dadurch verschwindet die Ladespannung 109. Wenn die Ladespannung 109 abnimmt, nimmt die Steuerspannung 114 ab. Wenn die Steuerspannung 114 unter die thermisch abhängige Referenzspannung 117 sinkt, steuert das Steuersystem 113 den Transistor 105 in die Sättigung. Dies gibt die Feldspule 103 des Wechselstromgenerators frei, wodurch die Ladespannung 109 zunimmt. Im folgenden Betrieb bewirkt die Ladespannung 109, daß die Steuerspannung 114 die thermisch abhängige Referenzspannung 117 übersteigt und sich der Zyklus wiederholt. So wird durch das Auswählen einer bestimmten thermisch abhängigen Referenzspannung 117 die Batterieladespannung 109 gesteuert, und die Batterie 111 wird auf einer gewünschten Ladespannung gehalten.
  • In der bevorzugten Ausführungsform ist das Regelmodul 121 als vollständig integrierte Schaltungsanordnung ausgeführt. Die Temperaturreferenz 115 mißt die Temperatur innerhalb des Regelmoduls. Die Temperaturreferenz 115 liefert die thermisch abhängige Referenzspannung 117 für das vom Wechselstromgenerator gespeiste Batterieladesystem 100.
  • Die Linie 215 in Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen der Temperatur und der thermisch abhängigen Referenzspannung 117. Die sich ergebende Ladespannung 109 und die Spannung der Batterie 111 ändern sich entsprechend der thermisch abhängigen Referenzspannung 117 mit der Temperatur. Das Dämpfungsglied 112 garantiert beim Betrieb des Regelmoduls 121, daß diese Beziehung eingehalten wird.
  • Von minus 40ºC bis zu einer Schwellentemperatur von 130ºC, die der Bezugsziffer 209 entspricht, bleibt die Linie 215 konstant. Über der Schwellentemperatur von 130ºC nimmt die Linie 215 mit wachsender Temperatur schnell ab.
  • Fig. 3 zeigt in einem Blockdiagramm weitere Details der Temperaturreferenz 115. Die Temperaturreferenz 115 ist als thermisch abhängige, selbständernde Spannungsquelle aufgebaut. Diese Temperaturreferenz 115 erzeugt in Abhängigkeit von der Temperatur die gewünschte thermisch abhängige Referenzspannung 117 auf eine genau festgelegte Weise. Die thermisch abhängige Referenzspannung 117 der Temperaturreferenz 115 hat einen genau festgelegten Übergang an der Schwellentemperatur bei 130ºC. Dies wird mit einem Minimum von zusätzlichen Komponenten und mit weniger Schritten beim Herstellungsverfahren erreicht. Die Schritte, die entfallen, beinhalten das Befestigen und das Verbinden eines externen Temperaturfühlerelements und das aktive Einstellen der Schaltung. Diese Vorteile gegenüber dem Stand der Technik verringern den Aufwand, und sie erhöhen die Zuverlässigkeit des Regelmoduls 121 im Betrieb.
  • Die Temperaturreferenz 115 ist wie folgt aufgebaut. Zunächst wird eine erste Spannungsreferenz aufgebaut, die eine gängige Bandlückenreferenzschaltung 301 benutzt. Bandlückenreferenzschaltungen sind Fachleuten allgemein bekannt, und es gibt viele Varianten, die für diese Ausführungsform geeignet sind. Die Bandlückenreferenzschaltung 301, die durch zusätzliche Schaltungen modifiziert wird, bildet die Temperaturreferenz, die die thermisch abhängige Referenzspannung 117 erzeugt. Die thermisch abhängige Referenzspannung 117 hängt von einem Steuereingang 311 ab, der vom Signal 313 angesteuert wird. Das Signal 313 beeinflußt nur oberhalb der Schwellentemperatur 130ºC die thermisch abhängige Referenzspannung 117, die von der Bandlückenreferenzschaltung 301 hergeleitet wird. Dies ergibt sich aus dem Aufbau des Verstärkers 305, der weiter unten beschrieben wird. Die Bandlückenreferenzschaltung 301 hat außerdem einen thermisch abhängigen sekundären Ausgang 303 zum Verstärker 305. Eine thermisch abhängige Spannungsreferenz 309 liefert eine thermisch abhängige Spannung 307 an einen weiteren Eingang des Verstärkers 305. Der Verstärker 305 erzeugt am Ausgang das Signal 313.
  • In Fig. 2 zeigt die Linie 213 die Spannung am thermisch abhängigen sekundären Ausgang 303 der Bandlückenreferenzschaltung 301. Diese Linie 213 hat eine kleine positive Temperaturabhängigkeit, und sie wird im folgenden weiter beschrieben. Die Linie 211 in Fig. 2 zeigt die thermisch ab hängige Spannung 307 am Ausgang der thermisch abhängigen Spannungsreferenz 309. Diese Linie 211 hat eine große negative Temperaturabhängigkeit, und sie wird im folgenden genauer beschrieben.
  • Unterhalb der Schwellentemperatur von 130ºC ist die thermisch abhängige Referenzspannung 117, die durch die Linie 215 dargestellt wird, konstant, weil der thermisch abhängige sekundäre Ausgang 303 niedriger als die thermisch abhängige Spannung 307 ist. Oberhalb von 130ºC ist die thermisch abhängige Spannung 307 niedriger als der thermisch abhängige sekundäre Ausgang 303, und der Verstärker liefert das Signal 313. Dieses Signal steuert den Steuereingang 311 der Bandlückenreferenzschaltung 301, was die thermisch abhängige Referenzspannung 117 sinken läßt. Für Temperaturen unter der Schwellentemperatur von 130ºC gibt der Verstärker 305 das Signal 313 nicht aus. Die Ursache und die Wirkung wird im folgenden genauer beschrieben.
  • Fig. 4 zeigt die folgenden Details der Temperaturreferenz 115. Die Transistoren 401, 403 und 417 bilden einen Stromspiegel. Der Kollektor des Transistors 401 ist ein Eingang des Stromspiegels. Der Kollektor des Transistors 417 ist der Ausgang des Stromspiegels. Der Stromspiegel wird mit einem Transistorpaar 405 und 419 mit gemeinsamer Basis gekoppelt. Mit einem Widerstand 409 führen diese Transistoren 405 und 419 die Basis-Bandlückenfunktion, wie im folgenden beschrieben, aus.
  • Die Transistoren 407 und 421 sind als Dioden geschaltet, um die thermisch abhängige Referenzspannung 117 der Bandlückenreferenzschaltung 301 auf eine Spannung zu heben, die für den Betrieb des Steuersystem 113 besser geeignet ist. Der Transistor 405 hat eine Emitterfläche, die vier mal so groß ist wie die Emitterfläche des Transistors 419. Je nach Bedarf kann auch ein bestimmtes anderes Verhältnis gewählt werden. Wegen dieses Verhältnisses der Emitter ist die Stromdichte im Transistor 405 viermal niedriger als die Stromdichte im Transistor 419. Dieses Verhältnis erzeugt einen Spannungsabfall am Widerstand 409. Außerdem bewirkt dieser Spannungsunterschied, daß ein Strom 415 in den Eingang des Stromspiegels fließt. Der Widerstand 409 legt den Strom fest, der vom Stromspiegel gespiegelt wird. Der Stromspiegel spiegelt dann den Strom 415, er hat einen Strom 423 der gleichen Größe an seinem Ausgang. Der Widerstand 411 empfängt und kombiniert die Ströme 415 und 423 zu einem Strom 413. Der Strom 413 durch den Widerstand 411 liefert eine Spannung, die, wie im folgenden ausgeführt wird, der thermisch abhängige sekundäre Ausgang 303 der Bandlückenreferenzschaltung 301 ist.
  • Ein Darlington-Transistorpaar 425 und 427 wird mit dem Ausgang des Stromspiegels verbunden. Statt des Darlington- Transistorpaares 425 und 427 könnte auch ein Bipolar- Transistor mit hoher Verstärkung oder ein MOSFET-Transistor verwendet werden. Der Transistor 427 wird dann mit der gemeinsamen Verbindung der Basen der Transistoren 405 und 419 gekoppelt, um die thermisch abhängige Referenzspannung 117 der Bandlückenreferenzschaltung 301 abzugeben.
  • Wie oben erwähnt bestimmt die Wahl des Widerstands 411 den thermisch abhängigen sekundären Ausgang 303 der Bandlückenreferenzschaltung 301. Der thermisch abhängige sekundäre Ausgang 303 hat eine positive Temperaturabhängigkeit von 4 mV/ºC. Dies ergibt sich aus der negativen Temperaturabhängigkeit von 4 mV/ºC der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 419 und der Basis-Emitter-Strecke des Transistor 421. Die Linie 213 in Fig. 2 zeigt diese Temperaturabhängigkeit.
  • Fig. 4 enthält als Teil der Temperaturreferenz 115 eine thermisch abhängige Spannungsreferenz 309. Die thermisch abhängige Spannungsreferenz 309 ist so ausgelegt, daß sie eine stark negative Temperaturabhängigkeit, hier über minus 5 mV/ºC aufweist. Diese thermisch abhängige Spannungsreferenz 309 kann auf viele andere bekannte Weisen konstruiert werden. Den Ausgang dieser thermisch abhängigen Spannungsreferenz 309 zeigt Linie 211 in Fig. 2. Die Referenz 309 wird genauer in Fig. 5 veranschaulicht, und sie wird im folgenden beschrieben.
  • In der Temperaturreferenz 115 von Fig. 4 kombiniert der Verstärker 305 den thermisch abhängigen sekundären Ausgang 303 der Bandlückenreferenzschaltung 301 mit dem Ausgang 307 der thermisch abhängigen Spannungsreferenz 309. Betrieben als Differenzschaltung versucht der Verstärker 305, den thermisch abhängigen sekundären Ausgang 303 anzuweisen, sich an den thermisch abhängigen Ausgang 307 der thermisch abhängigen Spannungsreferenz 309 anzupassen. Der Ausgang des Verstärkers 305 wird so ausgelegt, daß er ein Signal ausgibt, das Strom vom Steuereingang 311 der Bandlückenreferenz abzieht. Wenn die Temperatur niedriger als die Schwellentemperatur 130ºC ist, liegt der thermisch abhängige sekundäre Ausgang 303, der von Linie 213 dargestellt wird, unter der von Linie 211 dargestellten thermisch abhängigen Spannung 307. Weil der Verstärker 305 keinen Strom zum Steuereingang 311 der Bandlückenreferenz 301 hinzufügen kann, bleibt die thermisch abhängige Referenzspannung 117 konstant und wird nicht vom Signal 313 beeinflußt. Über der Schwellentemperatur von 130ºC sinkt die thermisch abhängige Spannung 307 unter den thermisch abhängigen sekundären Ausgang 303, und das Signal 313 am Ausgang des Verstärkers 305 zieht Strom vom Steuereingang 311 ab. Dies ist gleichbedeutend mit dem Abzug von etwas Strom 423 vom Stromspiegelausgang. Weil der Stromspiegel Strom in beiden Richtungen spiegelt, wird außerdem der Strom 415 verringert. Daraus ergibt sich die Verringerung des Strom 413, was den thermisch abhängigen sekundären Ausgang 303 zwingt, sich der thermisch abhängigen Spannung 307 vom Ausgang der thermisch abhängigen Spannungsreferenz 309 anzupassen. Daraus ergibt sich, daß die thermisch abhängige Referenzspannung 117 absinkt, damit sie jetzt zur thermisch abhängigen Spannung 307 paßt, die am Ausgang der thermisch abhängigen Spannungsreferenz 309 abgegeben wird. Dies zeigt Linie 215 in Fig. 2. Weil der Verstärker 305 eine hohe Verstärkung hat, kann die Temperaturschwelle 209 scharf festgelegt werden. Dies beseitigt den Mangel einer schlecht festgelegten verschliffenen Kante des thermischen Verlaufs der Ladespannung nach Stand der Technik.
  • Wenn die Temperatur niedriger als die Schwellentemperatur von 130ºC ist, liefert die Bandlückenreferenzschaltung 301 eine sehr stabile und konstante thermisch abhängige Referenzspannung 117 im wesentlichen ohne einen Temperaturgang. So ergibt sich die gewünschte thermisch abhängige Referenzspannung 117 am Ausgang der Temperaturreferenz 115 und daraus die gewünschte Temperaturabhängigkeit der Ladespannung 109 der Batterie 111.
  • Gängige Bandlückenschaltungen verwenden keinen sekundären Ausgang der Bandlückenschaltung, um den Betrieb der Bandlückenschaltung zu beeinflussen, um damit eine genaue und stabile Temperaturschwelle für das primäre Bandlückenausgangssignal zu erzeugen.
  • Fig. 5 zeigt schematisch weitere Details der Temperaturreferenz 115. Dieses Schema enthält eine Initialisierungsschaltung 501, damit der Beginn der Bandlückenreferenz 301 festgelegt ist, und einen Regler 503 zum Liefern einer stabilen Spannung an die Schaltungen der Temperaturreferenz 115.
  • In Fig. 5 wird die thermisch abhängige Spannungsreferenz 309 detaillierter dargestellt, und sie enthält einen ersten Widerstand 505, der mit einer Anode 508 einer Diode 507 verbunden wird, und einen zweiten Widerstand 509, der mit der Kathode 510 der Diode 507 verbunden wird. Die Widerstände 505 und 509 werden so skaliert, daß sie eine vorgegebene Steigung der Temperaturabhängigkeit der thermisch abhängigen Spannungsreferenzschaltung 309 festlegen. In Fig. 5 werden weitere Details des Verstärker 305 dargestellt.
  • Natürlich können die Eigenschaften der Temperaturreaktion der obigen Referenzen leicht verändert werden, um bei Bedarf andere Temperaturabhängigkeiten der Ladespannung zu erreichen. Für einen Fachmann ist es außerdem leicht möglich, die beschriebene thermisch abhängige, selbständernde Spannungsquelle in anderen Anwendungen einzusetzen. Diese Anwendungen können u. a. thermisch geschützte Spannungsregler und thermisch geschützte Lasttreiber umfassen.

Claims (7)

1. Thermisch abhängige Spannungsquelle (115), die eine thermisch abhängige Referenzeinrichtung (309) mit einem Ausgangssignal (307) mit einer negativen Temperaturabhängigkeit umfaßt, gekennzeichnet durch:
eine weitere Referenzeinrichtung (301) mit einem Steuereingang (311), einem primären Ausgang (117), der von dem Steuereingang (311) abhängt, und einem thermisch abhängigen sekundären Ausgangssignal (303) mit einer positiven Temperaturabhängigkeit, und
einem Verstärker (305) mit einem ersten Eingang, der mit einem thermisch abhängigen sekundären Ausgang (303) der weiteren Referenzeinrichtung (301) gekoppelt ist, einem zweiten Eingang, der mit dem Ausgang (307) der thermisch abhängigen Referenzeinrichtung (309) gekoppelt ist, und einem Ausgang (313), der mit dem Steuereingang (311) der weiteren Referenzeinrichtung (301) gekoppelt ist, wobei der primäre Ausgang (117) von der weiteren Referenzeinrichtung (301) von dem verstärkten Unterschied zwischen dem thermisch abhängigen sekundären Ausgang (303) der weiteren Referenzeinrichtung (301) und dem Ausgang (307) der thermisch abhängigen Referenz (309) abhängt, wobei (209) sich die Spannung am primären Ausgang (117) der weiteren Referenzeinrichtung (301) oberhalb einer vorgegebenen Temperatur als Funktion der Temperatur ändert.
2. Thermisch abhängige Spannungsquelle (115) gemäß Anspruch 1, bei der die Spannung am primären Ausgang (117) der weiteren Referenzeinrichtung (301) unterhalb der vorgegebenen Temperatur (209) im wesentlichen konstant bleibt.
3. Thermisch abhängige Spannungsquelle (115) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die weitere Referenzeinrichtung (301) eine Bandlückenschaltung umfaßt.
4. Thermisch abhängige Spannungsquelle (115) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die weitere Referenzeinrichtung (301) außerdem umfaßt:
einen Stromspiegel (401, 403, 417) mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Ausgang dem Steuereingang (311) der weiteren Referenzeinrichtung (301) entspricht,
einen ersten Transistor (419) mit einer Basis, einem Emitter und einem Kollektor, wobei der Emitter eine erste vorgegebene Fläche hat und der Kollektor mit dem Ausgang des Stromspiegels gekoppelt ist,
einen ersten Widerstand (407) mit einem ersten Anschluß und einem zweiten Anschluß, wobei der erste Anschluß mit dem Emitter des ersten Transistors (419) gekoppelt ist,
einen zweiten Transistor (405) mit einer Basis, einem Emitter und einem Kollektor, wobei die Basis mit der Basis des ersten Transistors (419) gekoppelt ist, der Emitter eine zweite vorgegebene Fläche hat, die größer als die erste vorgegebene Fläche des Emitters des ersten Transistors (419) ist, der Emitter des zweiten Transistors (405) mit dem zweiten Anschluß des ersten Widerstandes (407) gekoppelt ist und der Kollektor mit dem Eingang des Stromspiegels (401, 403, 417) gekoppelt ist,
einen zweiten Widerstand (411), der mit dem ersten Anschluß des ersten Widerstandes (407) gekoppelt ist, wobei der thermisch abhängige sekundäre Ausgang an der Verbindung des zweiten Widerstandes (411) mit dem ersten Anschluß des ersten Widerstandes (407) bereitgestellt wird,
einen dritten Transistor (425) mit einer Basis und einem Emitter, wobei die Basis mit dem Ausgang des Stromspiegels (401, 403, 417) gekoppelt ist, wobei der Steuereingang an der Verbindung der Basis des dritten Transistors (425) mit dem Ausgang des Stromspiegels (401, 403, 417) bereitgestellt wird, der Emitter des dritten Transistors (425) mit der Basis des ersten Transistors (419) gekoppelt ist, wobei der primäre Ausgang (117) an der Verbindung des Emitters des dritten Transistors (425) mit der Basis des ersten Transistors (419) bereitgestellt wird,
wobei die thermisch abhängige Referenzspannungschaltung (309) außerdem umfaßt:
eine Referenzdiode (507) mit einer Kathode (510) und einer Anode (508),
einen dritten Widerstand (509), der mit der Kathode (510) der Referenzdiode (507) gekoppelt ist,
einen vierten Widerstand (505), der mit der Anode (508) der Referenzdiode (507) gekoppelt ist, wobei eine thermisch abhängige Spannung an der Verbindung zwischen dem vierten Widerstand (505) und der Anode (508) der Referenzdiode (507) bereitgestellt wird, der vierte Widerstand (505), die Diode (507) und der dritte Widerstand (509) eine Reihenschaltung bilden, die zwischen ein Spannungspotential geschaltet ist.
5. Integrierte Spannungsregelschaltung für ein von einem Wechselstromgenerator gespeistes Ladesystem zum Liefern einer thermisch abhängigen Ladespannung für eine Batterie (111) die umfaßt:
eine thermisch abhängige Spannungsquelle (115) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4,
ein Dämpfungsglied (112) mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang mit einem Spannungsmeßanschluß (108) gekoppelt ist, und der Ausgang, der vom Eingang abhängt, zum Bereitstellen einer Spannung (114) dient, und
ein Steuersystem (113) mit einem ersten Eingang, einem zweiten Eingang und einem Ausgang, wobei der erste Eingang mit dem primären Ausgang (117) der thermisch abhängigen Spannungsquelle (115) gekoppelt ist, der zweite Eingang mit dem Ausgang des Dämpfungsgliedes (112) gekoppelt ist und bei dem der Ausgang des Steuersystems in Abhängigkeit vom primären Ausgang (117) der thermisch abhängigen Spannungsquelle (115) und vom Ausgang des Dämpfungsgliedes (112) ein Steuersignal erzeugt, wobei das Ausgangssteuersignal des Steuersystems mit dem Wechselstromgenerator verbunden wird.
6. Von einem Wechselstromgenerator gespeistes Ladesystem, das umfaßt:
eine Batterie (111),
einen Wechselstromgenerator mit einer Feldspule (103), wobei die Feldspule (103) mit der Batterie (111) gekoppelt ist, wobei der Wechselstromgenerator die Batterie (111) lädt,
einen Transistor (105) mit einem Steuereingang und einem Ausgang, wobei der Ausgang zum Treiben mit der Feldspule (103) gekoppelt wird, wobei die Feldspule (103) des Wechselstromgenerators in Abhängigkeit von einem am Steuereingang des Transistors bereitzustellenden Steuersignal angesteuert wird und dadurch die Batterie (111) geladen wird,
eine Spannungsmeßschaltung (112) mit einem mit dem Wechselstromgenerator zu koppelnden Eingang und einem Ausgang, der eine gemessene Spannung (114) liefert, die die Spannung anzeigt, die der Wechselstromgenerator erzeugt,
eine thermisch abhängige Spannungsquelle (115) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, und
ein Steuersystem (113) mit einem ersten Eingang, einem zweiten Eingang und einem Ausgang, wobei der erste Eingang mit dem Ausgang der Spannungsmeßschaltung (112) gekoppelt ist, der zweite Eingang mit dem primären Ausgang (117) der thermisch abhängigen Spannungsquelle (115) gekoppelt ist und der Ausgang des Steuersystems mit dem Steuereingang des Transistors (105) gekoppelt ist, wobei das Steuersystem (113) in Abhängigkeit vom Ausgang der Spannungsmeßschaltung und des primären Ausgangs (117) der thermisch abhängigen Spannungsquelle (115) das bereitzustellende Steuersignal erzeugt, das mit dem Steuereingang des Transistors (105) zum Laden der Batterie (111) gekoppelt ist.
7. Thermisch abhängige Spannungsquelle/integrierte Spannungsregelschaltung gemäß einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, wobei sich die Spannung am primären Ausgang (117) oberhalb einer vorgegebenen Temperatur um mehr als ein Millivolt pro Grad Celsius ändert und wobei die Spannung am primären Ausgang (117) unterhalb der vorgegebenen Temperatur im wesentlichen konstant ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009047172A1 (de) * 2009-11-26 2011-06-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur temperaturabhängigen Steuerung der Ausgangsleistung eines Kraftfahrzeuggenerators

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0635559A (ja) * 1992-07-17 1994-02-10 Toko Inc 定電流回路
EP0632357A1 (de) * 1993-06-30 1995-01-04 STMicroelectronics S.r.l. Spannungsreferenzschaltung mit programmierbarem Temperaturkoeffizienten
DE4402340C1 (de) * 1994-01-27 1995-05-24 Bosch Gmbh Robert Integrierte Schaltung
US5602466A (en) * 1994-02-22 1997-02-11 Motorola Inc. Dual output temperature compensated voltage reference
US5703476A (en) * 1995-06-30 1997-12-30 Sgs-Thomson Microelectronics, S.R.L. Reference voltage generator, having a double slope temperature characteristic, for a voltage regulator of an automotive alternator
DE69518977T2 (de) * 1995-06-30 2001-03-22 Stmicroelectronics S.R.L., Agrate Brianza Referenzspannungsgenerator mit Dual-Slope Temperaturcharakteristik für einen Spannungsregler von einem Kraftfahrzeugwechselstromerzeuger
US5754037A (en) * 1996-07-30 1998-05-19 Dallas Semiconductor Corporation Digitally adaptive biasing regulator
US5933045A (en) * 1997-02-10 1999-08-03 Analog Devices, Inc. Ratio correction circuit and method for comparison of proportional to absolute temperature signals to bandgap-based signals
DE19817791A1 (de) * 1998-04-21 1999-10-28 Siemens Ag Referenzspannungsschaltung
US6222349B1 (en) * 1998-05-11 2001-04-24 Satcon Technology Corporation Temperature feedback control of alternator output power
US6323628B1 (en) * 2000-06-30 2001-11-27 International Business Machines Corporation Voltage regulator

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3152298A (en) * 1961-10-17 1964-10-06 Motorola Inc Generator field winding regulation with direct thermistor control of the field winding control circuit
US3538421A (en) * 1967-08-02 1970-11-03 Motorola Inc Temperature stabilized voltage regulator
US3496447A (en) * 1967-12-26 1970-02-17 Motorola Inc Alternator voltage regulation responsive to temperature
US3522482A (en) * 1967-12-26 1970-08-04 Motorola Inc Temperature compensated voltage regulation
US3535616A (en) * 1968-04-08 1970-10-20 Motorola Inc Temperature responsive automotive voltage regulator
US4095164A (en) * 1976-10-05 1978-06-13 Rca Corporation Voltage supply regulated in proportion to sum of positive- and negative-temperature-coefficient offset voltages
US4325018A (en) * 1980-08-14 1982-04-13 Rca Corporation Temperature-correction network with multiple corrections as for extrapolated band-gap voltage reference circuits
FR2506043A1 (fr) * 1981-05-15 1982-11-19 Thomson Csf Regulateur de tension integre, a coefficient de temperature nul ou impose
US4388586A (en) * 1981-12-17 1983-06-14 Motorola, Inc. Fixed frequency voltage regulator
US4385270A (en) * 1982-05-12 1983-05-24 Motorola Inc. Temperature limited voltage regulator circuit
JPH0772852B2 (ja) * 1984-01-26 1995-08-02 株式会社東芝 サブミクロン半導体ｌｓｉのチップ内電源変換回路
JPS60175131A (ja) * 1984-02-20 1985-09-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電圧安定化回路
US4659977A (en) * 1984-10-01 1987-04-21 Chrysler Motors Corporation Microcomputer controlled electronic alternator for vehicles
EP0189885A3 (de) * 1985-02-01 1988-04-20 Hitachi, Ltd. Spannungsregler für einen in einem Auto eingesetzten Generator
IT1215248B (it) * 1985-03-13 1990-01-31 Ates Componenti Elettron Dispositivo elettronico di regolazione della tensione con compensazione della dissipazione termica, in particolare per alternatori.
US4629967A (en) * 1985-04-29 1986-12-16 General Motors Corporation Generator voltage regulator
JPH0638217B2 (ja) * 1985-11-30 1994-05-18 株式会社東芝 熱保護回路
US4789819A (en) * 1986-11-18 1988-12-06 Linear Technology Corporation Breakpoint compensation and thermal limit circuit
US4792748A (en) * 1987-11-17 1988-12-20 Burr-Brown Corporation Two-terminal temperature-compensated current source circuit
EP0335085B1 (de) * 1988-03-26 1995-05-24 Nippondenso Co., Ltd. Ladesteuerverfahren für Fahrzeuge
JPH0687632B2 (ja) * 1988-07-07 1994-11-02 三菱電機株式会社 車両用交流発電機の制御装置
US4857823A (en) * 1988-09-22 1989-08-15 Ncr Corporation Bandgap voltage reference including a process and temperature insensitive start-up circuit and power-down capability
US4939442A (en) * 1989-03-30 1990-07-03 Texas Instruments Incorporated Bandgap voltage reference and method with further temperature correction
US5053640A (en) * 1989-10-25 1991-10-01 Silicon General, Inc. Bandgap voltage reference circuit
KR100188821B1 (ko) * 1990-08-20 1999-06-01 사와무라 시코 정전압발생회로

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009047172A1 (de) * 2009-11-26 2011-06-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur temperaturabhängigen Steuerung der Ausgangsleistung eines Kraftfahrzeuggenerators

Also Published As

Publication number Publication date
US5241261A (en) 1993-08-31
DE69324718D1 (de) 1999-06-10
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EP0557739A1 (de) 1993-09-01

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