EP0795808A1 - Regulated power supply - Google Patents

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EP0795808A1
EP0795808A1 EP97200692A EP97200692A EP0795808A1 EP 0795808 A1 EP0795808 A1 EP 0795808A1 EP 97200692 A EP97200692 A EP 97200692A EP 97200692 A EP97200692 A EP 97200692A EP 0795808 A1 EP0795808 A1 EP 0795808A1
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EP
European Patent Office
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current
input
emitter
supply voltage
fed
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EP97200692A
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German (de)
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EP0795808B1 (en
Inventor
Ralf C/O Philips Patentverwaltung Gmbh Beier
Axel c/o Philips Patentverwaltung GmbH Näthe
Michael C/O Philips Patentverwaltung Gmbh Ramm
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Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Patentverwaltung GmbH
Koninklijke Philips Electronics NV
Philips Electronics NV
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/26—Current mirrors
    • G05F3/265—Current mirrors using bipolar transistors only

Definitions

  • the invention relates to a regulated supply voltage source, comprising a parallel regulator with a controllable semiconductor component, the load path of which is arranged between output connections of the supply voltage source and the control input of which is connected to an output of a control device, the control device having a reference input for supplying a reference voltage.
  • the invention has for its object to provide a regulated supply voltage source of the type mentioned at the outset comprising a parallel regulator which is set up to regulate high supply voltages and when switched on, i.e. the commissioning or the activation of the control device takes only a very short period of time to reach its linear working range.
  • control device has a control amplifier which is fed from a current bank with at least one constant current source and which receives the voltage between the output connections at an actual value input the supply voltage source and the reference voltage from a reference input of the control device is supplied to a setpoint input, that an output of the control amplifier forms the output of the control device and that the control device comprises a bias current stage which, depending on the difference in voltages at the actual value input and at the setpoint input of the control amplifier, has one Feeds bias current, which is at least partially fed via the output of the control device to the control input of the semiconductor component.
  • the power bank represents a circuit arrangement from which, as a rule, a plurality of direct currents can be emitted, which are stabilized simultaneously to one another and thus preferably have a constant relationship to one another.
  • a current bank comprises at least one constant current source, all constant current sources of the current bank being stabilized together.
  • An advantageous embodiment of such a current bank is formed with semiconductor components, in particular transistors, in the form of a current mirror with one input and preferably several outputs. Due to the fixed proportionality between the permanently set direct currents supplied at the outputs, even more extensive circuit arrangements that require several direct current sources can be precisely fed.
  • the invention achieves a significantly accelerated settling of the regulated supply voltage source during commissioning by the bias current supplied by the bias current stage, by means of which the recharging processes during the settling are accelerated considerably.
  • the supply voltage source according to the invention is thus ready for operation in a very short time after being switched on.
  • the pre-current stage preferably supplies the pre-current when the voltage at the actual value input exceeds that at the setpoint input by a predetermined difference.
  • the parallel regulator which is arranged with the load path of the semiconductor component encompassed by it between the output connections of the supply voltage source, causes a supply voltage at these output connections during operation that is lower than the voltage that arises between the output connections of the supply voltage source, if a voltage supply is too given these output connections, but the parallel controller is not in operation. Therefore, for the operation of the parallel controller, the voltage at the setpoint input of the control amplifier (setpoint) is lower than the voltage at the actual value input (actual value) that results when the parallel controller is deactivated. During commissioning, the voltage at the actual value input is initially greater than the voltage at the setpoint input.
  • a bias current is then initially supplied, which is interrupted, however, when the voltage at the actual value input drops due to the effect of the parallel regulator and falls below a value which is above the voltage at the setpoint input by the predetermined difference.
  • the difference is specified in such a way that rapid settling is achieved on the one hand and overshoot is avoided on the other hand. This enables the shortest possible settling time.
  • the bias current stage is fed from one of the constant current sources of the power bank.
  • a defined bias current can thus be set, which leads to increased stability with respect to the tendency of the control device to oscillate.
  • the current bank is also supplied with the bias current when the remaining parts the control device, in particular the control amplifier, are deactivated and therefore do not draw any current from the power bank.
  • the supply voltage source according to the invention is advantageously designed in such a way that the control amplifier has an emitter-coupled pair of transistors fed by at least one of the constant current sources of the current bank, one of which is controlled by the actual value input and the other by the setpoint input, and a current combination stage by which the sum of the transistors led currents is fed to the output of the control device.
  • control amplifier for each of the transistors of the emitter-coupled pair comprises an emitter follower stage fed by one of the constant current sources of the current bank, via which the actual value input and the setpoint input are connected to the transistors of the emitter-coupled pair that they control, and furthermore the bias current stage comprises a diode arrangement, in the flow direction of the emitter follower stage connected to the actual value input from the constant current source the emitter of that of the transistors of the emitter-coupled pair, which is controlled by the setpoint input.
  • This configuration provides a very simple and reliable pre-current stage, in which the predetermined difference between the voltages at the actual value input and the setpoint input, when the pre-current flows, is determined by one or more diode flux voltages.
  • the figure shows an embodiment of the regulated supply voltage source according to the invention.
  • This contains a parallel regulator which has a controllable semiconductor component which is constructed as a Darlington circuit from two npn transistors 1, 2.
  • a resistor 3 connects the emitters of transistors 1 and 2 of the Darlington circuit. This is arranged with its load path between a first output terminal 4 and a second output terminal 5.
  • the supply voltage to be stabilized by the parallel regulator is tapped at the output connections 4, 5.
  • a capacitor 6 is guided from the first output connection 4, and an RC element 7 is connected to ground 8 from the second output connection 5.
  • the first output terminal 4 is connected to a common supply voltage line 10 via the load path of a first current source transistor 9.
  • the supply voltage line 10 can be connected to a battery or a power supply unit or the like for supplying electrical energy. The voltage applied to the supply voltage line 10 need not be stabilized.
  • the supply voltage source has a control device with a control amplifier.
  • This control amplifier comprises an emitter-coupled pair of pnp transistors 11, 12, the emitters being coupled via a resistor 13.
  • the emitters of the pnp transistors 11 and 12 are connected to the supply voltage line 10 via a second and a third current source transistor 14 and 15, respectively.
  • the current source transistors 14, 15 are components a current bank, which also includes a fourth and a fifth current source transistor 16 and 17 and a control transistor 18. All current source transistors 14 to 17 and the control transistor 18 are designed as pnp transistors, the emitters of which are connected to the supply voltage line 10 and the bases of which are connected to one another.
  • the interconnected bases are connected to the collector of the control transistor 18 and to a connection of a resistor 19 which is also part of the power bank and which is connected to ground 8 with its second connection.
  • the current bank can comprise further current source transistors 20, 21 which, in another circuit arrangement 22 symbolized by a dashed line, serve to supply constant currents which are in fixed correlation to those of the current source transistors 14 to 17 DC currents are available.
  • the first current source transistor 9 is not included in the current bank 14 to 21, but is connected to its own control transistor 23 and its own resistor 24 to ground 8.
  • the control transistor 23 is connected as a diode by connecting its base and its collector, the bases of the first current source transistor 9 and the control transistor 23 are connected to one another, and the series connection between the pnp-type control diode 23 and the resistor 24 connects the supply voltage line 10 to ground 8.
  • the control transistor 23 and the resistor 24 can be saved and the base of the first current source transistor 9 connected to the base of the control transistor 18, so that the first current source transistor 9 is part of the power bank is.
  • the control amplifier receives a reference voltage for a reference input 25, which in the present exemplary embodiment is identical to the setpoint input the setting of the actual value of the voltage at the first output terminal 4 is supplied.
  • the reference input 25 is connected via an input resistor 26 to the base of a pnp transistor 27 forming a first emitter follower stage, the emitter of which is connected to the base of the first pnp transistor 11 of the emitter-coupled pair of the control amplifier and the collector of the fourth current source transistor 16 of the current bank .
  • the first emitter follower stage 27 is fed by the fourth current source transistor 16, which forms one of the constant current sources of the current bank.
  • the collector of the pnp transistor 27 forming the first emitter follower stage is connected to ground 8.
  • a pnp transistor 28 forms a second emitter follower stage.
  • the transistor 28 forming the second emitter follower stage is connected with its emitter to the collector of the fifth current source transistor 17 and the base of the second pnp transistor 12 of the emitter-coupled pair of the control amplifier.
  • the collector of transistor 28 is also connected to ground 8.
  • the base of transistor 28 is connected to first output terminal 4 via an associated input resistor 29.
  • the first output connection 4 also forms the actual value input of the control amplifier; For the sake of clarity, this actual value input is provided with the reference symbol 30 in the figure.
  • the second emitter follower stage 28 is also fed from the power bank; The actual value of the voltage at the output terminal 4 is passed via it (and the input resistor 29) to the second transistor 12 of the emitter-coupled pair.
  • the control amplifier also contains a current combination stage, through which the currents carried by the transistors 11, 12 of the emitter-coupled pair are combined to form an output current which is fed to the base of the npn transistor 1 of the Darlington circuit, that is to say the control input of the semiconductor component of the parallel regulator .
  • This current combination stage comprises a current mirror composed of two npn transistors 31, 32 whose bases are connected to one another and whose emitters are connected to ground 8.
  • the collector of the first NPN transistor 31 of the current mirror is connected to the collector of the second pnp transistor 12 of the emitter-coupled pair of the control amplifier.
  • the first NPN transistor 31 of the current mirror is connected as its input by a connection between the base and the collector.
  • the collector of the second NPN transistor 32 of the current mirror forms its output and is connected to the collector of the first PNP transistor 11 of the emitter-coupled pair.
  • An output resistor 33 is also connected to this connection point, via which the current combination stage is connected to the base of the transistor 1 in the manner mentioned.
  • the collector current of the second pnp transistor 12 of the emitter-coupled pair is brought together with the collector current of the first pnp transistor 11, so that the sum of these currents flows in the output resistor 33, but in which sum the Incoming currents with different signs.
  • the bases of the transistors 11, 12 of the emitter-coupled pair are also subjected to corresponding voltages.
  • the collector currents of these transistors are then the same, the output resistor 33 is de-energized, as a result of which the Darlington circuit 1, 2 changes to the blocked state.
  • the parallel regulator of the circuit arrangement shown can be switched off by a switching transistor 34, that is to say can be converted into an inactive state which the semiconductor component from the transistors 1, 2 remains blocked regardless of the voltage at the actual value input 30.
  • the switching transistor 34 is supplied with a switching voltage via a switching input 35.
  • the switching input 35 is connected to the base of the switching transistor 34.
  • the switching voltage converts the switching transistor 34 into its conductive state.
  • the current in the output resistor 33 is derived directly to ground 8, the Darlington circuit remains blocked.
  • the voltage which is present on the supply voltage line 10 is then set at the first output terminal 4 via the first current source transistor 9. If, on the other hand, the supply of the switching voltage at the switching input 35 is interrupted or a low switching voltage is applied there (ie the switching input 35 is connected to ground 8), the switching transistor 34 blocks and the parallel regulator according to the figure is effective.
  • a capacitor 36 is also inserted between the actual value input 30 and the connection between the output resistor 33, the base of the transistor 1 and the collector of the switching transistor 34, said capacitor 36 stabilizing the collector-base voltage of the transistor 1 of the Darlington circuit causes.
  • the capacitor 36 generates a positive feedback of the actual value input 30 when the parallel regulator is switched by the switching transistor 34, as a result of which the switchover processes to the effective or ineffective state of the parallel regulator are to be accelerated.
  • the dimensioning of the capacitor 36 is particularly limited in the case of an integrated structure of the parallel regulator on a semiconductor body, and the subsequent recharging of the capacitor 36 via the current source transistors of the current bank - and also the first current source transistor 9 - each time the switching voltage at the switching input 35 changes. takes a disproportionate amount of time due to the specified currents of these current source transistors.
  • the pre-current stage 37 consists of an npn transistor connected as a diode, the collector (and base) of which is connected to the collector of the fifth current source transistor 17 and the emitter of which is connected to the emitter of the first pnp transistor 11 of the emitter-coupled pair.
  • the bias current stage 37 thus forms a diode arrangement which is guided in the flow direction from the constant current source 17 of the emitter follower stage 28 connected to the actual value input 30 to the emitter of the transistor 11 of the emitter-coupled pair controlled by the setpoint input 25.
  • the bias current stage 37 becomes conductive when the collector of the fifth current source transistor 17 carries a voltage which is twice the base-emitter forward voltage of a transistor than the collector of the fourth current source transistor 16, or in other words: the voltage at the base of that controlled by the actual value input 30 Transistor 12 is twice the forward voltage higher than the voltage at the base of transistor 11 controlled by setpoint input 25.
  • emitter follower stages 27, 28 are still supplied with direct currents by associated current source transistors 16, 17, the voltage difference described also stands between the actual value input 30 and the setpoint input 25.
  • this difference which can be predetermined by the design of the bias current stage 37 it can be varied by connecting a plurality of transistors connected as diodes in series - the bias current begins to flow through the bias current stage 37.
  • the collector current of the first pnp transistor 11 is increased, that of the second pnp transistor 12 is reduced.
  • the bias current thus increases the current through the output resistor 33, as a result of which the Darlington circuit 1, 2 is steered in the direction of its conductive state.
  • the bias current is derived from the bias current stage 37 via the first pnp transistor 11, the output resistor 33 and the switching transistor 34 to ground 8.
  • the pnp transistor 27 of the first emitter follower stage continues to be conductive, there is a fixed coupling between the voltages at the collector of the fifth current source transistor 17 on the one hand and at the reference input (setpoint input) 25 on the other.
  • the voltage at the collector of the fifth current source transistor 17 is clamped to a value which is three times the forward voltage of the transistors higher than the reference voltage at the reference input 25.
  • the current bank 14 With the prevention of a further rise in voltage at the collector of the fifth current source transistor 17, the current bank 14 becomes saturated avoided until 21.
  • the current bank thus remains functional even when the parallel regulator is inactive to the extent that direct currents emitted by the further current source transistors 20, 21 are not influenced by the switching of the parallel regulator.
  • the bias current stage 37 counteracts saturation of the third current source transistor 15 via the base-emitter path of the second pnp transistor 12, the collector of which in a corresponding manner Is clamped to a value that is at most four times the forward voltage of the transistors higher than the reference voltage.

Abstract

The parallel regulator has a controllable semiconductor in the form of a Darlington pair of n-p-n transistors (1,2) with emitters interconnected by a resistance (3). The emitter-collector paths interconnect the two output terminals (4,5). The reference input (25) drives the base of an emitter-follower (27) in cascode with a constant-current source (14-16) feeding a regulating amplifier of the actual-value input (30). A bias current is supplied in accordance with the difference between the actual-value and reference voltages.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine geregelte Versorgungsspannungsquelle, enthaltend einen Parallelregler mit einem steuerbaren Halbleiterbauelement, dessen Laststrecke zwischen Ausgangsanschlüssen der Versorgungsspannungsquelle angeordnet ist und dessen Steuereingang mit einem Ausgang einer Steuereinrichtung verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung einen Referenzeingang zum Zuführen einer Referenzspannung aufweist.The invention relates to a regulated supply voltage source, comprising a parallel regulator with a controllable semiconductor component, the load path of which is arranged between output connections of the supply voltage source and the control input of which is connected to an output of a control device, the control device having a reference input for supplying a reference voltage.

Aus der DE-OS 42 31 571 ist ein integrierbarer Shunt-Regler mit einem steuerbaren Halbleiterbauelement bekannt, dessen Laststrecke zwischen die Pole einer Versorgungsspannungsquelle geschaltet ist und dessen Steuereingang mit dem Ausgang einer Steuereinrichtung verbunden ist, und mit einer Referenzspannungsquelle, an die der Referenzeingang der Steuereinrichtung angeschlossen ist. Die Stabilität dieses Reglers insbesondere bei einer Verbindung mit einer Versorgungsspannungsquelle mit komplexem Innenwiderstand soll dadurch erhöht werden, daß ein Transistor in der Steuereinrichtung an der Sättigungsgrenze betrieben wird.From DE-OS 42 31 571 an integrable shunt regulator with a controllable semiconductor component is known, the load path of which is connected between the poles of a supply voltage source and whose control input is connected to the output of a control device, and to a reference voltage source to which the reference input Control device is connected. The stability of this controller, in particular when connected to a supply voltage source with complex internal resistance, is to be increased by operating a transistor in the control device at the saturation limit.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine geregelte Versorgungsspannungsquelle der eingangs genannten Art enthaltend einen Parallelregler zu schaffen, der zum Regeln hoher Versorgungsspannungen eingerichtet ist und beim Einschalten, d.h. der Inbetriebnahme bzw. dem Wirksamschalten der Steuereinrichtung, nur eine sehr kurze Zeitspanne bis zum Erreichen seines linearen Arbeitsbereiches benötigt.The invention has for its object to provide a regulated supply voltage source of the type mentioned at the outset comprising a parallel regulator which is set up to regulate high supply voltages and when switched on, i.e. the commissioning or the activation of the control device takes only a very short period of time to reach its linear working range.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer geregelten Versorgungsspannungsquelle der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Steuereinrichtung einen aus einer Strombank mit wenigstens einer Konstantstromquelle gespeisten Regelverstärker aufweist, dem an einem Istwerteingang die Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen der Versorgungsspannungsquelle und an einem Sollwerteingang die Referenzspannung vom Referenzeingang der Steuereinrichtung zugeführt wird, daß ein Ausgang des Regelverstärkers den Ausgang der Steuereinrichtung bildet und daß die Steuereinrichtung ein Vorstromstufe umfaßt, die in Abhängigkeit von der Differenz der Spannungen am Istwerteingang und am Sollwerteingang des Regelverstärkers diesem einen Vorstrom zuführt, der wenigstens teilweise über den Ausgang der Steuereinrichtung dem Steuereingang des Halbleiterbauelements zugeführt wird.This object is achieved according to the invention in the case of a regulated supply voltage source of the type mentioned at the outset in that the control device has a control amplifier which is fed from a current bank with at least one constant current source and which receives the voltage between the output connections at an actual value input the supply voltage source and the reference voltage from a reference input of the control device is supplied to a setpoint input, that an output of the control amplifier forms the output of the control device and that the control device comprises a bias current stage which, depending on the difference in voltages at the actual value input and at the setpoint input of the control amplifier, has one Feeds bias current, which is at least partially fed via the output of the control device to the control input of the semiconductor component.

Hierbei stellt die Strombank eine Schaltungsanordnung dar, von der in der Regel mehrere Gleichströme abgegeben werden können, die simultan zueinander stabilisiert sind und damit bevorzugt in einem konstanten Verhältnis zueinander stehen. Dies wird vorteilhaft dadurch erreicht, daß eine derartige Strombank wenigstens eine Konstantstromquelle umfaßt, wobei alle Konstantstromquellen der Strombank gemeinsam stabilisiert werden. Eine vorteilhafte Ausbildung einer derartigen Strombank ist mit Halbleiterbauelementen, inbesondere Transistoren, in der Form eines Stromspiegels mit einem Eingang und bevorzugt mehreren Ausgängen ausgebildet. Durch die fest vorgegebene Proportionalität zwischen den an den Ausgängen gelieferten, fest eingestellten Gleichströmen können auch umfangreichere Schaltungsanordnungen, die mehrere Gleichstromquellen benötigen, präzise gespeist werden.In this case, the power bank represents a circuit arrangement from which, as a rule, a plurality of direct currents can be emitted, which are stabilized simultaneously to one another and thus preferably have a constant relationship to one another. This is advantageously achieved in that such a current bank comprises at least one constant current source, all constant current sources of the current bank being stabilized together. An advantageous embodiment of such a current bank is formed with semiconductor components, in particular transistors, in the form of a current mirror with one input and preferably several outputs. Due to the fixed proportionality between the permanently set direct currents supplied at the outputs, even more extensive circuit arrangements that require several direct current sources can be precisely fed.

Insbesondere bei einer derartigen Speisung mit Kontantstromquellen (z.B. aus einer Strombank) kann der Fall auftreten, daß Einschwingvorgänge bei einer Inbetriebnahme einer derart gespeisten Schaltungsanordnung beispielsweise aufgrund von Umladevorgängen an in der Schaltungsanordnung vorhandenen Kapazitäten eine unerwünscht große Zeitdauer benötigen, da die erforderlichen Ladungsmengen durch die vorgegebenen Ströme erst nach Ablauf bestimmter Zeitspannen zur Verfügung stehen. Eine derart gespeiste Steuereinrichtung für eine geregelte Versorgungsspannungsquelle der eingangs genannten Art würde dann ein verzögertes Ein schwingverhalten zeigen, d.h. eine unverhältnismäßig lange Zeitspanne bis zum Erreichen des linearen Arbeitsbereiches benötigen.Particularly in the case of such a supply with constant current sources (e.g. from a power bank), the case may occur that transient settling processes when starting up such a circuit arrangement, for example due to recharging processes on the capacitances in the circuit arrangement, require an undesirably long period of time, since the required amounts of charge due to the given Currents are only available after certain periods of time. A control device fed in this way for a regulated supply voltage source of the type mentioned at the outset would then result in a delayed on Show vibration behavior, ie it takes a disproportionately long time to reach the linear working range.

Durch die Erfindung wird ein wesentlich beschleunigtes Einschwingen der geregelten Versorgungsspannungsquelle bei der Inbetriebnahme durch den von der Vorstromstufe gelieferten Vorstrom erreicht, durch den Umladevorgänge beim Einschwingen wesentlich beschleunigt werden. Die erfindungsgemäße Versorgungsspannungsquelle ist damit in sehr kurzer Zeit nach dem Einschalten betriebsbereit.The invention achieves a significantly accelerated settling of the regulated supply voltage source during commissioning by the bias current supplied by the bias current stage, by means of which the recharging processes during the settling are accelerated considerably. The supply voltage source according to the invention is thus ready for operation in a very short time after being switched on.

Vorzugsweise liefert die Vorstromstufe den Vorstrom, wenn die Spannung am Istwerteingang diejenige am Sollwerteingang um einen vorgegebenen Differenzbetrag übersteigt. Der Parallelregler, der mit der Laststrecke des von ihm umfaßten Halbleiterbauelementes zwischen den Ausgangsanschlüssen der Versorgungsspannungsquelle angeordnet ist, bewirkt an diesen Ausgangsanschlüssen im Betrieb eine Versorgungsspannung, die niedriger ist als die Spannung, die sich zwischen den Ausgangsanschlüssen der Versorgungsspannungsquelle einstellt, wenn zwar eine Spannungszufuhr zu diesen Ausgangsanschlüssen gegeben ist, der Parallelregler sich jedoch nicht in Betrieb befindet. Daher ist für den Betrieb des Parallelreglers die Spannung am Sollwerteingang des Regelverstärkers (Sollwert) geringer als diejenige Spannung am Istwerteingang (Istwert), die sich bei Außerbetriebsetzen des Parallelreglers ergibt. Bei der Inbetriebnahme wild daher die Spannung am Istwerteingang zunächst größer sein als die Spannung am Sollwerteingang. Es wird dann zunächst ein Vorstrom geliefert, der jedoch unterbrochen wird, wenn die Spannung am Istwerteingang durch die Wirkung des Parallelreglers absinkt und dabei einen Wert unterschreitet, der um den vorgegebenen Differenzbetrag über der Spannung am Sollwerteingang liegt. Der Differenzbetrag wird derart vorgegeben, daß einerseits ein schnelles Einschwingen erzielt, andererseits ein Überschwingen vermieden wird. Damit ist eine kürzestmögliche Einschwingzeit erreichbar.The pre-current stage preferably supplies the pre-current when the voltage at the actual value input exceeds that at the setpoint input by a predetermined difference. The parallel regulator, which is arranged with the load path of the semiconductor component encompassed by it between the output connections of the supply voltage source, causes a supply voltage at these output connections during operation that is lower than the voltage that arises between the output connections of the supply voltage source, if a voltage supply is too given these output connections, but the parallel controller is not in operation. Therefore, for the operation of the parallel controller, the voltage at the setpoint input of the control amplifier (setpoint) is lower than the voltage at the actual value input (actual value) that results when the parallel controller is deactivated. During commissioning, the voltage at the actual value input is initially greater than the voltage at the setpoint input. A bias current is then initially supplied, which is interrupted, however, when the voltage at the actual value input drops due to the effect of the parallel regulator and falls below a value which is above the voltage at the setpoint input by the predetermined difference. The difference is specified in such a way that rapid settling is achieved on the one hand and overshoot is avoided on the other hand. This enables the shortest possible settling time.

In einer anderen Fortbildung der geregelten Versorgungsspannungsquelle gemäß der Erfindung wird die Vorstromstufe aus einer der Konstantstromquellen der Strombank gespeist. Damit ist einerseits ein definierter Vorstrom einstellbar, was zu erhöhter Stabilität gegenüber Schwingneigungen der Steuereinrichtung führt. Andererseits wird, wenn der Vorstrom stets dann fließt, wenn die Spannung am Istwerteingang diejenige am Sollwerteingang um den vorgegebenen Differenzbetrag übersteigt, wenn somit der Vorstrom stets auch bei außer Betrieb befindlichem Parallelregler fließt, die Strombank auch dann mit dem Vorstrom beaufschlagt, wenn die übrigen Teile der Steuereinrichtung, insbesondere der Regelverstärker, unwirksam geschaltet sind und damit keinen Strom aus der Strombank aufnehmen. Dadurch kann verhindert werden, daß die als zugehörige Konstantstromquellen dienenden Transistoren der Strombank bei unwirksam geschaltetem Regelverstärker in die Sättigung geraten und so die Funktion der gesamten Strombank beeinträchtigen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn von der Strombank außer der Steuereinrichtung noch weitere Schaltungsteile gespeist werden sollen, deren Funktion unabhängig vom Betriebszustand der Steuereinrichtung gewahrt werden muß.In another development of the regulated supply voltage source according to the invention, the bias current stage is fed from one of the constant current sources of the power bank. On the one hand, a defined bias current can thus be set, which leads to increased stability with respect to the tendency of the control device to oscillate. On the other hand, if the bias current always flows when the voltage at the actual value input exceeds that at the setpoint input by the predetermined difference, so that the bias current always flows even when the parallel regulator is out of operation, the current bank is also supplied with the bias current when the remaining parts the control device, in particular the control amplifier, are deactivated and therefore do not draw any current from the power bank. This can prevent the transistors of the current bank, which serve as associated constant current sources, from saturating when the control amplifier is inactive and thus impair the function of the entire current bank. This is particularly advantageous if, in addition to the control device, additional circuit parts are to be fed from the power bank, the function of which must be maintained regardless of the operating state of the control device.

Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Versorgungsspannungsquelle derart ausgebildet, daß der Regelverstärker ein emittergekoppeltes von wenigstens einer der Konstantstromquellen der Strombank gespeistes Paar von Transistoren aufweist, deren einer vom Istwerteingang und deren anderer vom Sollwerteingang gesteuert wird, sowie eine Stromverknüpfungsstufe, durch die die Summe der von den Transistoren geführten Ströme dem Ausgang der Steuereinrichtung zugeführt wird. Insbesondere umfaßt dabei der Regelverstärker zu jedem der Transistoren des emittergekoppelten Paares eine von je einer der Konstantstromquellen der Strombank gespeiste Emitterfolgerstufe, über die der Istwerteingang und der Sollwerteingang mit den von ihnen gesteuerten Transistoren des emittergekoppelten Paares verbunden sind, und umfaßt ferner die Vorstromstufe eine Diodenanordnung, die in Flußrichtung der von der Konstantstromquelle der mit dem Istwerteingang verbundenen Emitterfolgerstufe an den Emitter desjenigen der Transistoren des emittergekoppelten Paares geführt ist, der vom Sollwerteingang gesteuert wird. Durch diese Konfiguration wird eine sehr einfache und funktionssichere Vorstromstufe erhalten, bei der der vorgegebene Differenzbetrag zwischen den Spannungen an dem Istwerteingang und dem Sollwerteingang, bei dessen Überschreiten der Vorstrom fließt, durch eine oder mehrere Diodenflußspannungen bestimmt wird.The supply voltage source according to the invention is advantageously designed in such a way that the control amplifier has an emitter-coupled pair of transistors fed by at least one of the constant current sources of the current bank, one of which is controlled by the actual value input and the other by the setpoint input, and a current combination stage by which the sum of the transistors led currents is fed to the output of the control device. In particular, the control amplifier for each of the transistors of the emitter-coupled pair comprises an emitter follower stage fed by one of the constant current sources of the current bank, via which the actual value input and the setpoint input are connected to the transistors of the emitter-coupled pair that they control, and furthermore the bias current stage comprises a diode arrangement, in the flow direction of the emitter follower stage connected to the actual value input from the constant current source the emitter of that of the transistors of the emitter-coupled pair, which is controlled by the setpoint input. This configuration provides a very simple and reliable pre-current stage, in which the predetermined difference between the voltages at the actual value input and the setpoint input, when the pre-current flows, is determined by one or more diode flux voltages.

Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen geregelten Versorgungsspannungsquelle. Darin ist ein Parallelregler enthalten, der ein steuerbares Halbleiterbauelement aufweist, welches als Darlington-Schaltung aus zwei npn-Transistoren 1, 2 aufgebaut ist. Ein Widerstand 3 verbindet die Emitter der Transistoren 1 und 2 der Darlington-Schaltung. Diese ist mit ihrer Laststrecke zwischen einem ersten Ausgangsanschluß 4 und einem zweiten Ausgangsanschluß 5 angeordnet. An den Ausgangsanschlüssen 4, 5 wird im Betrieb die durch den Parallelregler zu stabilisierende Versorgungsspannung abgegriffen. Vom ersten Ausgangsanschluß 4 ist ein Kondensator 6, vom zweiten Ausgangsanschluß 5 ein RC-Glied 7 an Masse 8 geführt.The figure shows an embodiment of the regulated supply voltage source according to the invention. This contains a parallel regulator which has a controllable semiconductor component which is constructed as a Darlington circuit from two npn transistors 1, 2. A resistor 3 connects the emitters of transistors 1 and 2 of the Darlington circuit. This is arranged with its load path between a first output terminal 4 and a second output terminal 5. During operation, the supply voltage to be stabilized by the parallel regulator is tapped at the output connections 4, 5. A capacitor 6 is guided from the first output connection 4, and an RC element 7 is connected to ground 8 from the second output connection 5.

Der erste Ausgangsanschluß 4 ist über die Laststrecke eines ersten Stromquellentransistors 9 mit einer gemeinsamen Speisespannungsleitung 10 verbunden. Die Speisespannungsleitung 10 kann mit einer Batterie oder einem Netzteil oder dergleichen zum Zuführen elektrischer Energie verbunden sein. Die an der Speisespannungsleitung 10 anliegende Spannung braucht nicht stabilisiert zu sein.The first output terminal 4 is connected to a common supply voltage line 10 via the load path of a first current source transistor 9. The supply voltage line 10 can be connected to a battery or a power supply unit or the like for supplying electrical energy. The voltage applied to the supply voltage line 10 need not be stabilized.

Die Versorgungsspannungsquelle nach der Figur weist eine Steuereinrichtung mit einem Regelverstärker auf. Dieser Regelverstärker umfaßt ein emittergekoppeltes Paar von pnp-Transistoren 11, 12, wobei die Kopplung der Emitter über einen Widerstand 13 erfolgt. Die Emitter der pnp-Transistoren 11 und 12 sind über einen zweiten bzw. einen dritten Stromquellentransistor 14 bzw. 15 mit der Speisespannungsleitung 10 verbunden. Die Stromquellentransistoren 14, 15 sind Bestandteile einer Strombank, die außerdem noch einen vierten und einen fünften Stromquellentransistor 16 bzw. 17 sowie einen Steuertransistor 18 umfaßt. Alle Stromquellentransistoren 14 bis 17 sowie der Steuertransistor 18 sind als pnp-Transistoren ausgebildet, deren Emitter mit der Speisespannungsleitung 10 und deren Basen miteinander verbunden sind. Außerdem sind die miteinander verbundenen Basen mit dem Kollektor des Steuertransistors 18 und mit einem Anschluß eines Widerstands 19 verbunden, der ebenfalls Teil der Strombank ist und der mit seinem zweiten Anschluß mit Masse 8 verbunden ist. In der gleichen Weise wie die Stromquellentransistoren 14 bis 17 angeschlossen kann die Strombank weitere Stromquellentransistoren 20, 21 umfassen, die in einer anderen, durch eine gestrichelte Linie symbolisierten Schaltungsanordnung 22 zur Lieferung von Konstantströmen dienen, die in fester Korrelation zu den von den Stromquellentransistoren 14 bis 17 gelieferten Gleichströmen stehen.The supply voltage source according to the figure has a control device with a control amplifier. This control amplifier comprises an emitter-coupled pair of pnp transistors 11, 12, the emitters being coupled via a resistor 13. The emitters of the pnp transistors 11 and 12 are connected to the supply voltage line 10 via a second and a third current source transistor 14 and 15, respectively. The current source transistors 14, 15 are components a current bank, which also includes a fourth and a fifth current source transistor 16 and 17 and a control transistor 18. All current source transistors 14 to 17 and the control transistor 18 are designed as pnp transistors, the emitters of which are connected to the supply voltage line 10 and the bases of which are connected to one another. In addition, the interconnected bases are connected to the collector of the control transistor 18 and to a connection of a resistor 19 which is also part of the power bank and which is connected to ground 8 with its second connection. Connected in the same way as the current source transistors 14 to 17, the current bank can comprise further current source transistors 20, 21 which, in another circuit arrangement 22 symbolized by a dashed line, serve to supply constant currents which are in fixed correlation to those of the current source transistors 14 to 17 DC currents are available.

In der dargestellten Schaltungsanordnung ist der erste Stromquellentransistor 9 nicht von der Strombank 14 bis 21 umfaßt, sondern ist mit einem eigenen Steuertransistor 23 und einem eigenen Widerstand 24 gegen Masse 8 verbunden. Auch hier ist der Steuertransistor 23 durch Verbindung seiner Basis und seines Kollektors als Diode geschaltet, die Basen des ersten Stromquellentransistors 9 und des Steuertransistors 23 sind miteinander verbunden, und die Reihenschaltung zwischen dem als pnp-Typ ausgebildeten, als Diode geschalteten Steuertransistor 23 und dem Widerstand 24 verbindet die Speisespannungsleitung 10 mit Masse 8. In einer Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels können der Steuertransistor 23 und der Widerstand 24 eingespart und die Basis des ersten Stromquellentransistors 9 mit der Basis des Steuertransistors 18 verbunden werden, so daß auch der erste Stromquellentransistor 9 Teil der Strombank ist.In the circuit arrangement shown, the first current source transistor 9 is not included in the current bank 14 to 21, but is connected to its own control transistor 23 and its own resistor 24 to ground 8. Here too, the control transistor 23 is connected as a diode by connecting its base and its collector, the bases of the first current source transistor 9 and the control transistor 23 are connected to one another, and the series connection between the pnp-type control diode 23 and the resistor 24 connects the supply voltage line 10 to ground 8. In a modification of the illustrated embodiment, the control transistor 23 and the resistor 24 can be saved and the base of the first current source transistor 9 connected to the base of the control transistor 18, so that the first current source transistor 9 is part of the power bank is.

Dem Regelverstärker wird an der Basis des ersten pnp-Transistors 11 des emittergekoppelten Paares von einem Referenzeingang 25, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel identisch mit dem Sollwerteingang ist, eine Referenzspannung für die Einstellung des Istwertes der Spannung am ersten Ausgangsanschluß 4 zugeführt. Dazu ist der Referenzeingang 25 über einen Eingangswiderstand 26 mit der Basis eines eine erste Emitterfolgerstufe bildenden pnp-Transistors 27 verbunden, dessen Emitter mit der Basis des ersten pnp-Transistors 11 des emittergekoppelten Paares des Regelverstärkers und dem Kollektor des vierten Stromquellentransistors 16 der Strombank verbunden ist. Dadurch wird die erste Emitterfolgerstufe 27 von dem vierten Stromquellentransistor 16, der eine der Konstantstromquellen der Strombank bildet, gespeist. Der Kollektor des die erste Emitterfolgerstufe bildenden pnp-Transistors 27 ist mit Masse 8 verbunden. Entsprechend bildet ein pnp-Transistor 28 eine zweite Emitterfolgerstufe. Der die zweite Emitterfolgerstufe bildende Transistor 28 ist mit seinem Emitter an den Kollektor des fünften Stromquellentransistors 17 und die Basis des zweiten pnp-Transistors 12 des emittergekoppelten Paares des Regelverstärkers angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 28 ist ebenfalls mit Masse 8 verbunden. Die Basis des Transistors 28 ist über einen zugehörigen Eingangswiderstand 29 mit dem ersten Ausgangsanschluß 4 verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bildet der erste Ausgangsanschluß 4 zugleich den Istwerteingang des Regelverstärkers; der Deutlichkeit halber ist dieser Istwerteingang in der Figur mit dem Bezugszeichen 30 versehen. Wie die erste Emitterfolgerstufe 27 wird auch die zweite Emitterfolgerstufe 28 aus der Strombank gespeist; über sie (und den Eingangswiderstand 29) wird der Istwert der Spannung am Ausgangsanschluß 4 auf den zweiten Transistor 12 des emittergekoppelten Paares geleitet.At the base of the first pnp transistor 11 of the emitter-coupled pair, the control amplifier receives a reference voltage for a reference input 25, which in the present exemplary embodiment is identical to the setpoint input the setting of the actual value of the voltage at the first output terminal 4 is supplied. For this purpose, the reference input 25 is connected via an input resistor 26 to the base of a pnp transistor 27 forming a first emitter follower stage, the emitter of which is connected to the base of the first pnp transistor 11 of the emitter-coupled pair of the control amplifier and the collector of the fourth current source transistor 16 of the current bank . As a result, the first emitter follower stage 27 is fed by the fourth current source transistor 16, which forms one of the constant current sources of the current bank. The collector of the pnp transistor 27 forming the first emitter follower stage is connected to ground 8. Correspondingly, a pnp transistor 28 forms a second emitter follower stage. The transistor 28 forming the second emitter follower stage is connected with its emitter to the collector of the fifth current source transistor 17 and the base of the second pnp transistor 12 of the emitter-coupled pair of the control amplifier. The collector of transistor 28 is also connected to ground 8. The base of transistor 28 is connected to first output terminal 4 via an associated input resistor 29. In the present exemplary embodiment, the first output connection 4 also forms the actual value input of the control amplifier; For the sake of clarity, this actual value input is provided with the reference symbol 30 in the figure. Like the first emitter follower stage 27, the second emitter follower stage 28 is also fed from the power bank; The actual value of the voltage at the output terminal 4 is passed via it (and the input resistor 29) to the second transistor 12 of the emitter-coupled pair.

Der Regelverstärker enthält außerdem eine Stromverknüpfungsstufe, durch die die von den Transistoren 11, 12 des emittergekoppelten Paares geführten Ströme zu einem Ausgangsstrom verknüpft werden, der der Basis des npn-Transistors 1 der Darlington-Schaltung, d.h. dem Steuereingang des Halbleiterbauelementes des Parallelreglers, zugeführt wird. Diese Stromverknüpfungsstufe umfaßt einen Stromspiegel aus zwei npn-Transistoren 31, 32 deren Basen miteinander und deren Emitter mit Masse 8 verbunden sind. Der Kollektor des ersten npn-Transistors 31 des Stromspiegels ist mit dem Kollektor des zweiten pnp-Transistors 12 des emittergekoppelten Paares des Regelverstärkers verbunden. Durch eine Verbindung zwischen Basis und Kollektor ist der erste npn-Transistor 31 des Stromspiegels als dessen Eingang geschaltet. Der Kollektor des zweiten npn-Transistors 32 des Stromspiegels bildet dessen Ausgang und ist mit dem Kollektor des ersten pnp-Transistors 11 des emittergekoppelten Paares verbunden. An diesen Verbindungspunkt ist außerdem ein Ausgangswiderstand 33 angeschlossen, über den die Stromverknüpfungsstufe in der genannten Weise mit der Basis des Transistors 1 verbunden ist.The control amplifier also contains a current combination stage, through which the currents carried by the transistors 11, 12 of the emitter-coupled pair are combined to form an output current which is fed to the base of the npn transistor 1 of the Darlington circuit, that is to say the control input of the semiconductor component of the parallel regulator . This current combination stage comprises a current mirror composed of two npn transistors 31, 32 whose bases are connected to one another and whose emitters are connected to ground 8. The collector of the first NPN transistor 31 of the current mirror is connected to the collector of the second pnp transistor 12 of the emitter-coupled pair of the control amplifier. The first NPN transistor 31 of the current mirror is connected as its input by a connection between the base and the collector. The collector of the second NPN transistor 32 of the current mirror forms its output and is connected to the collector of the first PNP transistor 11 of the emitter-coupled pair. An output resistor 33 is also connected to this connection point, via which the current combination stage is connected to the base of the transistor 1 in the manner mentioned.

Durch den Stromspiegel 31, 32 der Stromverknüpfungsstufe 31 bis 33 wird der Kollektorstrom des zweiten pnp-Transistors 12 des emittergekoppelten Paares mit dem Kollektorstrom des ersten pnp-Transistors 11 zusammengeführt, so daß im Ausgangswiderstand 33 die Summe dieser Ströme fließt, in welche Summe allerdings die Ströme mit unterschiedlichen Vorzeichen eingehen. Für den Fall, daß die Spannungen am Sollwerteingang (Referenzeingang) 25 und am Istwerteingang 30 übereinstimmen, werden auch die Basen der Transistoren 11, 12 des emittergekoppelten Paares mit übereinstimmenden Spannungen beaufschlagt. Die Kollektorströme dieser Transistoren sind dann gleich, der Ausgangswiderstand 33 wird stromlos, wodurch die Darlington-Schaltung 1, 2 in den gesperrten Zustand übergeht. Steigt die Spannung am Istwerteingang 30 über den Wert der Spannung am Sollwerteingang 25 an, fließt im Kollektor des ersten pnp-Transistors 11 des emittergekoppelten Paares ein größerer Strom als im Kollektor des zweiten pnp-Transistors 12. Die Differenz dieser Ströme wird über den Ausgangswider stand 33 der Basis des npn-Transistors 1 der Darlington-Schaltung zugeführt. Diese wird dadurch leitend und verringert die Spannung am Istwerteingang 30. Auf diese Weise wird die Spannung am ersten Ausgangsanschluß 4 konstant gehalten.Through the current mirror 31, 32 of the current combination stage 31 to 33, the collector current of the second pnp transistor 12 of the emitter-coupled pair is brought together with the collector current of the first pnp transistor 11, so that the sum of these currents flows in the output resistor 33, but in which sum the Incoming currents with different signs. In the event that the voltages at the setpoint input (reference input) 25 and at the actual value input 30 match, the bases of the transistors 11, 12 of the emitter-coupled pair are also subjected to corresponding voltages. The collector currents of these transistors are then the same, the output resistor 33 is de-energized, as a result of which the Darlington circuit 1, 2 changes to the blocked state. If the voltage at the actual value input 30 rises above the value of the voltage at the setpoint input 25, a larger current flows in the collector of the first pnp transistor 11 of the emitter-coupled pair than in the collector of the second pnp transistor 12. The difference between these currents is determined by the output resistance 33 fed to the base of the NPN transistor 1 of the Darlington circuit. This makes it conductive and reduces the voltage at the actual value input 30. In this way, the voltage at the first output terminal 4 is kept constant.

Der Parallelregler der dargestellten Schaltungsanordnung kann durch einen Schalttransistor 34 abgeschaltet, d.h. in einen unwirksamen Zustand überführt werden, in dem das Halbleiterbauelement aus den Transistoren 1, 2 unabhängig von der Spannung am Istwerteingang 30 gesperrt bleibt. Um diesen Zustand zu erreichen, wird dem Schalttransistor 34 über einen Schalteingang 35 eine Schaltspannung zugeführt. Der Schalteingang 35 ist mit der Basis des Schalttransistors 34 verbunden. Die Schaltspannung überführt den Schalttransistor 34 in seinen leitenden Zustand. Dadurch wird der Strom im Ausgangswiderstand 33 unmittelbar nach Masse 8 abgeleitet, die Darlington-Schaltung bleibt gesperrt. Über den ersten Stromquellentransistor 9 stellt sich dann am ersten Ausgangsanschluß 4 die Spannung ein, die an der Speisespannungsleitung 10 anliegt. Wird dagegen die Zufuhr der Schaltspannung am Schalteingang 35 unterbrochen bzw. dort eine niedrige Schaltspannung angelegt (d.h. der Schalteingang 35 mit Masse 8 verbunden), sperrt der Schalttransistor 34, und der Parallelregler nach der Figur ist wirksam.The parallel regulator of the circuit arrangement shown can be switched off by a switching transistor 34, that is to say can be converted into an inactive state which the semiconductor component from the transistors 1, 2 remains blocked regardless of the voltage at the actual value input 30. In order to achieve this state, the switching transistor 34 is supplied with a switching voltage via a switching input 35. The switching input 35 is connected to the base of the switching transistor 34. The switching voltage converts the switching transistor 34 into its conductive state. As a result, the current in the output resistor 33 is derived directly to ground 8, the Darlington circuit remains blocked. The voltage which is present on the supply voltage line 10 is then set at the first output terminal 4 via the first current source transistor 9. If, on the other hand, the supply of the switching voltage at the switching input 35 is interrupted or a low switching voltage is applied there (ie the switching input 35 is connected to ground 8), the switching transistor 34 blocks and the parallel regulator according to the figure is effective.

Im Ausführungsbeispiel der Figur ist außerdem zwischen dem Istwerteingang 30 und der Verbindung zwischen dem Ausgangswiderstand 33, der Basis des Transistors 1 und dem Kollektor des Schalttransistors 34 ein Kondensator 36 eingefügt, der eine Stabilisierung der Kollektor-Basis-Spannung des Transistors 1 der Darlington-Schaltung bewirkt. Außerdem erzeugt der Kondensator 36 eine Mitkopplung des Istwerteingang 30 beim Schalten des Parallelreglers durch den Schalttransistor 34, wodurch die Umschaltvorgänge in den wirksamen bzw. unwirksamen Zustand des Parallelreglers beschleunigt werden sollen. Allerdings ist der Dimensionierung des Kondensators 36 insbesondere bei einem integrierten Aufbau des Parallelreglers auf einem Halbleiterkörper eine enge Grenze gesetzt, und die bei jeder Änderung der Schaltspannung am Schalteingang 35 folgende Umladung des Kondensators 36 über die Stromquellentransistoren der Strombank - und auch den ersten Stromquellentransistor 9 - nimmt aufgrund der festgelegten Ströme dieser Stromquellentransistoren eine unverhältnismäßig große Zeitspanne in Anspruch.In the exemplary embodiment of the figure, a capacitor 36 is also inserted between the actual value input 30 and the connection between the output resistor 33, the base of the transistor 1 and the collector of the switching transistor 34, said capacitor 36 stabilizing the collector-base voltage of the transistor 1 of the Darlington circuit causes. In addition, the capacitor 36 generates a positive feedback of the actual value input 30 when the parallel regulator is switched by the switching transistor 34, as a result of which the switchover processes to the effective or ineffective state of the parallel regulator are to be accelerated. However, the dimensioning of the capacitor 36 is particularly limited in the case of an integrated structure of the parallel regulator on a semiconductor body, and the subsequent recharging of the capacitor 36 via the current source transistors of the current bank - and also the first current source transistor 9 - each time the switching voltage at the switching input 35 changes. takes a disproportionate amount of time due to the specified currents of these current source transistors.

Eine entscheidende Beschleunigung dieser Umladevorgänge wie auch des gesamten Umschaltens des Parallelreglers, insbesondere bei dessen Inbetriebnahme, d.h. beim Umschalten des Schalttransistors 34 in seinen gesperrten Zustand, wird nun erfindungsgemäß durch Einfügen einer Vorstromstufe 37 erreicht. Im Ausführungsbeispiel der Figur besteht die Vorstromstufe 37 aus einem als Diode geschalteten npn-Transistor, dessen Kollektor (und Basis) mit dem Kollektor des fünften Stromquellentransistors 17 und dessen Emitter mit dem Emitter des ersten pnp-Transistors 11 des emittergekoppelten Paares verbunden ist. Die Vorstromstufe 37 bildet somit eine Diodenanordnung, die in Flußrichtung von der Konstantstromquelle 17 der mit dem Istwerteingang 30 verbundenen Emitterfolgerstufe 28 an den Emitter des vom Sollwerteingang 25 gesteuerten Transistors 11 des emittergekoppelten Paares geführt ist.A decisive acceleration of these recharging processes as well as the entire switchover of the parallel controller, especially when it is commissioned, i.e. when switching the switching transistor 34 into its blocked state, is now achieved according to the invention by inserting a bias current stage 37. In the exemplary embodiment of the figure, the pre-current stage 37 consists of an npn transistor connected as a diode, the collector (and base) of which is connected to the collector of the fifth current source transistor 17 and the emitter of which is connected to the emitter of the first pnp transistor 11 of the emitter-coupled pair. The bias current stage 37 thus forms a diode arrangement which is guided in the flow direction from the constant current source 17 of the emitter follower stage 28 connected to the actual value input 30 to the emitter of the transistor 11 of the emitter-coupled pair controlled by the setpoint input 25.

Die Vorstromstufe 37 wird leitend, wenn der Kollektor des fünften Stromquellentransistors 17 eine um das Doppelte der Basis-Emitter-Flußspannung eines Transistors höhere Spannung führt als der Kollektor des vierten Stromquellentransistors 16, oder anders ausgedrückt: Die Spannung an der Basis des vom Istwerteingang 30 gesteuerten Transistors 12 ist um das Doppelte der Flußspannung höher als die Spannung an der Basis des vom Sollwerteingang 25 gesteuerten Transistors 11. Da in diesem Betriebszustand die Emitterfolgerstufen 27, 28 von den zugehörigen Stromquellentransistoren 16, 17 noch mit Gleichströmen gespeist werden, steht die beschriebene Spannungsdifferenz auch zwischen dem Istwerteingang 30 und dem Sollwerteingang 25 an. Bei Überschreiten dieser durch die Auslegung der Vorstromstufe 37 vorgebbaren Differenz - sie kann durch Reihenschaltung mehrerer als Dioden verbundener Transistoren variiert werden - beginnt der Vorstrom durch die Vorstromstufe 37 zu fließen. Dadurch wird der Kollektorstrom des ersten pnp-Transistors 11 erhöht, derjenige des zweiten pnp-Transistors 12 verringert. Der Vorstrom erhöht damit den Strom durch den Ausgangswiderstand 33, wodurch die Darlington-Schaltung 1, 2 verstärkt in Richtung auf ihren leitenden Zustand ausgesteuert wird. Bei umgekehrtem Ablauf, d.h. bei Inbetriebnahme des Parallelreglers durch Sperren des Schalttransistors 34 fließt - ausgehend von einer hohen Spannung am Istwerteingang 30 - der Vorstrom so lange, bis die Spannung am Istwerteingang 30 nur noch um das Doppelte der Flußspannung der Transistoren größer ist als die Spannung am Sollwerteingang 25. Somit wird der Vorstrom unterbrochen, wenn sich der Istwert (Spannung am Istwerteingang 30) dem Sollwert (Spannung am Sollwerteingang 25) nähert. Der Einschwingvorgang des Parallelreglers wird somit im ersten Augenblick durch den Vorstrom beschleunigt, bei Annäherung an den eingeschwungenen Zustand wird dieser Beschleunigungsvorgang jedoch gezielt so beendet, daß der Parallelregler ohne Überschwingvorgänge in seinen linearen Arbeitsbereich übergeht.The bias current stage 37 becomes conductive when the collector of the fifth current source transistor 17 carries a voltage which is twice the base-emitter forward voltage of a transistor than the collector of the fourth current source transistor 16, or in other words: the voltage at the base of that controlled by the actual value input 30 Transistor 12 is twice the forward voltage higher than the voltage at the base of transistor 11 controlled by setpoint input 25. In this operating state, emitter follower stages 27, 28 are still supplied with direct currents by associated current source transistors 16, 17, the voltage difference described also stands between the actual value input 30 and the setpoint input 25. If this difference which can be predetermined by the design of the bias current stage 37 is exceeded - it can be varied by connecting a plurality of transistors connected as diodes in series - the bias current begins to flow through the bias current stage 37. As a result, the collector current of the first pnp transistor 11 is increased, that of the second pnp transistor 12 is reduced. The bias current thus increases the current through the output resistor 33, as a result of which the Darlington circuit 1, 2 is steered in the direction of its conductive state. With the reverse sequence, ie with commissioning of the parallel regulator by blocking the switching transistor 34 - starting from a high voltage at the actual value input 30 - the bias current flows until the voltage at the actual value input 30 is only twice the forward voltage of the transistors greater than the voltage at the setpoint input 25 Bias current interrupted when the actual value (voltage at actual value input 30) approaches the target value (voltage at target value input 25). The transient response of the parallel controller is thus accelerated by the bias current at first, but when the steady state is approached, this acceleration process is specifically ended so that the parallel controller passes into its linear working range without overshoots.

Im unwirksamen Zustand des Parallelreglers, in dem der Schalttransistor 34 leitend ist, wird der Vorstrom aus der Vorstromstufe 37 über den ersten pnp-Transistor 11, den Ausgangswiderstand 33 und den Schalttransistor 34 nach Masse 8 abgeleitet. Er hat somit einerseits keinen Einfluß auf die Steuerung der Darlington-Schaltung 1, 2; andererseits besteht, da auch der pnp-Transistor 27 der ersten Emitterfolgerstufe weiterhin leitend ist, eine feste Kopplung zwischen den Spannungen am Kollektor des fünften Stromquellentransistors 17 einerseits und am Referenzeingang (Sollwerteingang) 25 andererseits. Die Spannung am Kollektor des fünften Stromquellentransistors 17 wird auf einen Wert geklemmt, der um das Dreifache der Flußspannung der Transistoren höher ist als die Referenzspannung am Referenzeingang 25. Mit der Verhinderung eines weiteren Spannungsanstiegs am Kollektor des fünften Stromquellentransistors 17 wird auch eine Sättigung der Strombank 14 bis 21 vermieden. Damit bleibt die Strombank auch bei unwirksam geschaltetem Parallelregler insoweit funktionsfähig, als von den weiteren Stromquellentransistoren 20, 21 abgegebene Gleichströme durch das Umschalten des Parallelreglers nicht beeinflußt werden. In gleicher Weise wirkt die Vorstromstufe 37 über die Basis-Emitter-Strecke des zweiten pnp-Transistors 12 auch einer Sättigung des dritten Stromquellentransistors 15 entgegen, dessen Kollektor in entsprechender Weise auf einen Wert geklemmt wird, der maximal um das Vierfache der Fluß spannung der Transistoren höher ist als die Referenzspannung.In the inactive state of the parallel regulator, in which the switching transistor 34 is conductive, the bias current is derived from the bias current stage 37 via the first pnp transistor 11, the output resistor 33 and the switching transistor 34 to ground 8. Thus, on the one hand, it has no influence on the control of the Darlington circuit 1, 2; on the other hand, since the pnp transistor 27 of the first emitter follower stage continues to be conductive, there is a fixed coupling between the voltages at the collector of the fifth current source transistor 17 on the one hand and at the reference input (setpoint input) 25 on the other. The voltage at the collector of the fifth current source transistor 17 is clamped to a value which is three times the forward voltage of the transistors higher than the reference voltage at the reference input 25. With the prevention of a further rise in voltage at the collector of the fifth current source transistor 17, the current bank 14 becomes saturated avoided until 21. The current bank thus remains functional even when the parallel regulator is inactive to the extent that direct currents emitted by the further current source transistors 20, 21 are not influenced by the switching of the parallel regulator. In the same way, the bias current stage 37 counteracts saturation of the third current source transistor 15 via the base-emitter path of the second pnp transistor 12, the collector of which in a corresponding manner Is clamped to a value that is at most four times the forward voltage of the transistors higher than the reference voltage.

Claims (6)

Geregelte Versorgungsspannungsquelle, enthaltend einen Parallelregler mit einem steuerbaren Halbleiterbauelement, dessen Laststrecke zwischen Ausgangsanschlüssen der Versorgungsspannungsquelle angeordnet ist und dessen Steuereingang mit einem Ausgang einer Steuereinrichtung verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung einen Referenzeingang zum Zuführen einer Referenzspannung aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung einen aus einer Strombank mit wenigstens einer Konstantstromquelle gespeisten Regelverstärker aufweist, dem an einem Istwerteingang die Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen der Versorgungsspannungsquelle und an einem Sollwerteingang die Referenzspannung vom Referenzeingang der Steuereinrichtung zugeführt wird, daß ein Ausgang des Regelverstärkers den Ausgang der Steuereinrichtung bildet und daß die Steuereinrichtung ein Vorstromstufe umfaßt, die in Abhängigkeit von der Differenz der Spannungen am Istwerteingang und am Sollwerteingang des Regelverstärkers diesem einen Vorstrom zuführt, der wenigstens teilweise über den Ausgang der Steuereinrichtung dem Steuereingang des Halbleiterbauelements zugeführt wird.Regulated supply voltage source, comprising a parallel regulator with a controllable semiconductor component, the load path of which is arranged between output connections of the supply voltage source and the control input of which is connected to an output of a control device, the control device having a reference input for supplying a reference voltage, characterized in that
that the control device has a control amplifier fed from a current bank with at least one constant current source, to which the voltage between the output terminals of the supply voltage source is fed at an actual value input and the reference voltage from the reference input of the control device is fed to a setpoint input, that an output of the control amplifier forms the output of the control device and that the control device comprises a bias current stage which, depending on the difference in the voltages at the actual value input and at the setpoint input of the control amplifier, supplies it with a bias current which is at least partially fed to the control input of the semiconductor component via the output of the control device. Geregelte Versorgungsspannungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorstromstufe den Vorstrom liefert, wenn die Spannung am Istwerteingang diejenige am Sollwerteingang um einen vorgegebenen Differenzbetrag übersteigt.Regulated supply voltage source according to claim 1, characterized in that
that the pre-current stage supplies the pre-current when the voltage at the actual value input exceeds that at the setpoint input by a predetermined difference. Geregelte Versorgungsspannungsquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorstromstufe aus einer der Konstantstromquellen der Strombank gespeist wird.Regulated supply voltage source according to claim 1 or 2, characterized in that
that the pre-current stage is fed from one of the current bank's constant current sources. Geregelte Versorgungsspannungsquelle nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Regelverstärker ein emittergekoppeltes von wenigstens einer der Konstantstromquellen der Strombank gespeistes Paar von Transistoren aufweist, deren einer vom Istwerteingang und deren anderer vom Sollwerteingang gesteuert wird, sowie eine Stromverknüpfungsstufe, durch die die Summe der von den Transistoren geführten Ströme dem Ausgang der Steuereinrichtung zugeführt wird.Regulated supply voltage source according to claim 1, 2 or 3, characterized in that
that the control amplifier has an emitter-coupled pair of transistors fed by at least one of the constant current sources of the current bank, one of which is controlled by the actual value input and the other by the setpoint input, and a current combination stage through which the sum of the currents carried by the transistors is fed to the output of the control device . Geregelte Versorgungsspannungsquelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Regelverstärker zu jedem der Transistoren des emittergekoppelten Paares eine von je einer der Konstantstromquellen der Strombank gespeiste Emitterfolgerstufe umfaßt, über die der Istwerteingang und der Sollwerteingang mit den von ihnen gesteuerten Transistoren des emittergekoppelten Paares verbunden sind, und daß die Vorstromstufe eine Diodenanordnung umfaßt, die in Flußrichtung von der Konstantstromquelle der mit dem Istwerteingang verbundenen Emitterfolgerstufe an den Emitter desjenigen der Transistoren des emittergekoppelten Paares geführt ist, der vom Sollwerteingang gesteuert wird.Regulated supply voltage source according to claim 4, characterized in that
that the control amplifier for each of the transistors of the emitter-coupled pair comprises an emitter follower stage fed by one of the constant current sources of the current bank, via which the actual value input and the setpoint input are connected to the transistors of the emitter-coupled pair that they control, and that the bias current stage comprises a diode arrangement which is conducted in the direction of flow from the constant current source of the emitter follower stage connected to the actual value input to the emitter of that of the transistors of the emitter-coupled pair which is controlled by the setpoint input. Geregelte Versorgungsspannungsquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strombank weitere Konstantstromquellen umfaßt zum Speisen weiterer Baugruppen, insbesondere weiterer Steuereinrichtungen für weitere geregelte Versorgungsspannunsquellen.Regulated supply voltage source according to one of the preceding claims, characterized in that
that the power bank comprises further constant current sources for feeding further assemblies, in particular further control devices for further regulated supply voltage sources.
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