DE1129221B - Regulator for electrical power supply arrangements - Google Patents

Description

Regler für elektrische Energieversorgungsanordnungen Die Erfindung betrifft einen Regler für eine Energieversorgungseinrichtung mit einem Gleichstromgenerator, der eine durch die Spannung des mit dem Generator verbundenen Ausgangskreises gespeiste Gleichstromerregerwicklung aufweist, deren Erregerstrom in Abhängigkeit von Ausgangsspannung und Ausgangsstrom des Generators veränderlich ist und bei dem zwischen den Ausgangsleitungen der Belastungskreis angeschlossen ist.Regulators for electrical power supply arrangements The invention relates to a controller for an energy supply device with a direct current generator, the one fed by the voltage of the output circuit connected to the generator Has DC excitation winding, the excitation current of which depends on the output voltage and output current of the generator is variable and between the output lines the load circuit is connected.

Insbesondere betrifft die Erfindung einen Spannungs- und Stromregler für den Gleichstromgenerator von Kraftfahrzeugen, dessen Drehzahl sich in weitem Bereich ändert und vom Betrieb des Kraftfahrzeuges abhängig ist.In particular, the invention relates to a voltage and current regulator for the direct current generator of motor vehicles, the speed of which is far Area changes and is dependent on the operation of the motor vehicle.

Derartige Spannungs- und Stromregler sind bisher vorzugsweise als mechanische Regler, z. B. nach Art eines Kohledruckreglers oder eines Zerhackers, ausgeführt worden. Die in diesen Geräten vorhandenen mechanisch sich bewegenden Teile bilden eine Quelle von Störungen und sind dem Verschleiß unterworfen. Bei den Reglern nach Art eines Zerhackers geben die mechanischen Kontakte durch Abbrand, oder gegenseitiges Verschweißen Anlaß zu Fehlern und unbefriedigendem Arbeiten.Such voltage and current regulators are so far preferably as mechanical regulators, e.g. B. in the manner of a coal pressure regulator or a chopper, been executed. The mechanically moving ones present in these devices Parts are a source of failure and are subject to wear and tear. at the regulators in the manner of a chopper give the mechanical contacts by burning, or mutual welding gives rise to errors and unsatisfactory work.

Die für den Betrieb der Anlage, besonders bei einem Kraftfahrzeug, gewünschte Verbesserung der Betriebssicherheit legt es nahe, mechanische Regler durch solche mit ruhenden, elektronischen Elementen zu ersetzen. Zur Regelung von Gleichstromgeneratoren auf einen bestimmten Wert der Ausgangsspannung oder des Belastungsstromes sind Schaltungen bekannt, wobei der Erregerstrom des Gleichstromgenerators mittels steuerbarer Elektronenröhren so beeinflußt wird, daß eine Abweichung des Stromes oder der Spannung von einem vorgegebenen Sollwert ausgeglichen wird.For the operation of the system, especially in the case of a motor vehicle, Desired improvement in operational safety suggests mechanical regulators to be replaced by ones with dormant, electronic elements. To regulate DC generators to a certain value of the output voltage or the load current Circuits are known, the excitation current of the direct current generator by means of Controllable electron tubes is influenced so that a deviation in the current or the voltage is compensated for by a specified target value.

Ein Nachteil dieser bekannten Regler mit Elektronenröhren besteht darin, daß die Spannung des Generators zur Speisung des Anodenkreises dieser Röhre, in dem sich in Reihenschaltung die Erregerwicklung als Nebenschlußwicklung befindet, meistens nicht ausreicht, da der Betrieb der Röhre eine ziemlich hohe Anodenspannung benötigt.There is a disadvantage of this known regulator with electron tubes in that the voltage of the generator to feed the anode circuit of this tube, in which the field winding is connected in series as a shunt winding, mostly not enough, since the operation of the tube has a fairly high anode voltage needed.

Um diese Schwierigkeit zu umgehen, hat man vorgeschlagen, den Strom für die Erregerwicklung aus einer fremden Stromquelle mit hinreichend hoher Spannung zum Betrieb der Elektronenröhre zu entnehmen. Nachteilig ist hierbei, daß meist mehrere Röhren parallel geschaltet werden müssen und die Wicklung mit einer hohen Windungszahl besonders auszulegen ist.In order to get around this difficulty, it has been suggested to use electricity for the excitation winding from an external power source with a sufficiently high voltage refer to the operation of the electron tube. The disadvantage here is that mostly several tubes must be connected in parallel and the winding with a high Number of turns is to be interpreted specially.

Bei einer anderen bekannten Schaltung, die weniger aufwendig ist, wird der Strom der Erregerwicklung teils von dem zu regelnden Generator, teils von einer fremden Stromquelle mit einer höheren Spannung als die der Erregerwicklung geliefert, wobei die Elektronenröhre nur in denjenigen Stromkreis geschaltet ist, der von der fremden Stromquelle gespeist wird. Hier genügt eine Elektronenröhre mit geringer Leistung. Eine andere bekannte Schaltung verwendet zwei Nebenschlußerregerwicklungen, wobei eine, die nur zur Feinregelung dient, in Reihe mit einer Elektronenröhre geschaltet ist und von dieser gesteuert wird.In another known circuit, which is less complex, the current of the excitation winding is partly from the generator to be controlled, partly from an external power source with a higher voltage than that of the field winding delivered, whereby the electron tube is only connected to that circuit, which is fed by the external power source. An electron tube is sufficient here with low power. Another known circuit uses two shunt excitation windings, whereby one, which is only used for fine control, is connected in series with an electron tube is and is controlled by it.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine einfache und betriebssichere Schaltung für einen Spannungs- und Stromregler zu schaffen, die besonders für die Regelung von Gleichstromgeneratoren auf Kraftfahrzeugen geeignet ist.The invention has set itself the task of a simple and reliable To create a circuit for a voltage and current regulator, especially for the Control of direct current generators on motor vehicles is suitable.

Nach der Erfindung ist in Reihe mit der Nebenschlußerregerwicklung ein Transistor geschaltet und mit einem Paar von Zenerdioden verbunden, von denen die erste auf die Spannung zwischen den Ausgangsleitungen und die zweite auf den Strom in einer der Ausgangsleitungen anspricht, um so die Leitfähigkeit des Transistors zu steuern.According to the invention is in series with the shunt exciter winding a transistor switched and connected to a pair of zener diodes, one of which the first to the voltage between the output lines and the second to the Current in one of the output lines responds to the conductivity of the transistor to control.

Die Verwendung von halbleitenden Bauelementen, so eines Transistors zur Steuerung des Erregerstromes und von Zenerdioden zur Bildung der Sollwerte für die zu regelnde Spannung oder den zu regelnden Strom, schafft eine robuste und wenig störanfällige Konstruktion, die für Anlagen mit starken Vibrationen, wie Kraftfahrzeuggeneratoren, besonders geeignet ist. Die Schaltung wird sehr einfach, weil der Transistor im Gegensatz zur Elektronenröhre in dem Kraftfahrzeugnetz mit einer Spannung von nur wenigen Volt ohne Hilfsmittel betrieben werden kann und den gesamten Erregerstrom zu steuern vermag. Dieser Regler kann daher auch starke Spannungs-oder Stromänderungen, bedingt durch die in weitem Bereich veränderliche Drehzahl der Antriebsmaschine, ausgleichen.The use of semiconducting components, such as a transistor to control the excitation current and Zener diodes to generate the setpoints for the voltage to be regulated or the current to be regulated creates a robust and little failure-prone construction, which is suitable for systems with strong vibrations, such as motor vehicle generators, is particularly suitable. The circuit becomes very simple because of the transistor in contrast to the electron tube in the motor vehicle network with a voltage of only a few volts can be operated without tools and the entire excitation current able to control. This regulator can therefore also handle strong voltage or current changes, due to the wide range of variable speed of the drive machine, balance.

Die Erfindung, wird im einzelnen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.The invention will be described in detail with reference to the drawings.

Fig.1 ist das Schaltbild eines Strom- und spannungsabhängigen Regelsystems mit Einschluß der Erfindung; Fig. 2 ist das Schaltbild einer abgewandelten Ausführungsform des Regelsystems nach Fig. 1; Fig.3 ist das Schaltbild einer weiteren Ausführungsform des Regelsystems nach Fig. 1.Fig.1 is the circuit diagram of a current and voltage dependent control system including the invention; Fig. 2 is the circuit diagram of a modified embodiment the control system of Figure 1; Fig. 3 is the circuit diagram of a further embodiment of the control system according to FIG. 1.

In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 ist ein Gleichstromgenerator 20 gezeigt, wie er z. B. in einem Automobil verwendet wird und dessen Umdrehungsgeschwindigkeit sich während des normalen Betriebes in weiten Bereichen ändert. Die gezeigte Schaltung steuert die Erregung des Generatorfeldes 22 in Abhängigkeit sowohl von Spannung als auch Strom der positiven Leitung 24 und der negativen Leitung 26, welche an eine Batterie 28 und andere hier nicht gezeigte elektrische Belastungen angeschlossen sind. Um diese Regelung zu bewirken, wird ein Transistor 30 jedesmal dann leitend gemacht, um in die Feldwicklung 22 Strom zu schicken, wenn der Strom in und die Spannung zwischen den Leitungen 24 und 26 geringer sind als ein vorbestimmter Wert, der durch die Einstellung der Widerstände 32 und 34 festgelegt ist.In the drawings and in particular in FIG. 1, a direct current generator 20 is shown as it is, for. B. is used in an automobile and the speed of rotation changes over a wide range during normal operation. The circuit shown controls the excitation of the generator field 22 as a function of both the voltage and the current of the positive line 24 and the negative line 26, which are connected to a battery 28 and other electrical loads not shown here. In order to effect this regulation, a transistor 30 is made conductive in order to send current into the field winding 22 when the current in and the voltage between the lines 24 and 26 are less than a predetermined value which is determined by the setting of the resistors 32 and 34 is fixed.

In Fig. 1 der Zeichnungen sind der veränderbare Widerstand 32 und eine Leistungsdiode 36 mit der hier nicht gezeigten Belastung und der Batterie 28 in Reihe geschaltet. Diese Leistungsdiode 36 dient als oder kann ersetzt werden durch ein übliches Abschaltrelais und ist so geschaltet, daß durch sie . hindurch der Generator 20 der Batterie 28 und der Belastung ohne nennenswerten SpannungsabfallEnergie zuführen kann. Sie wird einem Abschaltrelais vorgezogen, um einen Regler zu schaffen, der keine beweglichen Teile besitzt. Dann, wenn der Generator an seinem Ausgang keine Spannung liefert, wird durch diese Diode verhindert, daß die Batterie 28 dem Generator 20 Energie zuführt.In Fig. 1 of the drawings, the variable resistor 32 and a power diode 36 with the load (not shown here) and the battery 28 connected in series. This power diode 36 serves as or can be replaced by a common cut-off relay and is switched so that by it. through the generator 20 of the battery 28 and the load without any appreciable voltage drop energy can feed. It is preferred to a cut-out relay in order to create a regulator which has no moving parts. Then when the generator is at its output does not provide any voltage, this diode prevents the battery 28 from demolition Generator 20 supplies energy.

Die Feldwicklung 22 des Generators 20 ist mit einem Ende unmittelbar an die Leitung 26 angeschlossen. Das entgegengesetzte Ende ist mit der Kollektorelektrode 38 des Transistors 30 verbunden. Die Emitterelektrode 40 des Transistors 30 ist an die Leitung 24 angeschlossen. Die Basis 42 des Transistors 30 liegt über eine Leitung 44 unmittelbar an der Emitterelektrode 46 eines Transistors 48. Ein Widerstand 50 ist zwischen die Leitungen 44 und 24 geschaltet. Die Kollektorelektrode 52 des Transistors 48 ist über einen Widerstand 54 mit der Leitung 26 verbunden und die Basis 56 des Transistors 48 über eine Leitung 58 mit der Kollektorelektrode 60 eines Transistors 62. Das eine Ende der Leitung 58 steht über einen Widerstand 64 mit der Leitung 26 in Verbindung und das andere Ende derselben über einen Widerstand 66 mit der Leitung 24. Die Emitterelektrode 68 des Transistors 62 ist unmittelbar an Leitung 24 angeschlossen und die Basis 70 über eine Leitung 72, eine Gleichrichtungsdiode 74 sowie eine Leitung 76 an den veränderbaren Abgriff 78 auf dem veränderbaren Widerstand 34. Ein Widerstand 80 liegt zwischen Leitung 72 und Leitung 24 und eine zweite Gleichrichtungsdiode 82 zwischen einem Verbindungspunkt 84 und Leitung 72. Der veränderbare Widerstand 34 ist mit seinem einen Ende über einen Widerstand 85 mit Leitung 26 verbunden und sein anderes Ende über einen Widerstand 88 mit Leitung 24. Die Emitterelektrode 90 des Transistors 92 liegt an der Leitung 24, und die Kollektorelektrode 94 des Transistors 92 liegt am Verbindungspunkt 84. Die Basis 96 des Transistors 92 ist an einem Verbindungspunkt 98 mit der Kollektorelektrode 100 des Transistors 102 verbunden. Zwei Widerstände 104 und 106 sind mit einem Ende mit den Verbindungspunkten 84 bzw. 98 verbunden, während ihre anderen Enden an die Leitung 26 geführt sind. Die Emitterelektrode 108 des Transistors 102 liegt an der Generatorseite des veränderbaren Widerstandes 32, und die Basis 110 ist mit jener Seite des variablen Widerstandes 32 verbunden, die in Richtung der Batterie 28 liegt. Ein Kondensator 112 befindet sich zwischen den Leitungen 76 und 24 und ist in die Schaltung einbezogen, um die Kommutatorwelligkeit des Generators 20 und andere Einschwingvorgänge zu beseitigen. Wäre dieser Kondensator nicht vorhanden, würde der Regler die Neigung haben, auf die jeweils momentan vorliegenden, wellenförmig veränderlichen Ausgangswerte des Generators 20 eher anzusprechen als auf die mittleren oder Gleichstromwerte.One end of the field winding 22 of the generator 20 is connected directly to the line 26. The opposite end is connected to the collector electrode 38 of the transistor 30. The emitter electrode 40 of the transistor 30 is connected to the line 24. The base 42 of the transistor 30 is connected directly to the emitter electrode 46 of a transistor 48 via a line 44. A resistor 50 is connected between the lines 44 and 24 . The collector electrode 52 of the transistor 48 is connected to the line 26 via a resistor 54 and the base 56 of the transistor 48 is connected to the collector electrode 60 of a transistor 62 via a line 58. One end of the line 58 is connected to the line 26 via a resistor 64 in connection and the other end of the same via a resistor 66 to the line 24. The emitter electrode 68 of the transistor 62 is connected directly to the line 24 and the base 70 via a line 72, a rectifying diode 74 and a line 76 to the variable tap 78 the variable resistor 34. A resistor 80 is between line 72 and line 24 and a second rectifying diode 82 between a connection point 84 and line 72. The variable resistor 34 is connected at one end via a resistor 85 to line 26 and the other end via a resistor 88 with line 24. The emitter electrode 90 of the transistor 92 is connected to de r line 24, and the collector electrode 94 of the transistor 92 is connected to the connection point 84. The base 96 of the transistor 92 is connected to the collector electrode 100 of the transistor 102 at a connection point 98. Two resistors 104 and 106 are connected at one end to the connection points 84 and 98, respectively, while their other ends are led to the line 26 . The emitter electrode 108 of the transistor 102 is on the generator side of the variable resistor 32, and the base 110 is connected to that side of the variable resistor 32 which is in the direction of the battery 28 . A capacitor 112 is located between lines 76 and 24 and is included in the circuit to remove generator 20 commutator ripple and other transients. If this capacitor were not present, the controller would have a tendency to respond to the currently present, wave-shaped variable output values of the generator 20 rather than to the mean or direct current values.

Die elektrischen Daten der verschiedenen in dem oben beschriebenen System benutzten Elemente werden jetzt aufgeführt. Diese Werte sind lediglich als Beispiel gedacht und können in Übereinstimmung mit besonderen Erfordernissen geändert werden.The electrical data of the various in the one described above System used items are now listed. These values are only available as Example is intended and can be modified in accordance with special requirements will.

Generatorausgangsspannung .. 12 V Feldwiderstand . . . . . . . . . . . . . . 3 Ohm Widerstand 50 . . . . . . . . ....... 1,5 Ohm Widerstand 54 . . . . . . . . . . . . . . . 10 Ohm Widerstand 64 ... . . . . . ....... 470 Ohm Widerstand 66 .. . . . . . . ....... 150 Ohm Widerstand 80 ... . . . . . ....... 100 Ohm Widerstand 86 . . . . . . . . . . . . . . . 5 Ohm Widerstand 88 . . . . . . . . ....... 33 Ohm Widerstand 104 . . . . . . . . . . . . . . 500 Ohm Widerstand 106 . . . . . . . ....... 500 Ohm Widerstand 32 . . . . . . . . . . etwa 0,0035 Ohm Widerstand 34 . . . . . . . . . . . . . . . 25 Ohm Kondensator 112 . . . . . ....... 100 t,F Dioden 74 und 82 . . . . . . . . . . . IN-200 Die Diodengleichrichter 74 und 82 sind so geschaltet, daß sie unter normalen Bedingungen einen Stromfiuß in Sperrichtung verhindern, und sind von der als Zenerdiode bekannten Art, welche bei Anlegen einer höheren Spannung als jener, für die sie ausgelegt ist, in ihren Sperreigenschaften zusammenbricht, so daß dann auch Strom in Sperrrichtung fließen kann. Wenn jedoch die normale Spannung oder eine geringere wieder angelegt wird, erlangt sie ihre gleichrichtende oder sperrende Wirkung wieder, ohne Schaden genommen zu haben.Generator output voltage .. 12 V field resistance. . . . . . . . . . . . . . 3 ohm resistor 50. . . . . . . . ....... 1.5 ohm resistor 54. . . . . . . . . . . . . . . 10 Ohm resistor 64 .... . . . . ....... 470 Ohm resistor 66 ... . . . . . ....... 150 ohm resistor 80 .... . . . . ....... 100 ohm resistor 86. . . . . . . . . . . . . . . 5 ohm resistor 88. . . . . . . . ....... 33 ohm resistor 104 . . . . . . . . . . . . . . 500 ohm resistor 106. . . . . . . ....... 500 ohm resistor 32. . . . . . . . . . about 0.0035 ohm resistor 34. . . . . . . . . . . . . . . 25 ohm capacitor 112. . . . . ....... 100 t, F diodes 74 and 82. . . . . . . . . . . IN-200 The diode rectifiers 74 and 82 are connected to prevent reverse current flow under normal conditions, and are of the type known as Zener diodes which block their properties when a voltage higher than that for which they are designed collapses, so that current can flow in the reverse direction. However, if the normal voltage or a lower voltage is applied again, it regains its rectifying or blocking effect without being damaged.

Im Betrieb arbeitet das Strom- und Spannungsregelsystem wie folgt, um den Stromfiuß durch die Feldwicklung 22 des Generators 20 zu regeln Wenn der Generator 20 sowohl Gleichstrom wie Gleichspannung in genügendem Maße erzeugt, so daß durch die Diode 36 zur Batterie 28 Strom fließt, dann tritt auch durch den Widerstand 32 Strom hindurch. Wenn durch den Widerstand 32 somit Strom fließt, wird die Basis des Transistors 102 negativ gegenüber dem Emitter und bewirkt, daß der Strom durch dem Widerstand 106 vom Basiskreis des Transistors 92 auf den Kollektorkreis des Transistors 102 umgeleitet wird. Indem diese Umleitung stattfindet, wird der Basisstrom des Transistors 92 reduziert. Da der Kollektorstrom in einem Transistor eine Funktion des Basisstromes ist, und da der Basisstrom des Transistors 92 abnimmt, folgt, daß der Kollektorstrom des Transistors 92 zurückgehen wird und der Strom vom Kollektor des Transistors 92 durch den Widerstand 104 herabgesetzt wird. Dies bedeutet, daß der Strom in Widerstand 104 abnimmt, während der Strom in Widerstand 32 anwächst. Ein solches Abnehmen des im Widerstand 104 fließenden Stromes wirkt sich in einem geringeren Spannungsabfall in diesem Widerstand aus, wodurch das Potential des Verbindungspunktes 84 mehr zur negativen Seite hin verschoben wird.In operation, the current and voltage regulation system operates as follows to regulate the flow of current through the field winding 22 of the generator 20. When the generator 20 generates sufficient DC and DC voltage so that current flows through the diode 36 to the battery 28 then occurs also through the resistor 32 current through. Thus, when current flows through resistor 32, the base of transistor 102 becomes negative with respect to the emitter and causes the current to be diverted through resistor 106 from the base circuit of transistor 92 to the collector circuit of transistor 102. By doing this bypassing, the base current of transistor 92 is reduced. Since the collector current in a transistor is a function of the base current, and since the base current of transistor 92 decreases, it follows that the collector current of transistor 92 will decrease and the current from the collector of transistor 92 through resistor 104 will be decreased. This means that the current in resistor 104 decreases while the current in resistor 32 increases. Such a decrease in the current flowing in the resistor 104 results in a lower voltage drop in this resistor, as a result of which the potential of the connection point 84 is shifted more towards the negative side.

Wenn die Spannung zwischen Leitung 24 und dem Verbindungspunkt 84 über den Zenerwert der Charakteristik der Diode 82 hinaus ansteigt, gestattet die Diode 82 einen Stromfluß durch den Widerstand 80, um die Basis 70 des Transistors 62 leitend werden zu lassen. Wenn der Transistor 62 leitend ist, steuert er die Wirkung der Transistoren 30 und 48, wie weiter unten beschrieben wird. Dadurch wird der Stromfluß durch die Feldwicklung 22 geändert, um die Ausgangsleistung des Generators 20 in Abhängigkeit von dem durch den variablen Widerstand 32 fließenden Strom zu regeln.When the voltage between line 24 and junction 84 rises above the zener value of the characteristic of diode 82, diode 82 allows current to flow through resistor 80 to cause base 70 of transistor 62 to conduct. When transistor 62 is conductive, it controls the operation of transistors 30 and 48, as will be described below. This changes the current flow through the field winding 22 in order to regulate the output power of the generator 20 in accordance with the current flowing through the variable resistor 32.

Die Steuerung des Basisstromes des Transistors 62 bestimmt sich durch den Stromfluß durch die Zenerdioden 82 oder 74. Wenn diese Dioden 82 oder 74 nichtleitend sind, wird durch den Basiskreis des Transistors 62 kein Strom fließen. Die Zenerdiode 82 wird in Abhängigkeit vom Stromfluß durch den Widerstand 32 leitend gemacht, wie oben ausgeführt. Wenn die Ausgangsspannung des Generators 20 über einen vorbestimmten Wert, der durch die Einstellung des Abgriffs 78 festgelegt ist, hinausgeht, wird die an der Zenerdiode 74 liegende Spannung den Zenerwert der Diodencharakteristik überschreiten, und die Diode 74 wird leitend werden. Die Einstellung des Abgriffs 78 auf dem Widerstand 34 beeinflußt den Leitfähigkeitszustand der Diode 74. Je größer der Teil des Widerstandes 34 ist, der dem Widerstand 88 je nach der Stellung des Abgriffs 78 hinzugefügt ist, desto größer ist der Prozentsatz der Spannung zwischen den Leitungen 24 und 26, der an der Diode 74 liegt. Wenn also der Diode 74 eine vorbestimmte Spannung aufgedrückt wird, wird am Ausgang des Generators 20 eine geringere Spannung auftreten.The control of the base current of the transistor 62 is determined by the current flow through the Zener diodes 82 or 74. If these diodes 82 or 74 are non-conductive, no current will flow through the base circuit of the transistor 62. The Zener diode 82 is made conductive as a function of the current flow through the resistor 32, as stated above. If the output voltage of the generator 20 exceeds a predetermined value which is determined by the setting of the tap 78 , the voltage applied to the Zener diode 74 will exceed the Zener value of the diode characteristic, and the diode 74 will become conductive. The setting of the tap 78 on the resistor 34 affects the conductivity state of the diode 74. The greater the portion of the resistor 34 that is added to the resistor 88 depending on the position of the tap 78, the greater the percentage of the voltage between the lines 24 and 26, which is connected to diode 74. Thus, if the diode 74 is impressed with a predetermined voltage, a lower voltage will appear at the output of the generator 20.

Der Transistor 48 ist in die Schaltung einbezogen, um die Gesamtverstärkung ohne gleichzeitig auftretende Phasenumkehr zu vergrößern. Wie in der Schaltungsanordnung der bisher besprochenen Transistoren augenscheinlich ist, zieht ein Anwachsen des Stromes in der einen Stufe eine entgegengesetzte Änderung oder Abnahme des Stromes im nächsten Transistor nach sich. Um eine genügende Verstärkung im Sparmungsteil zu erreichen, ist ein dreistufiger Transistorverstärker wünschenswert. Wenn man die gezeigte Schaltung verwendet, arbeiten die Transistoren 30 und 48 in gleicher Richtung und kehren die Phase nicht um. Wenn die Zenerdiode 74 oder 82 leitend wird, wird der Basiskreis des Transistors 62 ebenfalls leitend, und der Kollektorkreis des Transistors 62 wird Strom durch den Widerstand 64 führen. Dies hat eine Abnahme des Basisstromes im Transistor 48 zur Folge. Der Strom in dem Kollektor des Transistors 48 ist gleich a mal der Basisstromänderung. Demgemäß ist der durch den Emitter des Transistors 48 fließende Strom gleich (a+ l) mal der Basisstromänderung des Transistors 48. Dieser Emitterstrom fließt entweder durch den Widerstand 50 oder durch Basis und Emitter des Transistors 30. Der Basis-Emitter-Widerstand des Transistors 30 ist, verglichen mit dem Widerstandswert des Widerstandes 50, relativ gering. Aus diesem Grunde steht die Stromänderung von (a+ l) mal der Basisstromänderung des Transistors 48 als Basisstrom in Transistor 30 zur Verfügung. Da der Basisstrom um diesen Betrag herabgesetzt wird, wird der Strom durch die Feldwicklung 22, welcher der Kollektorstrom des Transistors 30 ist, beträchtlich vermindert.The transistor 48 is included in the circuit to increase the overall gain without concurrent phase inversion. As is evident in the circuit arrangement of the transistors discussed so far, an increase in the current in one stage entails an opposite change or decrease in the current in the next transistor. In order to achieve a sufficient gain in the savings part, a three-stage transistor amplifier is desirable. Using the circuit shown, transistors 30 and 48 operate in the same direction and do not reverse phase. When the zener diode 74 or 82 becomes conductive, the base circuit of transistor 62 will also conduct, and the collector circuit of transistor 62 will conduct current through resistor 64. This results in a decrease in the base current in transistor 48. The current in the collector of transistor 48 is equal to a times the change in base current. Accordingly, the current flowing through the emitter of transistor 48 is equal to (a + 1) times the change in the base current of transistor 48. This emitter current flows either through resistor 50 or through the base and emitter of transistor 30. The base-emitter resistance of transistor 30 is , compared to the resistance of resistor 50, relatively low. For this reason, the change in current of (a + 1) times the change in the base current of transistor 48 is available as base current in transistor 30. Since the base current is reduced by this amount, the current through the field winding 22, which is the collector current of the transistor 30, is considerably reduced.

In Fig. 2 wird ein Unipolartransistor 112 benutzt, um den Ausgang des Generators 20 in Abhängigkeit von der Spannung zwischen den Leitungen 24 und 26 zu regeln. Der Generator 20 liefert in dieser Ausführungsform über ein Abschalt- oder Unterbrecherrelais 114 den Leitungen 24 und 26 Betriebsleistung zu und damit auch, wenn ein Schalter 116 geschlossen ist, einem Belastungskreis, der eine Batterie 118 enthält. Ein Unipolartransistor ähnelt einer Elektronenröhre, indem der Stromfluß in dem Kristall durch eine an die Steuerelektrode (junction gate) angelegte Spannung gesteuert wird. Die Feldwicklung 22 ist an Leitung 26 angeschlossen und an einen ohmschen Kontakt des Transistors 112. Der andere ohmsche Kontakt des Transistors 112 liegt an Leitung 24. Die Steuerfläche 35 des Transistors 112 ist durch eine Leitung 120 mit einem Punkte verbunden, der zwischen einer Zenerdiode 122 und einem Widerstand 124 liegt. Die entgegengesetzten Anschlußpunkte der Diode 122 und des Widerstandes 124 sind mit den Leitungen 26 bzw. 24 verbunden. Eine zweite Zenerdiode 126 ist an einen Punkt angeschlossen, der zwischen der Zenerdiode 122 und dem Widerstand 124 liegt.In FIG. 2, a unipolar transistor 112 is used to regulate the output of generator 20 in response to the voltage between lines 24 and 26. In this embodiment, the generator 20 supplies operating power to the lines 24 and 26 via a switch-off or interrupt relay 114 and thus also, when a switch 116 is closed, to a load circuit which contains a battery 118. A unipolar transistor is similar to an electron tube in that the flow of current in the crystal is controlled by a voltage applied to the junction gate. The field winding 22 is connected to line 26 and to an ohmic contact of the transistor 112. The other ohmic contact of the transistor 112 is on the line 24. The control surface 35 of the transistor 112 is connected by a line 120 to a point between a Zener diode 122 and a resistor 124 . The opposite connection points of diode 122 and resistor 124 are connected to lines 26 and 24 , respectively. A second Zener diode 126 is connected to a point which is between the Zener diode 122 and the resistor 124.

In den Fig. 2 und 3 sind die Transistoren 128 und 130, ein variabler Widerstand 132, die festen Widerstände 134 und 136 und der Verbindungspunkt 138 in ähnlicher Weise geschaltet bzw. sind in ihrer Wirkungsweise ähnliche wie die Transistoren 102 und 92, der variable Widerstand 32, die festen Widerstände 106 und 104 und der Verbindungspunkt 84, welche mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben wurden. Wenn demgemäß der Strom im Widerstand 132 ansteigt, nimmt der Strom im Widerstand 136 ab. Eine solche Stromabnahme in Widerstand 136 hat einen geringeren Spannungsabfall in diesem Widerstand zur Folge, wodurch das Potential des Verbindungspunktes 138 bei einem Anstieg des Stromes im Widerstand 132 mehr nach der negativen Seite verschoben wird.2 and 3, the transistors 128 and 130, a variable resistor 132, the fixed resistors 134 and 136 and the connection point 138 are connected in a similar manner or are similar in their operation to the transistors 102 and 92, the variable resistor 32, the fixed resistors 106 and 104, and the connection point 84, which were described with reference to FIG. 1. Accordingly, when the current in resistor 132 increases, the current in resistor 136 decreases. Such a decrease in current in resistor 136 results in a lower voltage drop in this resistor, as a result of which the potential of connection point 138 is shifted more to the negative side when the current in resistor 132 rises.

Wenn in Fig. 2 die Spannung zwischen Leitung 24 und Verbindungspunkt 138 den Zenerwer t der Charakteristik der Diode 126 überschreitet, läßt die Diode durch den Widerstand 124 Strom fließen und das negative Potential oben am Widerstand 124 gegenüber Leitung 24 ansteigen. Folglich ist das Potential des Kontaktes 35 des Transistors 112 abhängig von dem Stromfluß im Widerstand 132 sowohl als auch von der Ausgangsspannung des Generators 20, wie nachstehend ausgeführt werden wird.When, in Fig. 2, the voltage between line 24 and junction 138 exceeds the zener value of the characteristic of diode 126 , the diode allows current to flow through resistor 124 and the negative potential at the top of resistor 124 with respect to line 24 increases. Thus, the potential of contact 35 of transistor 112 is dependent on the current flow in resistor 132 as well as the output voltage of generator 20, as will be explained below.

Wenn der Schalter 116 geschlossen wird, wird die Feldwicklung 22 in Reihe mit dem Transistor 112 parallel zu den Leitungen 24 und 26 gelegt. Der Unipolartransistor 112 arbeitet ganz ähnlich wie eine Triode, indem der Stromfluß durch den Transistor durch die Spannung am Steuerkontakt 35 gesteuert wird. Wenn der Generator seinen Betrieb aufnimmt, ist die Spannung des Kontaktes 35 gering gegenüber Leitung 24, so daß durch den Transistor 112 und die Feldwicklung 22 ein großer Strom fließt und der Generator 20 seine Ausgangsleistung aufbaut, um das Unterbrecherrelais 114 zu schließen und seine Ausgangsleistung den Leitungen 24 und 26 zuzuführen. Wenn die Spannung zwischen den Leitungen 24 und 26 über einen gewissen Wert hinausgehen will, etwa auf 7 Volt in einem 6-Volt-System, schlägt die Zenerdiode 122 durch und führt nunmehr in Sperrichtung einen Strom. Diese Stromleitung, hervorgerufen durch die Diode 122, läßt das negative Potential oben am Widerstand 124 gegenüber der Leitung 24 ansteigen. Eine gleiche Potentialänderung findet am Steuerkontakt 35 statt. Diese wiederum setzt die Leitfähigkeit des Transistors 112 herab sowie den Strom durch die Feldwicklung 22, wodurch Ausgangsspannung . und Ausgangsstrom des Generators 20 zurückgehen. Wenn Strom und Spannung unter einen vorbestimmten Wert heruntergegangen sind, erholen sich die Zenerdioden 122 und 126 und hören auf, Strom in Sperrichtung zu führen. Die Spannung des Steuerkontaktes 35 nimmt dementsprechend ab, um die gewünschte Spannungsregelung zu bewirken.When switch 116 is closed, field winding 22 is placed in series with transistor 112 in parallel with lines 24 and 26 . The unipolar transistor 112 works very similarly to a triode in that the current flow through the transistor is controlled by the voltage at the control contact 35. When the generator starts operating, the voltage of the contact 35 is low with respect to line 24, so that a large current flows through the transistor 112 and the field winding 22 and the generator 20 builds up its output power to close the breaker relay 114 and its output power Lines 24 and 26 feed. If the voltage between lines 24 and 26 wants to go above a certain value, for example to 7 volts in a 6-volt system, the zener diode 122 breaks down and now carries a current in the reverse direction. This current conduction, caused by the diode 122, causes the negative potential at the top of the resistor 124 with respect to the line 24 to rise. The same change in potential takes place at control contact 35. This in turn reduces the conductivity of the transistor 112 and the current through the field winding 22, whereby output voltage. and the output current of the generator 20 decreases. When the current and voltage have dropped below a predetermined value, the zener diodes 122 and 126 will recover and stop conducting current in the reverse direction. The voltage of the control contact 35 decreases accordingly in order to effect the desired voltage regulation.

Das in Fig. 3 dargestellte Regelungssystem mag als zweistufiges Regelsystem angesprochen werden, da zwei Transistorstufen benutzt werden, um die Felderregung in Abhängigkeit von Strom und Spannung zu regeln. Dabei ist die zweite Stufe diejenige, die die Verstärkung bewirkt. Dieses System verwendet ebenfalls ein stromabhängiges Netzwerk, um eine Zenerdiode in der im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Weise zu steuern. In Fig. 3 liegt die Feldwicklung 22 zwischen Leitung 26 und der Kollektorelektrode 139 eines Flächentransistors 140. Die Emitterelektrode 141 des Transistors 140 ist über einen niedrigen Widerstand 142 mit Leitung 24 verbunden. Die Basis 144 des Transistors 140 ist unmittelbar an die Kollektorelektrode 146 eines Transistors 148 geführt. Ein Widerstand 150 liegt zwischen Leitung 26 und Kollektorelektrode 146. Die Basis 152 des Transistors 148 ist über eine Zenerdiode 154 an Leitung 26 angeschlossen. Die Emitterelektrode 156 des Transistors 148 ist unmittelbar mit Leitung 24 zwischen der Batterie 118 und Widerstand 132 verbunden.The control system shown in FIG. 3 may be addressed as a two-stage control system, since two transistor stages are used to control the field excitation as a function of current and voltage. The second stage is the one that brings about the reinforcement. This system also uses a current dependent network to control a zener diode in the manner described in connection with FIG. In FIG. 3, the field winding 22 lies between line 26 and the collector electrode 139 of a planar transistor 140. The emitter electrode 141 of transistor 140 is connected to line 24 via a low resistor 142 . The base 144 of the transistor 140 is led directly to the collector electrode 146 of a transistor 148 . A resistor 150 lies between line 26 and collector electrode 146. The base 152 of transistor 148 is connected to line 26 via a Zener diode 154. The emitter electrode 156 of transistor 148 is directly connected to line 24 between battery 118 and resistor 132.

Die Steuerung der Zenerdiode 126 in Abhängigkeit vom Strom in Widerstand 132 wurde bereits bei der Beschreibung der Schaltung nach Fig.2 erläutert. Diese Diode 126 wird jedesmal dann leitend, wenn das Potential am Verbindungspunkt 138 sich in negativer Richtung gegenüber der Leitung 24 um einen vorbestimmten Betrag verschiebt.The control of the Zener diode 126 as a function of the current in resistor 132 has already been explained in the description of the circuit according to FIG. This diode 126 becomes conductive each time the potential at connection point 138 shifts in the negative direction with respect to line 24 by a predetermined amount.

Wenn in Fig. 3 der Schalter 116 geschlossen und der Generator angelassen wird, ist der Strom durch die Feldwicklung 22, gesteuert durch den Transistor 140, relativ groß, und die Generatorausgangsleistung baut sich sehr schnell auf. In dieser Phase ist der Strom durch Transistor 148 sehr gering, so daß der Stromfuß durch Basis 144 und Widerstand 150 groß ist, wodurch wiederum ein relativ großer Stromfluß in der Feldwicklung 22 erzielt wird. Wenn die Generatorspannung oder der Generatorstrom in den Leitungen 24 und 26 aufgebaut sind und über das gewünschte Niveau und über den Sperrstromdurchschlagspunkt der Diode 154 oder der Diode 126 ansteigen, fließt der Durchschlagsstrom einer dieser Dioden durch die Basis des Transistors 148. Hierdurch wird ein Strom von Kollektor 146 und Emitter 156 her durch Widerstand 150 ermöglicht. Dieser Strom durch Widerstand 150 setzt den Strom von Basis 144 nach Widerstand 150 herab. Die Folge dieser Stromverminderung in Basis 144 ist ein geringerer Strom von Kollektor zu Emitter in Transistor 140. Da in diesem Kreise die Generatorfeldwicklung liegt, fließt somit weniger Feldstrom, und die erzeugte Spannung geht folglich zurück. Sobald die Spannung an den Leitungen 24 und 26 unter einen gewünschten Punkt abgesunken ist, hören die Zenerdioden 154 und/oder 126 auf, in Sperrichtung zu leiten, und der Stromfluß in der Basis 144 ändert sich erneut, um die gewünschte Regelung zu bewirken.In Figure 3, when switch 116 is closed and the generator started, the current through field winding 22, controlled by transistor 140, is relatively large and the generator output builds up very quickly. In this phase the current through transistor 148 is very small, so that the current foot through base 144 and resistor 150 is large, which in turn results in a relatively large current flow in field winding 22. When the generator voltage or current has built up on lines 24 and 26 and rises above the desired level and above the reverse current breakdown point of diode 154 or diode 126 , the breakdown current of one of these diodes flows through the base of transistor 148. This creates a current of Collector 146 and emitter 156 made possible by resistor 150. This current through resistor 150 sets the current from base 144 to resistor 150 down. The consequence of this current reduction in base 144 is a lower current from collector to emitter in transistor 140. Since the generator field winding is located in this circuit, less field current flows and the voltage generated is consequently reduced. Once the voltage on lines 24 and 26 has dropped below a desired point, zener diodes 154 and / or 126 stop reverse conducting and the current flow in base 144 changes again to effect the desired regulation.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Regler für eine Energieversorgungseinrichtung mit einem Gleichstromgenerator, der eine durch die Spannung des mit dem Generator verbundenen Ausgangskreises gespeiste Gleichstromerregerwicklung aufweist, deren Erregerstrom in Abhängigkeit von Ausgangsspannung und Ausgangsstrom des Generators veränderlich ist und bei dem zwischen den Ausgangsleitungen der Belastungskreis angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transistor (30, Fig. 1) in Reihe mit der Feldwicklung (22) geschaltet ist und daß dieser Transistor mit einem Paar von Zenerdioden (74, 82) zusammengeschaltet ist, von denen die erste (74) auf die Spannung zwischen den Ausgangsleitungen (24, 26) und die zweite (82) auf den Strom in einer der Ausgangsleitungen (24) anspricht, um so die Leitfähigkeit des Transistors (30) zu steuern. PATENT CLAIMS: 1. Regulator for an energy supply device with a direct current generator which has a direct current excitation winding fed by the voltage of the output circuit connected to the generator, the excitation current of which is variable as a function of the output voltage and output current of the generator and in which the load circuit is connected between the output lines, characterized in that a transistor (30, Fig. 1) is connected in series with the field winding (22) and that this transistor is connected together with a pair of Zener diodes (74, 82), the first of which (74) to the voltage between the output lines (24, 26) and the second (82) is responsive to the current in one of the output lines (24) so as to control the conductivity of the transistor (30). 2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Transistorvorrichtuhgen aus einem Unipolartransistor (112, Fig. 2) bestehen, der in Reihe mit der erwähnten Feldwicklung (22) parallel zu den Ausgangsleitungen (24, 26) geschaltet ist. 2. Regulator according to claim 1, characterized in that said transistor devices consist of a unipolar transistor (112, Fig. 2) which is connected in series with said field winding (22) in parallel with the output lines (24, 26). 3. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der erwähnten Ausgangsleitungen in Reihe mit einer Unterbrechung (114) an den Generator (20) angeschaltet ist und Kollektor (139) und Emitter (141) der erwähnten Transistorvorrichtung (140, Fig. 3) in Reihe mit der genannten Feldwicklung (22) und einem Widerstand (142) parallel zu den Ausgangsleitungen (24, 26) geschaltet sind. 3. Regulator according to claim 1, characterized in that one of the aforementioned output lines is connected in series with an interruption (114) to the generator (20) and the collector (139) and emitter (141) of the aforementioned transistor device (140, FIG. 3 ) are connected in series with said field winding (22) and a resistor (142) in parallel with the output lines (24, 26). 4. Regler nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zenerdiode (154, Fig.3) an den Eingangskreis (152, 156) eines Transistors (148) angeschaltet ist, dessen Kollektor (146) mit der Basis (144) der erwähnten Transistorvorrichtung (140) verbunden ist. 4. Regulator according to Claims 1 to 3, characterized in that the first Zener diode (154, Fig. 3) is connected to the input circuit (152, 156) of a transistor (148) , the collector (146) of which is connected to the base (144 ) of said transistor device (140) is connected. 5. Regler nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daB die erwähnte erste Zenerdiode (74, Fig. 1) an den Eingangskreis (68, 70) eines Transistors (62) angeschaltet ist, dessen Kollektor (60) an den Eingangskreis (46, 56) eines Transistors (48) angeschlossen ist, der auch mit der Basis der erwähnten Transistorvorrichtung (30) verbunden ist. 5. Regulator according to claims 1 to 3, characterized in that said first Zener diode (74, Fig. 1) is connected to the input circuit (68, 70) of a transistor (62) , the collector (60) of which is connected to the input circuit ( 46, 56) of a transistor (48) which is also connected to the base of the aforementioned transistor device (30). 6. Regler nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daB die eine (24) der Ausgangsleitungen einen Widerstand (32, Fig. 1) besitzt, der mit ihr in Reihe liegt und zwischen Emitter (108) und Basis (110) eines Transistors geschaltet ist, dessen Kollektor (100) mit der Basis eines Transistors (92) verbunden ist, dessen Kollektor an die erwähnte zweite Zenerdiode (82) angeschlossen ist. . 6. Regulator according to Claims 1 to 3, characterized in that one (24) of the output lines has a resistor (32, Fig. 1) which is in series with it and one between the emitter (108) and the base (110) Transistor is connected, the collector (100) of which is connected to the base of a transistor (92) , the collector of which is connected to the mentioned second Zener diode (82). . 7. Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daB die erwähnte erste Zenerdiode (74) und die erwähnte zweite Zenerdiode (82) in Reihe mit einem gemeinsamen Widerstand (80) geschaltet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 656 433, 689 721, 697 057; Zeitschrift ETZ, 1950, S. 136.7. Regulator according to one of claims 1 to 6, characterized in that said first Zener diode (74) and said second Zener diode (82) are connected in series with a common resistor (80) . Considered publications: German Patent Nos. 656 433, 689 721, 697 057; ETZ magazine, 1950, p. 136.