DE2359845B2 - Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung, bei der ein Stelltransistor mit einer Kollektor-Emitter-Strecke im Längszweig angeordnet ist und durch einen mit der Regelabweichung der Lastspannung vom Sollwert gesteuerten, mindestens zweistufigen Transistorverstärker stetig gesteuert wird und bei der der Kollektor-Emitter-Strecke des Stelltransistors ein einstellbarer Spannungsteiler parallel geschaltet ist, dessen Abgriff mit der Basis des zweiten Transistors des Transistorverstärkers verbunden ist, wobei der Emitter des zweiten Transistors gegenüber dem FuBpunkt des Transistorverstärkere vorgespannt ist

Eine derartige Schaltungsanordnung ist durch die deutsche Offenlegungsschrift 16 13 977 bekannt Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung wird die Vor- ^w spannung für den Emitter des zweiten Transistors mittels eines Spannungsteilers erzeugt, der an die Eingangsklemmen der Schaltungsanordnung angeschlossen ist Die derart erzeugte Emitterspannung des zweiten Transistors und die ihm vom einstellbaren Spannungsteiler zugeführte Basisspannung steuern den zweiten Transistor des Transistorverstärkers und den Stelltransistor derart, daß die Ausgangsspannung (Lastspannung) der Schaltungsanordnung unabhängig von Schwankungen der Eingangsspannung konstant ^x bleibt Eine derartige Wirkungsweise bezweckt die Erfindung dagegen nicht

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der in einfacher Weise für eine wählbare Lastspannung der zulässige maximale Laststrom und der Kurzschlußstrom einstellbar sind, wobei im Kurzschlußfall die Verlustleistung wesentlich reduzierbar sein soll. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zwischen dem Emitter des zweiten Transistors und dem Fußpunkt eine Zenerdiode in Reihe mit einem einstellbaren Begrenzungswiderstand angeordnet ist Eine derartige Schaltungsanordnung kann ohne Umdimensionierung für Stromversorgungsgeräte unterschiedlicher Ausgangsleistungen verwendet werden.

Durch die deutsche Offenlegungsschrift 15 38 472 ist eine Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung bekannt bei der ein Stelltransistor mit einer Kollektor-Emitter-Strecke im Längszweig angeordnet ist und durch einen mit der Regelabweichung der Lastspannung vom Sollwert gesteuerten, zweistufigen Transistorverstärker stetig gesteuert wird und bei der der Kollektor-Emitter-Strecke des Stelltransistors ein einstellbarer Spannungsteiler parallel geschaltet ist, der eine Zenerdiode enthält Bei der Abnahme der Lastspannung unterhalb eines bestimmten Wertes wird diese Zenerdiode leitend, und dann wird die Abweichung einer an diesem Spannungsteiler abfallenden Spannung von einer Referenzspannung mit einem weiteren Transistor festgestellt, der den Stelltransistor zunehmend geringer aussteuert Dadurch wird eine rückläufige Ausgangsspannungs-Ausgangsstrom-Kennlinie wie bei der Erfindung erreicht Gegenüber der Erfindung hat diese bekannte Schaltungsanordnung jedoch die Nachteile, daß zusätzlich eine Transistorstufe aufgewendet werden muß und daß der maximale Laststrom nicht einstellbar ist

Ähnliche Schaltungsanordnungen sind ferner durch die DE-OS 15 63984, die US-PS 3405319, 35 55400, 32 01 606, 31 00 863, 33 99 338 und die GB-PS 9 58 806 bekannt Bei diesen Schaltungsanordnungen handelt es sich aber immer um andere und aufwendigere Verfahren zur Erzielung einer rückläufigen Ausgangsspannungs-Ausgangsstrom-Kennlinie, bei denen teilweise der maximal zulässige Laststrom auch nicht einstellbar ist

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert

In F i g. 1 ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung dargestellt während Fig.2 die zugehörige Ausgangsspannungs-Ausgangsstrom-Kennlinie angibt

Die Schaltungsanordnung in F i g. 1 weist Eingangsklemmen -I/ß O auf, denen eine ungeregelte Gleichspannung zugeführt wird. An Ausgangsklemmen -Ua, O sind die zu versorgenden Schaltungen angeschlossen, die durch einen Lastwiderstand Rl symbolisiert sind. Die Klemmen -Ub, -Ua führen gegenüber der Klemme O negative Potentiale. Im Längszweig, also zwischen den Klemmen -Ue, -Ma, liegt die Emitter-KoUektor-Strecke eines Stelltransistors Γ3, der durch einen mit der Regelabweichung der Lastspannung vom Sollwert gesteuerten, zweistufigen Transistorverstärker 7¹I, T2 stetig gesteuert wird. Zu diesem Zweck ist an die Ausgangsklemmen - Ua, O in bekannter Weise eine Brücke angeschlossen, deren erster Zweig durch ein Potentiometer Pl und deren zweiter Zweig durch die Reihenschaltung eines Widerstandes R1 und einer Zenerdiode Z1 gebildet ist Zwischen dem Abgriff des Potentiometers P\ und dem gemeinsamen Verbindungspunkt des Widerstandes R1 und der Zenerdiode Zi liegt die Basis-Emitter-Strecke des Transistors Tl, dessen Kollektor mit der Basis des Transistors T2 unmittelbar verbunden ist Der Transistor T2 ist mit seinem Kollektor an die Basis des Stelltransistors Γ3 und mit seinem Emitter über ein Potentiometer f 2 und eine Zenerdiode Zl an die Klemme O angeschlossen. Der Kollektor-Emitter-Strecke des Stelltransistors T3 ist ein Potentiometer P 3 parallel geschaltet dessen Abgriff über einen Widerstand R 2 mit der Basis des Transistors T2 verbunden ist Die Transistoren Ti, T2 sind vom pnp-Typ, während der Stelltransistor T3 ein npn-Transistor ist Die Zenerspannung der Zenerdiode Z 2 ist größer gewählt als die der Zenerdiode Z1.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der Schal-

tungsanordnung beschrieben, die sich zunächst auf den Einschaltvorgang bezieht Nimmt beim Einschaltvorgang die Eingangsspannung auf den Wert der Zenerspannung der Zenerdiode Zl zu, so fließt in folgendem Stromzweig ein Strom: — Ue, P3, Ri, Zi, O. Der Emitter des Transistors Ti stellt sich damit auf das negative Zenerpotential der Zenerdiode Zl ein. Zu diesem Zeitpunkt ist das am Potentiometer P\ abgegriffene negative Potential weniger negativ als das negative Zenerpotential der Zenerdiode Zl₁ so daß der Transistor Ti gesperrt ist Zu diesem Zeitpunkt sind auch die Transistoren TX Γ3 gesperrt, weil die Eingangsspannung noch nicht die Zenerspannung der Zenerdiode Zl erreicht hat Steigt die Eingangsspannung weiter an, so werden schließlich der Transistor Tl und die Zenerdiode Z 2 in folgendem Stromkreis leitend: -Ub. P3, R 2, Basis-Emitter-Strecke des Tl, PX ZX O. Der Kollektorstrom des Transistors Tl fließt über die Basis-Emitter-Strecke des Stelltransistors Ti, so daß dieser leitend wird. Damit nimmt das negative Potential am Abgriff des Potentiometers Pl so weit zu, daß der Transistor Ti leitend wird. Dadurch wird ein Regelvorgang über die Transistoren Ti, Tl ausgelöst, derart, daß sich die Lastspannung auf einen bestimmten Nennwert Lfo einstellt

Der normale Regelvorgang bei Änderungen der Lastoder/und der Eingangsspannung geht in folgender Weise vor sich. Steigt beispielsweise die Lastspannung durch momentanes Abschalten einer Teillast, dann steigt die Differenzspannung an der Basis-Emitter-. Strecke des Transistors Ti auch an. Dadurch wird der Transistor Ti mehr ausgesteuert, so daß für den Transistor Tl eine geringere Aussteuerspannung zur Verfügung steht Demzufolge wird auch der Stelltransistor Ti weniger ausgesteuert, d. h, der Widerstand der Kollektor-Emitter-Strecke des Stelltransistors derart erhöht, daß die Regelabweichung am Ausgang nahezu verschwindet und somit die Lastspannung bis auf die bleibende Regelabweichung wieder ihren vorgegebenen Wert erreicht Bleibt dagegen beispielsweise die Last konstant und ändert sich die Eingangsspannung, so nimmt zunächst das Potential am Abgriff des Potentiometers P 3 zu, so daß die Transistoren TX T3 mehr ausgesteuert werden. Die Zunahme der Ausgangsspan nung wird aber durch einen Regelvorgang mit dem Transistor Ti wieder rückgängig gemacht

In F i g. 2 ist der Verlauf der Ausgangsspannung Ua in Abhängigkeit vom Laststrom Ikl dargestellt Die Ausgangsspannung wird auf den Wert der Nennspan nung Un für Lastströme bis zum Wert Im konstant gehalten, wie durch den waagerecht verlaufenden Teil der Kurve dargestellt ist Die Nennspannung Us ist mit dem Potentiometer Pi einstellbar. Beim Erreichen des maximalen Laststromes l_u ist der Transistor Π gesperrt während der Transistor Tl voll durchgesteuert ist Der maximal mögliche Basisstrom für Stelltransistor T3 wird im wesentlichen durch das Potentiometer Pl bestimmt Damit ist auch der Kollektorstrom des Stelltransistors T3 auf den Wert /« begrenzt Wird der Lastwiderstand Rl weiter verringert, so nimmt die Ausgangsspannung LU ab. Das Potential am Abgriff des Potentiometers Pi verschiebt sich damit zu positiveren Werten, so daß der Transistor Tl fortschreitend geringer ausgesteuert wird. Damit nimmt auch fortschreitend die Aussteuerung des Stelltransistors Γ3 ab. Es ergibt sich dann eine Abnahme der Ausgangsspannung bzw. der Laslspannung und des Laststromes gemäß dem schräg verlaufenden Teil der Kurve in Fig.2. Der Wert des Kurzschlpßstromes l_K läßt sich dabei mit dem Potentiometer P3 einstellen. Praktisch kann der Kurzschlußstrom auf etwa ein Hundertstel des Laststromnennweites eingestellt werden. Die Verlustleistung im Stelltransistor Γ3 ist dabei ganz erheblich reduziert Nach Entfernen des Kurz-

Schlusses erscheint die Lastspannunig sofort wieder mit ihrem Nennwert Un.

Gegenüber bekannten Laststroinbegrenzungsschaltungen hat die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung noch den Vorteil, daß kein Meßwiderstand in den

Längszweigen erforderlich ist Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung, bei der ein Stelltransistor mit s seiner Kollektor-Emitter-Strecke im Längszweig angeordnet ist und durch einen mit der Regelabweichung der Lastspannung vom Sollwert gesteuerten mindestens zweistufigen Transistorverstärker stetig gesteuert wird und bei der der Kollektor-Emitter-Strecke des Stelltransistors ein einstellbarer Spannungsteiler parallel geschaltet ist, dessen Abgriff mit der Basis des zweiten Transistors des Transistorverstärkers verbunden ist, wobei der Emitter des zweiten Transistors gegenüber dem FuBpunkt des Transistorverstlrkers vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Emitter des zweiten Transistors (T2) und dem FuBpunkt (O) eine Zenerdiode (Z 2) in Reihe mit einem einstellbaren Begrenzungswiderstand (P 2) angeordnet ist.