DE4231571B4 - Integratable shunt regulator - Google Patents

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    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
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Abstract

Integrierbarer Shunt-Regler mit einem steuerbaren Halbleiterbauelement (3), dessen Laststrecke zwischen die Pole (1, 2) einer Versorgungsspannungsquelle geschaltet ist und dessen Steuereingang mit dem Ausgang einer Steuereinrichtung verbunden ist und mit einer Referenzspannungsquelle (4), an die der Referenzeingang der Steuereinrichtung angeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß bei der Steuereinrichtung
– die Emitter eines ersten und zweiten Transistors (5, 6) eines ersten Leitungstyps direkt und ihre miteinander gekoppelten Basen unter Zwischenschaltung eines ersten Widerstands (7) mit einem Pol (1) der Versorgungsspannungsquelle verbunden sind,
– die gekoppelten Basen von erstem und zweiten Transistor (5, 6) zudem über einen zweiten Widerstand (8) an den Kollektor eines dritten Transistors (9) eines zweiten Leitungstyps angeschlossen sind,
– der Emitter des dritten Transistors (9) unter Zwischenschaltung eines dritten Widerstands (10) mit dem anderen Pol (2) der Versorgungsspannungsquelle verbunden ist und seine Basis über einen vierten Widerstand (11) an die Basis eines vierten Transistors...An integratable shunt regulator having a controllable semiconductor component (3) whose load path is connected between the poles (1, 2) of a supply voltage source and whose control input is connected to the output of a control device and to a reference voltage source (4) to which the reference input of the control device connected,
characterized in that in the control device
The emitters of a first and second transistor (5, 6) of a first conductivity type are connected directly and their mutually coupled bases are connected to a pole (1) of the supply voltage source with the interposition of a first resistor (7),
- The coupled bases of the first and second transistors (5, 6) are also connected via a second resistor (8) to the collector of a third transistor (9) of a second conductivity type,
- The emitter of the third transistor (9) with the interposition of a third resistor (10) to the other pole (2) of the supply voltage source is connected and its base via a fourth resistor (11) to the base of a fourth transistor ...

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft einen integrierbaren Shunt-Regler mit einem steuerbaren Halbleiterbauelement (3), dessen Laststrecke zwischen die Pole (1, 2) einer Versorgungsspannungsquelle geschaltet ist und dessen Steuereingang mit dem Ausgang einer Steuereinrichtung verbunden ist, sowie mit einer Referenzspannungsquelle (4), an die der Referenzeingang der Steuereinrichtung angeschlossen ist.The invention relates to an integratable shunt regulator having a controllable semiconductor component ( 3 ), whose load distance between the poles ( 1 . 2 ) is connected to a supply voltage source and whose control input is connected to the output of a control device, and to a reference voltage source ( 4 ) to which the reference input of the control device is connected.

Ein derartiger Shunt-Regler dient als Spannungsregler und ist auch als sogenannter Parallelregler bekannt. Die Laststrecke eines Halbleiterbauelements z.B. eines Leistungstransistors liegt dabei zwischen den Polen der zu regelnden Versorgungsspannung. Der Leistungstransistor wird im allgemeinen durch einen Operationsverstärker gesteuert, der die Spannung über der Laststrecke des Halbleiterbauelements in Abhängigkeit von einer Referenzspannung konstant hält.One Such shunt regulator serves as a voltage regulator and is also called so-called parallel regulator known. The load path of a semiconductor device e.g. a power transistor lies between the poles of the to be regulated supply voltage. The power transistor is in the Generally controlled by an operational amplifier, the voltage across the Load path of the semiconductor device as a function of a reference voltage keeps constant.

Ein Shunt-Regler mit einem Operationsverstärker als Steuereinrichtung ist beispielsweise aus U. Tietze, Ch. Schenk, Halbleiterschaltungstechnik, 2. Auflage 1971, Seiten 231 und 232 bekannt. Die DE 40 377 22 C1 und die GB 2226664 A beschreiben ebenfalls einen mit Hilfe eines Operationsverstärkers angesteuerten Shunt-Reglers. Die US 4 074 181 A beschreibt eine spezielle temperaturkompensierte Variante.A shunt regulator with an operational amplifier as the control device is known, for example, from U. Tietze, Ch. Schenk, Halbleiterschaltungstechnik, 2nd edition 1971, pages 231 and 232. The DE 40 377 22 C1 and the GB 2226664 A also describe a shunt regulator driven by an operational amplifier. The US 4 074 181 A describes a special temperature-compensated variant.

Der bekannte Regler hat den Nachteil, dass insbesondere bei komplexem Innenwiderstand der Versorgungsspannungsquelle Stabilitätsprobleme auftreten, die häufig nur mit aufwendigen Kompensationsmaßnahmen beherrscht werden können.Of the known regulator has the disadvantage that, especially in complex Internal resistance of the supply voltage source stability problems occur the common can only be mastered with costly compensatory measures.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen integrierbaren Shunt-Regler anzugeben, der diesen Nachteil nicht aufweist.task The invention is to provide an integrable shunt regulator that does not suffer from this disadvantage having.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Shunt-Regler durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand eines Unteranspruchs.These Task is in a generic shunt regulator by the characterizing features of claim 1 solved. A Further development of the invention is the subject of a subclaim.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The Invention is described below with reference to the single FIG Drawing illustrated embodiment explained in more detail.

Der integrierbare Shunt-Regler des Ausführungsbeispiels enthält einen npn-Transistor 3 als steuerbares Halbleiterbauelement, dessen Laststrecke zwischen die Pole 1 und 2 einer nicht näher dargestellten Versorgungsspannungsquelle mit einem gegebenen komplexen Innenwiderstand geschaltet ist und dessen Basis mit dem Ausgang einer Steuerschaltung verbunden ist. Dabei ist der Emitter des npn-Transistors 3 an den nagativen Pol 2 und sein Kollektor an den positiven Pol 1 angeschlossen. Bei der Steuereinrichtung sind erfindungsgemäß zwei pnp-Transistoren 5 und 6 vorgesehen, deren Emitter direkt und deren miteinander gekoppelte Basen unter Zwischenschaltung eines Widerstands 7 mit dem positiven Pol 1 der Versorgungsspannungsquelle verbunden sind. Die gekoppelten Basen der beiden pnp-Transistoren 5 und 6 sind zudem über einen Widerstand 8 an den Kollektor eines npn-Transistors 9 angeschlossen. Der Emitter des npn-Transistors 9 ist im Betriebsfall unter Zwischenschaltung eines dritten Widerstands 10 mit dem negativen Pol der Versorgungsspannungsquelle verbunden. Seine Basis ist über einen Widerstand 11 an die Basis eines npn-Transistors 12 angeschlossen, dessen Kollektor mit dem positiven Pol 1 der Versorgungsspannungsquelle gekoppelt ist und dessen Emitter zum einen direkt mit dem Kollektor des pnp-Transistors 5 und zum anderen unter Zwischenschaltung eines Widerstands 13 mit dem Emitter des npn-Transistors 9 verbunden ist. Der Kollektor des pnp-Transistors 6 ist als Ausgang und die Basis des npn-Transistors 12 als Referenzeingang der Steuereinrichtung vorgesehen, wobei zwischen die Basis des npn-Transistors 12 und den negativen Pol 2 der Versorgungsspannungsquelle eine Referenzspannungsquelle 4 geschaltet ist.The integrable shunt regulator of the embodiment includes an npn transistor 3 as a controllable semiconductor device whose load path between the poles 1 and 2 a supply voltage source not shown with a given complex internal resistance is connected and whose base is connected to the output of a control circuit. In this case, the emitter of the npn transistor 3 to the nagative pole 2 and his collector to the positive pole 1 connected. In the control device according to the invention are two pnp transistors 5 and 6 provided, the emitter directly and their coupled bases with the interposition of a resistor 7 with the positive pole 1 the supply voltage source are connected. The coupled bases of the two pnp transistors 5 and 6 are also about a resistance 8th to the collector of an npn transistor 9 connected. The emitter of the npn transistor 9 is in operation with the interposition of a third resistor 10 connected to the negative pole of the supply voltage source. His base is over a resistance 11 to the base of an npn transistor 12 connected, whose collector with the positive pole 1 the supply voltage source is coupled and whose emitter is directly connected to the collector of the pnp transistor 5 and on the other with the interposition of a resistor 13 with the emitter of the npn transistor 9 connected is. The collector of the pnp transistor 6 is as an output and the base of the npn transistor 12 provided as a reference input of the control device, wherein between the base of the npn transistor 12 and the negative pole 2 the supply voltage source is a reference voltage source 4 is switched.

Schließlich ist in Weiterbildung der Erfindung zwischen den Widerstand 10 und den negativen Pol 2 der Versorgungsspannungsquelle ein npn-Transistor 14 derart geschaltet, daß dessen Kollektor mit dem Widerstand 10 und dessen Emitter mit dem negativen Pol 2 der Versorgungsspannungsquelle verbunden ist. An die Basis des npn-Transistors 14 ist ein Schaltsignal 15 angelegt, mit dem der Shunt-Regler aktiviert bzw. deaktiviert werden kann.Finally, in development of the invention between the resistor 10 and the negative pole 2 the supply voltage source is an npn transistor 14 switched such that its collector with the resistor 10 and its emitter with the negative pole 2 the supply voltage source is connected. To the base of the npn transistor 14 is a switching signal 15 created with which the shunt regulator can be activated or deactivated.

Bei einer zu hohen Versorgungsspannung, öffnet der npn-Transistor 9 mittels des pnp-Transistors 6 den npn-Transistor 3. Die Spannung über dem Shunt-Regler wird nun durch den npn-Transistor 3 so lange heruntergeregelt, bis der npn-Transistor 9 in Sättigung geht. Die Spannung Uc über dem Shunt-Regler ist dabei gleich der Summe über die Spannung Ur der Referenzspannungsquelle, der Basis-Emitter-Spannung Ube9 des npn-Transistors 9, der Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung Us9 des npn-Transistors 9, der Spannung Ur8 über den Widerstand 8 und der Basis-Emitter-Spannung Ube5 des pnp-Transistors 5. Ein parasitärer pnp-Transistor 16, bei dem Emitter und Basis durch die Basis bzw. den Kollektor des npn-Tran sistors 9 gebildet werden und bei dem der Kollektor durch das Substrat gegeben ist, führt Strom in das Substrat ab, wodurch die Spannung über den Widerstand 11 ansteigt. Dadurch wird der npn-Transistor 9 gesperrt und der npn-Transistor 12 geöffnet. Mittels des pnp-Transistors 5 wird der Strom durch den npn-Transistor 12 derart ausgeregelt, daß der npn-Transistor 9 an der Sättigungsgrenze verbleibt.If the supply voltage is too high, the npn transistor opens 9 by means of the pnp transistor 6 the npn transistor 3 , The voltage across the shunt regulator will now pass through the npn transistor 3 So long down-regulated until the npn transistor 9 goes into saturation. The voltage Uc across the shunt regulator is equal to the sum of the voltage Ur of the reference voltage source, the base-emitter voltage Ube 9 of the npn transistor 9 , the collector-emitter saturation voltage Us 9 of the npn transistor 9 , the voltage Ur 8 over the resistor 8th and the base-emitter voltage Ube 5 of the pnp transistor 5 , A parasitic pnp transistor 16 , in the emitter and base through the base and the collector of the npn-Tran sistor 9 When the collector is formed through the substrate, current flows into the substrate, causing the voltage across the resistor 11 increases. This will be the npn transistor 9 locked and the npn transistor 12 open. By means of the pnp transistor 5 is the current through the npn transistor 12 so regulated that the npn transistor 9 at the saturation level ze remains.

Ein erfindungsgemäßer integrierbarer Shunt-Regler zeichnet sich vor allem dadurch aus, daß mit sehr geringem Aufwand eine hohe Stabilität erreicht wird. Dabei werden keine zeitbestimmenden Elemente wie insbesondere Kapazitäten benötigt, wodurch sich der erfindungsgemäße Shunt-Regler für eine Realisierung in integrierter Schaltungstechnik in besonderer Weise bevorzugt.One inventive integratable shunt regulator is characterized mainly by the fact that with very little effort achieved a high stability becomes. There are no time-determining elements such as in particular capacities needed, which the shunt regulator according to the invention for a realization preferred in integrated circuit technology in a special way.

Claims (2)

Integrierbarer Shunt-Regler mit einem steuerbaren Halbleiterbauelement (3), dessen Laststrecke zwischen die Pole (1, 2) einer Versorgungsspannungsquelle geschaltet ist und dessen Steuereingang mit dem Ausgang einer Steuereinrichtung verbunden ist und mit einer Referenzspannungsquelle (4), an die der Referenzeingang der Steuereinrichtung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Steuereinrichtung – die Emitter eines ersten und zweiten Transistors (5, 6) eines ersten Leitungstyps direkt und ihre miteinander gekoppelten Basen unter Zwischenschaltung eines ersten Widerstands (7) mit einem Pol (1) der Versorgungsspannungsquelle verbunden sind, – die gekoppelten Basen von erstem und zweiten Transistor (5, 6) zudem über einen zweiten Widerstand (8) an den Kollektor eines dritten Transistors (9) eines zweiten Leitungstyps angeschlossen sind, – der Emitter des dritten Transistors (9) unter Zwischenschaltung eines dritten Widerstands (10) mit dem anderen Pol (2) der Versorgungsspannungsquelle verbunden ist und seine Basis über einen vierten Widerstand (11) an die Basis eines vierten Transistors (12) des zweiten Leitungstyps angeschlossen ist, – der Kollektor des vierten Transistors (12) mit dem einen Pol (1) der Versorgungsspannungsquelle gekoppelt ist und sein Emitter zum einen direkt mit dem Kollektor des ersten Transistors (5) und zum anderen unter Zwischenschaltung eines fünften Widerstands (13) mit dem Emitter des dritten Transistors (9) verbunden ist, – die Basis des vierten Transistors (12) als Referenzeingang und der Kollektor des zweiten Transistors (6) als Ausgang vorgesehen sind und – der dritte Transistor (9) an der Sättigungsgrenze betrieben wird.Integratable shunt regulator with a controllable semiconductor component ( 3 ), whose load distance between the poles ( 1 . 2 ) is connected to a supply voltage source and whose control input is connected to the output of a control device and with a reference voltage source ( 4 ), to which the reference input of the control device is connected, characterized in that in the control device - the emitters of a first and second transistor ( 5 . 6 ) of a first conductivity type directly and their bases coupled together with the interposition of a first resistance ( 7 ) with a pole ( 1 ) are connected to the supply voltage source, - the coupled bases of the first and second transistor ( 5 . 6 ) also via a second resistor ( 8th ) to the collector of a third transistor ( 9 ) of a second conductivity type are connected, - the emitter of the third transistor ( 9 ) with the interposition of a third resistor ( 10 ) with the other pole ( 2 ) is connected to the supply voltage source and its base via a fourth resistor ( 11 ) to the base of a fourth transistor ( 12 ) of the second conductivity type is connected, - the collector of the fourth transistor ( 12 ) with one pole ( 1 ) is coupled to the supply voltage source and its emitter is connected directly to the collector of the first transistor ( 5 ) and with the interposition of a fifth resistor ( 13 ) with the emitter of the third transistor ( 9 ), - the base of the fourth transistor ( 12 ) as a reference input and the collector of the second transistor ( 6 ) are provided as output and - the third transistor ( 9 ) is operated at the saturation limit. Integrierbarer Shunt-Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem vierten Widerstand (10) und dem anderen Pol (2) der Versorgungsspannungsquelle die Laststrecke eines fünften Transistors (14) geschaltet ist, dessen Steuereingang als Schalteingang (15) der Steuereinrichtung vorgesehen ist.Integratable shunt regulator according to claim 1, characterized in that between the fourth resistor ( 10 ) and the other pole ( 2 ) of the supply voltage source, the load path of a fifth transistor ( 14 ) whose control input is used as a switching input ( 15 ) of the control device is provided.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19609971A1 (en) * 1996-03-14 1997-09-18 Philips Patentverwaltung Regulated supply voltage source
DE102006007479B4 (en) 2006-02-17 2017-08-10 Infineon Technologies Ag Shunt regulator

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4074181A (en) * 1975-12-04 1978-02-14 Rca Corporation Voltage regulators of a type using a common-base transistor amplifier in the collector-to-base feedback of the regulator transistor
GB2226664A (en) * 1988-11-26 1990-07-04 Motorola Inc Shunt voltage regulator
DE4037722C1 (en) * 1990-11-27 1991-11-14 Siemens Nixdorf Informationssysteme Ag, 4790 Paderborn, De Current supply circuitry with no mains transformer - has controlled transistor acting as limiting stage across output of rectifier stage

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4074181A (en) * 1975-12-04 1978-02-14 Rca Corporation Voltage regulators of a type using a common-base transistor amplifier in the collector-to-base feedback of the regulator transistor
GB2226664A (en) * 1988-11-26 1990-07-04 Motorola Inc Shunt voltage regulator
DE4037722C1 (en) * 1990-11-27 1991-11-14 Siemens Nixdorf Informationssysteme Ag, 4790 Paderborn, De Current supply circuitry with no mains transformer - has controlled transistor acting as limiting stage across output of rectifier stage

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Tietze, Schenk: Halbleiterschaltungstechnik. 2.Aufl. 1971, S.231 und 232 *

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