DE4308838C1 - Serienregler mit einer Einschalteinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Serienregler mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1. Ein solcher ist bekannt aus der DE 33 35 253 A1.

Serienregler bestehen aus einem Stellglied, z. B. einem Regeltransistor, in Reihe zu einer Gleichspannungsquelle. Die Ausgangsspannung eines solchen Serienreglers wird mit einer Referenzspannung verglichen und in Abhängigkeit der Spannungsabweichung wird ein Stellsignal aufbereitet. Dieses Stellsignal wird dem Regeltransistor gegenkoppelnd zugeführt (Tietze, Schenk, Halbleiterschaltungstechnik, 2. Auflage, 1971, Seiten 332 bis 338).

Dem Serienregler gemäß DE 33 35 253 A1 ist eine Anlaufschaltung vorgeschaltet, die dafür sorgt, daß das Stellglied des Serienreglers nach Inbetriebnahme leitend gesteuert wird. Diese Leitendsteuerung erfolgt über einen an der Versorgungsquelle betriebenen nichtlinearen Spannungsteiler, der auf den Steueranschluß des Stellgliedes wirkt. Nach Aufnahme des Regelbetriebes wird der nichtlineare Spannungsteiler über eine Diode vom Stellglied abgetrennt. Das Stellglied wird nun direkt in Abhängigkeit der Ausgangsspannung des Serienreglers gesteuert.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Serienregler mit einer Einschalteinrichtung anzugeben, welcher insbesondere im Fernbedienungsbetrieb sicher und zuverlässig arbeitet. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die weiteren Ansprüche zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen auf.

Der Serienregler nach der Erfindung weist insbesondere folgende Vorteile auf:

Nach dem Einschalten des Schaltreglers, z. B. durch einen kurzen Einschaltimpuls, hält sich der Serienregler durch die Mitkopplungsschaltung selbst im Regelzustand, auch wenn der Einschaltimpuls zu Ende ist. Damit ist ein zuverlässiger Betrieb des Serienreglers, z. B. für den Einsatz in Satelliten, möglich. Bei anormalen Betriebszuständen, z. B. bei lastseitigen Kurzschlüssen, weist die erfindungsgemäße Lösung eine zusätzliche Schutzfunktion - Strombegrenzung - auf. Bei Absinken der zu regelnden Größe, z. B. der Ausgangsspannung unter einen vorgegebenen Schwellwert, wird der Serienregler so lange abgeschaltet, bis ein neuer Einschaltimpuls zum erneuten Regelbetrieb führt. Durch die Entkopplung der Einschaltimpulse von der Eingangsspannung des Serienreglers mittels geeigneter Koppler (Optokoppler, Übertrager . . . ) ist der Serienregler resistent gegen Fehlfunktionen und Störeinflüsse. Ein Ausbleiben oder eine Störung eines Telecommandsignals für einen Satelliten führt nicht automatisch zur Außerbetriebsetzung des Serienreglers.

Anhand der Zeichnung werden nun Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines Serienreglers nach der Erfindung und

Fig. 2 einen Stromlauf eines Serienreglers nach der Erfindung mit vorteilhaften Zusatzfunktionen.

Fig. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung das Prinzipschaltbild eines Serienreglers. Der Versorgungsgleichspannungsquelle QE ist das Stellglied, hier in Form eines Feldeffekttransistors T1 in Serie geschaltet. Am Ausgang des Serienreglers - Klemmen 1, 2 - ist eine Last RL angeschlossen, an der die Ausgangsspannung UA des Serienreglers abfällt. Die Ausgangsspannung UA wird über den Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R2, R3, erfaßt und über den Fehlerverstärker in Form des Operationsverstärkers FV mit einer Referenzspannung Ur1 verglichen. Das Ausgangssignal des Fehlerverstärkers FV wird dem Stellglied T1 zugeführt. Die Beschaltung des Fehlerverstärkers FV mit der geteilten Ausgangsspannung UA und der Referenzspannung Ur1 ist so, daß eine Gegenkopplung zustande kommt; das heißt einer Spannungserhöhung am Ausgang des Schaltreglers wird dadurch entgegengewirkt, daß sich das Stellsignal erniedrigt. Damit wird die Ausgangsspannung UA auch bei unterschiedlicher Last RL konstant gehalten. Um den Serienregler beispielsweise über eine Fernsteuerung einzuschalten, ist eine Einschalteinrichtung E, hier in Form einer Steuerimpulsquelle Q, vorgesehen, die das Potential am Gate des Feldeffekttransistors T1 erhöht. Damit der Regelbetrieb auch nach Beendigung eines Steuerimpulses der Steuerimpulsquelle Q aufrecht erhalten wird, ist erfindungsgemäß eine Mitkopplungsschaltung MS vorgesehen, die ebenfalls auf das Stellglied T1 wirkt. Eine mögliche Ausbildungsform für eine Mitkopplungsschaltung MS ist in Fig. 1 dargestellt. Der Eingang 1, welcher mit dem Ausgang des Serienreglers (Klemme 1) verbunden ist, führt über den Widerstand R5 zur Basis des Transistors T6. Zwischen der positiven Versorgungsgleichspannung (Eingang 2) und dem Gateanschluß (Eingang 4) des Feldeffekttransistors T1 liegt die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors T7. Die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors T6 liegt in Serie zum Widerstand R6 in der Basiszuleitung des Transistors T7, die an eine Referenzspannung (Eingang 3) Ur2 angebunden ist. Durch diese Ausbildung der Mitkopplungsschaltung MS ist sichergestellt, daß die Gatespannung des Feldeffekttransistors T1 stets höher ist als die Ausgangsspannung UA des Serienreglers. Es tritt demnach eine Mitkopplung vom Ausgang des Serienreglers auf den Stelleingang des Stellgliedes T1 ein, wodurch der Serienregler im Regelzustand gehalten wird auch wenn die Einschalteinrichtung E nur einen kurzen einmaligen Impuls liefert. Der Spannungsabfall am Serienwiderstand R1 verhindert, daß der Regelbetrieb bei anormalen Bedingungen, z. B. lastseitigem Kurzschluß, weiter aufrecht erhalten wird. Somit wirkt der Widerstand R1 strombegrenzend. Wenn der Spannungsabfall am Widerstand R1 zu groß wird, wird die Mitkopplungsschaltung bei geeigneter Dimensionierung außer Kraft gesetzt und somit sowohl die Last als auch der Serienregler vor Zerstörung geschützt.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung zeigt Fig. 2. Die Mitkopplungsschaltung besteht hier aus der Serienschaltung, aus dem Widerstand R5 und der Diode D1, die als Signalgeber Teil eines Kopplers, z. B. des Optokopplers OK1, ist. Als Signalnehmer des Optokopplers OK1 ist der Fototransistor T2 vorgesehen, dessen Emitter mit dem Gate des Feldeffekttransistors T1 verbunden ist. Kollektorseitig ist der Fototransistor T2 auf eine Referenzspannung gelegt, die an der Zenerdiode ZD1 abfällt. Diese Zenerdiode ZD1 ist über den Widerstand R4 an die Plusklemme der Eingangsgleichspannungsquelle QE gelegt. Der vom Stellglied T1 abgewandte Anschluß der Diode D1 ist auf die Referenzspannung der Zenerdiode ZD2 gelegt. Durch vorgenannte Maßnahmen wird die Mitkopplung nur so lange aufrecht erhalten, wie die Ausgangsspannung UA nicht unter den durch die Zenerdiode ZD2 vorgegebenen Schwellwert absinkt.

Die Zenerdiode ZD2 stellt auch die Referenzspannung Ur1 für den Fehlerverstärker FV zur Verfügung, der gemäß der Ausgestaltung nach Fig. 2 durch den Transistor T3 gebildet wird. Die Diode D2 in der zum Gate des Feldeffekttransistors T1 führenden Kollektorleitung des Transistors T3 dient zur Signalentkopplung. Die Einschalteinrichtung E mit der Steuerimpulsquelle Q ist ebenfalls über einen Koppler - Optokoppler OK2 - bestehend aus der Diode D3 und dem Fototransistor T4, mit dem Gate des Feldeffekttransistors T1 verbunden. Der Fototransistor T4 ist wie der Fototransistor T2 kollektorseitig auf die Referenzspannung der Zenerdiode ZD1 gelegt. Die Steuerimpulsquelle Q kann beispielsweise aus dem Telecommandsignal TC_ON für einen Satelliten gebildet werden.

Wird ein solcher Impuls abgegeben, schaltet der Fototransistor T4 durch und das Gate des Feldeffekttransistors T1 erhält über den Widerstand R4 Pluspotential. Dies führt zum Einschalten des Feldeffekttransistors T1. Die Ausgangsspannung UA steigt an und es erfolgt eine Regelung dieser Ausgangsspannung UA über den Fehlerverstärker FV im Gegenkopplungszweig. Wenn das Telecommandsignal TC_ON verschwindet, wird der Fototransistor T4 nichtleitend. Dennoch bleibt der Serienregler über die Mitkopplung weiter im Regelbetrieb, da der Fototransistor T2 noch leitend ist und über seine Kollektor-Emitterstrecke und den Widerstand R4 Pluspotential zum Gate des Feldeffekttransistors T1 gelangt. Bei einem lastseitigen Kurzschluß sinkt die Ausgangsspannung UA und am Widerstand R1 fällt eine so hohe Spannung ab, daß das Potential am Punkt 3 den durch die Zenerdiode ZD2 vorgegebenen Schwellwert unterschreitet. Der Fototransistor T2 wird nichtleitend und der Feldeffekttransistor T1 schaltet ab, da er kein Gatepotential über den Widerstand R4 mehr erhält. Erst bei einem weiteren Telecommandsignal TC_ON wird der Serienregler wieder aktiviert. Wenn inzwischen der Kurzschluß verschwunden ist, geht der Serienregler in den normalen Regelbetrieb über. Bei lastseitigem Dauerkurzschluß würde bei jedem neuen Telecommandsignal ein Einschaltversuch unternommen. Durch eine Überwachung des Verbrauchers, im Falle eines Transponders durch eine einfache Überwachung der rückgesendeten Signale, können solche unnötigen Einschaltversuche unterbunden werden. Durch die galvanische Entkopplung der Telecommandsignale von der Versorgungsquelle QE mittels Optokoppler ist eine erhöhte Kurzschlußsicherheit erreicht. Anstelle der Optokoppler können natürlich auch andere ähnlich wirkende Koppler verwendet werden, wie z. B. Übertrager usw.

Durch eine Rücksetzeinrichtung in Form des Transistors T5 kann das Gate des Transistors T1 auf Minuspotential gelegt werden und der Serienregler, beispielsweise durch Steuerung des Transistors T5 durch ein Telecommand-Abschaltsignal TC_OFF, extern abgeschaltet werden, auch wenn kein anormaler Betriebszustand vorliegt.

Claims (7)

1. Serienregler mit einer einen Einschaltimpuls abgebenden Einschalteinrichtung (E), dadurch gekennzeichnet, daß der Serienregler eine Mitkopplungsschaltung (MS) aufweist, die so ausgestaltet ist, daß sie den Serienregler auch nach Betätigung der Einschalteinrichtung (E) so lange im Regelzustand halten kann, bis die mittels des Serienreglers zu regelnde Größe unter einen vorgegebenen Schwellwert absinkt.

2. Serienregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitkopplungsschaltung (MS) einen ersten Koppler (OK1) mit einem Signalgeber (D1) und einem Signalnehmer (T2) umfaßt, daß der Signalgeber (D1) über einen Serienwiderstand (R1) im Ausgangskreis des Serienreglers mit dem Stellglied (T1) des Serienreglers in Wirkverbindung steht und daß der Signalnehmer (T2) mit dem Steuereingang des Stellgliedes (T1) in Wirkverbindung steht.

3. Serienregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalnehmer (T2) an seinem vom Stellglied abgewandten Anschluß mit einem ersten Referenzelement (ZD1) verbunden ist.

4. Serienregler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (D1) an seinem vom Serienwiderstand (R1) abgewandten Anschluß mit einem zweiten Referenzelement (ZD2) verbunden ist.

5. Serienregler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschalteinrichtung (E) aus einer Steuerimpulsquelle (Q) besteht, welche über einen zweiten Koppler (OK2) mit dem Stellglied (T1) in Wirkverbindung steht.

6. Serienregler nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder zweite Koppler (OK1, OK2) Optokoppler sind.

7. Serienregler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rücksetzeinrichtung (T5) vorgesehen ist, mittels der die Mitkopplungsschaltung (MS) unwirksam gemacht werden kann.