DE1003820B - Transistor-Schaltungsanordnung zum Stabilisieren von Gleichspannungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schaltungen, bei denen ein elektrischer Verbraucher aus einer instabilen Stromquelle gespeist wird, und bezweckt, die Spannung am Verbraucher zu stabilisieren. Sie ist durch drei parallel geschaltete Kreise gekennzeichnet, von denen einer die Reihenschaltung der Speisequelle und eines ersten Transistors, der zweite den elektrischen Verbraucher und der dritte einen zweiten Transistor in Reihe mit einer Bezugsquelle enthält, wobei der zweite Transistor einen von dem Unterschied zwischen der Spannung des Verbrauchers und der der Bezugsquelle abhängigen Regelstrom erzeugt, der dem ersten Transistor derart zugeführt wird, daß die Verbraucherspannung stabilisiert wird.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit Grenzschichttransistoren ;

Fig. 2 zeigt eine Abart der Schaltung nach Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine weitere Abart der Schaltung nach Fig. 1;

Fig. 4 zeigt eine dritte Abart der Schaltung nach Fig. 1;

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der erste Transistor ein Spitzenkontakt- und der zweite ein Grenzschichttransistor ist.

Nach Fig. 1 speist eine schwankende Speisequelle 1 einen Verbraucher 2, z. B. einen elektrischen Verstärker, einen Oszillator, usw. Um die Spannung am Verbraucher 2 zu stabilisieren, ist in Reihe mit der Speisequelle 1 ein erster Transistor 5 des Grenzschichttyps geschaltet, während in Reihe mit einer Bezugsspannungsquelle 3 ein zweiter Transistor 6, gleichfalls ein Grenzschichttransistor, gelegt ist, wobei die Kreise 1, 5 und 2 sowie 3, 6 alle parallel miteinander geschaltet sind und der zweite Transistor 6 einen von dem Spannungsunterschied zwischen dem Verbraucher 2 und der Bezugsspannungsquelle 3 abhängigen Regelstrom i erzeugt, der zur Stabilisierung der Spannung am Verbraucher 2 dem ersten Transistor 1 zugeführt wird.

Bei einer solchen Schaltung sollen gewöhnlich die gleichnamigen Pole der Stromquellen 1 und 3 miteinander verbunden und keine weiteren Quellen erforderlich sein. Es ergibt sich dabei, daß nur sehr beschränkte Möglichkeiten vorliegen, um sowohl die Anforderung, daß der vom zweiten Transistor 6 erzeugte Regelstrom das richtige Vorzeichen zur Stabilisierung der Verbraucherspannung hat, als auch die Anforderung zu erfüllen, daß die zu einem richtigen Betrieb geeigneten Vorspannungen der Transistorelektroden erzeugt werden.

Nach Fig. 1 ist eine Klemme der Speisequelle 1 mit der durch diese Quelle in der Vorwärtsrichtung Transistor-Schaltungsanordnung
zum Stabilisieren von Gleichspannungen

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg I₁ Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 18. Juli 1953

Johannes Ensink und Jan Verhagen, Hilversum

(Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden

angeregten Emissionselektrode des Transistors 5 verbunden, dessen Kollektorelektrode mit der Emissionselektrode des Transistors 6 verbunden ist. In den Basiskreis des Transistors 6 ist die die Basiselektrode in der Sperrichtung einstellende Bezugsquelle 3 eingeschaltet, während die Kollektorelektrode dieses Transistors über den Widerstand 7 den Regelstrom i der Basiselektrode des Transistors 5 zuführt. Der Widerstand 8 dient dabei zum Erzielen der richtigen Vorspannung für die beiden zuletzt genannten Elektroden.

Wenn die Spannung am Verbraucher 2, die gewöhnlich nur etwas höher ist als die der Bezugsquelle 3, zunimmt, nehmen die Ströme durch den Transistor 6 schnell zu, wodurch der Basisstrom des Transistors 5, der dem Regelstrom i entgegengesetzt ist, abnimmt, so daß auch der Kollektorstrom des Transistors 5 abnimmt und somit die ursprüngliche Zunahme der Verbraucherspannung verringert wird.

Bei einer praktischen Ausführungsform, bei der die Quelle 1 zwischen 15 und 20 V und der Verbraucher 2 zwischen 2,5 und 6 kOhm variierte, wobei die Quelle 3 einen Wert von 13,5 V, die Widerstände 7 und 8 je 11 kOhm hatten, ergab es sich, daß die entsprechenden Änderungen der Verbraucherspannung V100 bis V400 der relativen Änderungen der Speisespannung bzw. des Verbrauchers betrugen.

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Die Bezugsquelle3 wird bei dieser Schaltung durch einen geringen Strom, bei dem beschriebenen Beispiel maximal etwa 100 μΑ, aufgeladen. Der Strom kann gewünschtenfalls über den parallel zur Quelle 3 liegenden Widerstand 9 abgeleitet werden, so daß die Quelle3 gar keinen Energieaustausch mit dem weiteren Schaltungsteil aufweist. Wird die Quelle 3 dann durch einen Kondensator ersetzt, so ergibt sich nur eine sehr zweckdienliche Unterdrückung schneller Änderungen der Quelle 1 bzw. des Verbrauchers 2.

Fig. 2 zeigt eine Abart der Schaltung nach Fig. 1, bei welcher der Transistor 6 durch einen Transistor 6' vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp ersetzt ist, so daß die Widerstände 7 und 8 der Fig. 1 weggelassen werden können. Diese Schaltung hat weiter die je nach dem Anwendungsgebiet gewünschte oder nicht gewünschte Eigenschaft, daß beim Ausfallen der Spannung der Quelle 1 die Quelle 3 durch den Basis-Emissions-Elektrodenweg des Transistors 6' den Verbraucher 2 speist.

Nach Fig. 3 ist eine Klemme der Speisequelle 1 mit der Kollektorelektrode eines Transistors 5' verbunden, dessen Emissionselektrode mit der Basiselektrode des Transistors 6 verbunden ist. Die Kollektorelektrode des Transistors 6 ist wieder über einen Widerstand 7 mit der Basiselektrode des Transistors 5' für die Zufuhr des Regelstroms i verbunden, während zum Erzielen der richtigen Vorspannung dieser beiden Elektroden ein Widerstand 8' zwischen den Kollektorelektroden der Transistoren 5' und 6 angebracht ist. Ahnlieh wie bei Fig. 1, jedoch im Gegensatz zu Fig. 2, ist hier die Polarität der Bezugsquelle 3 dem Strom entgegengesetzt gerichtet, der den zweiten Transistor 6 durchfließt, so daß ähnliche Eigenschaften wie bei der Schaltung nach Fig. 1 gefunden werden. Da jedoch bei Zunahme der Spannung am Verbraucher 2 die Emissionselektrode des Transistors 5' weniger stark in der Vorwärtsrichtung angeregt wird, wodurch dieser Transistor an sich bereits eine Stabilisationswirkung auf die Verbraucherspannung ausübt, kann ein noch etwas größerer Unterdrückungsfaktor der unerwünschten Spannungsänderungen erhalten werden.

Fig. 4 unterscheidet sich in der Weise von Fig. 1, daß der Transistor 6 wieder durch den Transistor 6' entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps ersetzt ist, wodurch die Widerstände 7 und 8' der Fig. 3 in Wegfall kommen können. Zum Erzielen der richtigen Elektrodenvorspannungen wird ein Widerstand 12 in dem Basiskreis des Transistors 6' erforderlich. Die Eigenschaften sind somit annähernd gleich denen der Schaltung nach Fig. 2, mit dem Unterschied, daß infolge des Widerstandes 12 eine etwas niedrigere Spannung am Verbraucher 2 zur Verfugung bleibt, während die Regelempfindlichkeit verringert ist.

Nach Fig. 5 bestehen die drei Parallelkreise a) aus der Reihenschaltung der Speisequelle 1, eines Spitzenkontakttransistors 5" und eines Widerstandes 10, b) aus einem Verbraucher 2 und c) aus der Reihenschaltung der Bezugsquelle 3 und eines Grenzschichttransistors 6. Eine Klemme der Quelle 1 ist mit der Kollektorelektrode des Transistors 5" verbunden. Die Basiselektrode dieses Transistors 5" ist über den Widerstand 10 mit der Emissionselektrode des Transistors 6 verbunden, dessen Basiselektrode mit einer Klemme der diese Elektrode in der Vorwärtsrichtung einstellenden Referenzquelle 3 verbunden ist. Die Kollektorelektrode dieses Transistors 6 ist mit der Emissionselektrode des Transistors 5" für die Zufuhr des Regelstroms i direkt verbunden. Der Widerstand 10 dient dabei wieder zum Erzielen der richtigen Vorspannung der beiden Elektroden. Der durch diese Schaltung erzielbare Unterdrückungsfaktor für Änderungen der Verbraucherspannung ist infolge des verhältnismäßig geringen Stromverstärkungsfaktors der bisher üblichen Spitzenkontakttransistoren wesentlich geringer als bei der vorangehenden Schaltung.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltungsanordnung zur Stabilisierung von Gleichspannungen, wie sie zur Speisung eines elektrischen Verbrauchers, z. B. eines Rundfunkempfängers oder einer Fernsprechanlage, dienen, unter Verwendung von Transistoren, gekennzeichnet durch drei parallel geschaltete Kreise, von denen einer die Reihenschaltung einer Speisequelle und eines ersten Transistors, der zweite den elektrischen Verbraucher und der dritte einen zweiten Transistor in Reihe mit einer Bezugsquelle enthält, welcher zweite Transistor einen von dem Unterschied zwischen der Spannung des Verbrauchers und der der Bezugsquelle abhängigen Regelstrom erzeugt, der in einem die Verbraucherspannung stabilisierenden Sinne dem ersten Transistor zugeführt wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, bei der die Speise- und die Bezugsquelle eine gemeinsame Klemme besitzen, während die Schaltung keine weiteren Quellen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren vom Grenzschichttyp sind, wobei der Regelstrom von der Kollektorelektrode des zweiten zur Basiselektrode des ersten Transistors geführt wird.

3. Schaltung nach Anspruch 1, bei der die Speise- und die Bezugsquelle eine gemeinsame Klemme besitzen, während die Schaltung keine weiteren Quellen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor vom Spitzenkontakttyp und der zweite vom Grenzschichttyp ist, wobei der Regelstrom von der Kollektorelektrode des zweiten Transistors zur Emissionselektrode des ersten Transistors geführt wird (Fig. 5).

4. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisequelle mit der durch sie in der Vorwärtsrichtung eingestellten Emissionselektrode des ersten Transistors verbunden ist, dessen Kollektorelektrode mit der Emissionselektrode des zweiten Transistors verbunden ist.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität der Bezugsquelle der Sperrichtung der Basiselektrode des zweiten Transistors entspricht und daß dessen Kollektorelektrode über einen ersten Widerstand (7) mit der Basiselektrode des ersten Transistors und über einen zweiten Widerstand (8) mit der erwähnten, gemeinsamen Klemme der Quellen (1 und 3) verbunden ist (Fig. 1).

6. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität der Bezugsquelle der Durchlaßrichtung der Basiselektrode des zweiten Transistors entspricht (Fig. 2).

7. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisequelle mit der Kollektorelektrode des ersten Transistors verbunden ist, dessen Emissionselektrode mit der Basiselektrode des zweiten Transistors verbunden ist, dessen Emissionselektrode wiederum mit der Bezugsquelle verbunden ist.

8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität der Bezugsquelle der

Sperrichtung der Emissionselektrode des zweiten Transistors entspricht, dessen Kollektorelektrode über Widerstände (7 und 8') einerseits mit der Basiselektrode und andererseits mit der Kollektorelektrode des ersten Transistors verbunden ist (Fig. 3).

9. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität der Bezugsquelle der Durchlaßrichtung der Emissionselektrode des zweiten Transistors entspricht und daß der Basiskreis dieses Transistors einen Widerstand (12) enthält (Fig. 4).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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