DE1588942A1 - Gleichspannungsstabilisator mit einem gegenueber Last geschuetzten gesteuerten Vorwiderstand - Google Patents

Description

• Gleichspannungsstabilisator mit einem gegenüber Last geschützten gesteuerten Vorwiderstand Die Erfindung betrifft einen gegen Überlastung geschützten Gleichspannungsstabilisator mit einem gesteuerten Vorwiderstand, einem Regelverstärker, der mit einer Soll-Ist-Wertdifferenz beaufschlagt wird und der die Ausgangsspannung in einem Strom-Arbeitsbereich auf ihren Sollwert regelt, und mit einem eine Ansprechschwelle besitzenden Hilfsverstärker, der mit einer vom Strom abhängigen Steuerspannung beaufschlagt ist und der beim Unterschreiten eines bezüglich einer zulässigen Verlustleistung des gesteuerten Vorwiderstandes zulässigen Wertes des Belastungswiderstandes die Ausgangsspannung herabsetzt. .Bei bekannten Gleichspannungsstabilisatoren erfolgt bei Erreichen eines maximalen Eingangsstroseß ein Übergang von der Spannungsstabilisierung auf-eine Stromstabilisierung auf diesen Maximalstrom. Dabei wird zwar der angeschlossene Verbraucher, nicht aber das Stellglied des Gleiehspannungsstabilisators vor Überlastung geschützt.

  Bei anderen bekannten Gleichspannungsgtabilisatoren (SEL-Naoh-

  richtan 1966, lieft 2, 9.61, Bild 32 u. 33; Eleotronie Engi-

  naering, August 1961, 9.521 bis 523; DAS 1191 036, 1134 742)

  erfolgt daher beim Unterschreiten eines bei Konstantspannunas-

  regslung zulässigen llinimalvsrts den Btlaitungswiderstandss

  eine vom jeweiligen Wert des Belastungswiderstandes abhängige Herabsetzung sowohl der Ausgangsspannung als auch des Ausgangsstromes in der Weise, daß in jedem Betriebszustand die zulässlge Verlustleistung des Stellgliedes nicht überschritten wird. Diese anderen bekannten Gleichspannungsstabilisatoren haben den Nachteil, daß sie zufolge möglicher Netzspannungsschwankungen überdimensioniert werden müssen bzw. schlecht ausgenutzt werden können.
• Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß die Steuerspannung des Hilfsverstärkers eine von der Differenz zwischen der unstabilisierten Eingangsspannung und der Ausgangsspannung abhängige, den Wert des maximal abgebbaren Stromes mit stei- gender Eingangsspannung herabsetzende Komponente enthält. Auf diese Weise wird der bei Konstantspannungsregelung entnehmbare Maximalstrom im Sinne einer besseren Ausnutzung der zulässigen Verlustleistung des Stellgliedes in Abhängigkeit gebracht von der jeweiligen Netzspannung und damit der Eingangsspannung des Gleichspannungsstabilisators.
• Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines AusfUhrungsbeiapiels schematisch dargestellt. Hierbei zeigt Fig. 1@ ein Schaltbild eines Austührungsbeispiela und Fig. 2 ein Schaubild des Zusammenhangs zwischen Ausgangs- strom und Ausgangsspannung mit der Eingangsspannung als Parameter. Ein als Stellglied dienender Transistor 1 ist mit seinem Kollektor mit einer Eingangsspannungsklemme 2 und mit seinem Emitter über einen Hilfswiderstand 3 mit einer Ausgangsspannungsklemme 4 verbunden. Die Basis des Transistors 1 ist einerseits über einen Widerstand 5 mit seinem Kollektor und andererseits mit dem Kollektor eines einen Regelverstärker bildenden Transistors 6, dessen Emitter über eine Zenerdiode 7 an Masse und dessen Basis am Abgriff eines zwischen die Ausgangsspannungsklemme 4 und Masse geschalteten Spannungsteilers 8,9 angeschlossen ist, sowie mit dem Kollektor eines einen Hilfsverstärker bildenden Transistors 10 verbunden, dessen Emitter an der Ausgangsspannungskl.emme 4 liegt. Die Basis des Transistors 10 ist einerseits mit dem Abgriff eines zwischen dem Emitter des Transistors 1 und Masse liegenden Spannungsteilers 11,12 und andererseits über einen Widerstand 13 mit der Eingangsklemme 2 verbunden. Zwischen der Ausgangsssp annungsklemme 4 und Masse liegt ein Belastungswiderstand 14.
• Im Normalbetrieb übernimmt der Regelspannungsverstärker mit dem Transistor 6 die Konstantspannungsregelung gemäß dem Kennlinienabschnitt 15. Bei Unterschreiten eines bestimmten Wertes des zwischen der Ausgangsspannungsklemme 4 und Masse liegenden Belastungswiderstandes 14 überschreitet die am Hilfswiderstand 3 abfallende Spannung zusammen mit der am Spannungsteilerwiderstand 11 abfallenden Spannung eine Schwellenspannung der Basis-Emitterstrecke des Im Normalbetrieb stromlosen Transistors 10 des Hilfsverstärkers, so daß dieser Strom aufnimmt und den Transistor 1 zusteuert. Hierbei erfolgt ein Zurückregeln von Ausgangsstrom und -spannung gemäß der Abschaltkennlinie 16. Bei völligem Kurzschluß fließt noch ein Nurzschlußstrom 17. Bei Überlastung mit einem zu kleinen Außenwiderstand 18 ergibt sich eine Ausgangsspannung und ein Ausgangsstrom gemäß dem Schnittpunkt 19.
• Bei Anlegen einer etwa, konstanten Normal-,Speisespannung 2O zwischen die Eingangsklemme 2 und Masse liegt die am ßtellglied-Transistor 1 auftretende Verlustleistung bei allen gemäß den Kennlinien 15 und 16 möglichen Arbeitspunkten immer unterhalb einer durch eine Hyperbel 21 angegebenen maximal zulässigen Verlustleistung des Stellglied-Transistors 1. Liegt zwischen der Eingangsklemme 2 und Masse eine Überspannung 22 bzw. eine Unterspannung 23 als Speisespannung an, so erolgt zufolge der über den Widerstand 13 der Basis des Transistors 10 des Hilfsverstärkers zugeführten Komponente der Eingangsspannung das Zurückregeln von Ausgangsstrom und -spannung gemäß den Abschalkennlinien 24 bzw. 25, die von den zu den jeweiligen Eingangsspannungen 22 bzw. 23 gehörigen VerlustleistungshTperbeln 25 bzw. 27 Abstände haben, die gleiclizeitig eine gute Ausnützung der an sich zulässigen Verlustleistung und eine gute Sicherheit gegen Überlastung bieten. Hierbei ergibt sich ein geringerer Maximalstrom 28 bzw. ein größerer Mazimalstrow 29 als bei der Nenn-Eingangsspannung 20.

Claims (2)

1. Patentansprüche J. Gegen Überlastung geschützter Gleichsp annungsstabilisator mit einem gesteuerten Vorwiderstand, einem Regelverstärker, der mit einer Soll-Ist-Wertdifferenz beaufschlagt wird und der die Ausgangsspannung in einem Strom-Arbeitsbereich auf ihren Sollwert regelt, und mit einem eine Anzprechschwelle besitzen- den Hilfsverstärker, der mit einer vom Strom abhängigen Steuerspannung beaufschligt ist und der beim Unterschreiten eines bezüglich einer zulässigen Verlustleistung des gesteuerten Vorwiderstandes zulässigen Wertes des Belastungswiderstandes _ die Ausgangsspannung herabsetzt, dadurch gekennzeichnet, daB die Steuerspannung des Hilfsverstärkers eine von der Differenz zwischen der unstabilisierten Eingangsspannung und der Ausgangsspannung abhängige, den Wert des maximal abgebbaren Stromes mit steigender Eingangsspannung herabsetzende Komponente enthält.
2. 2. Stabilisator nach Anspruch 1, bei dem zwischen eine Emitter-Kollektorstreake eines den gesteuerten Vorwiderstand bildenden Leistungstransistors (1) und die Last (14) ein erster Hilfs- widerstand (3) und an die Basiselektrode des Leistungstransi- stors (1) bzw. an Basiselektroden von Steuertransistoren des Leistungstransistors die Kollektoren den Regelrerstärkertransistors (6), dessen Basis mit einem Abgriff eines an der Ausgangsspannung liegenden Spannungsteilers (8,9) und dessen Emitter über eine Zenerdiode (7) mit Masse verbunden ist, und des Hilfsverstärkertransistors (10) geschaltet sind, dessen Emitter unmittelbar mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Hilfswiderstand (3) und der Last (14) und dessen Basis an einen Abgriff einen einerseits mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Hilfswiderstand (3) und den Emitter des Leistungstransistors (1) und andererseits mit Masse verbundenen Spannungsteilers (11,12) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgriff des Spannungsteilers(11,12) über einen zweiten-Hilfs-.widersta,nd (13) mit der ungeregelten Eingangsspannung verbunden ist.