DE1513168A1 - Stabilisierungsschaltung - Google Patents

Description

Frankfurt/Main, den 21.10.1965

-Ϊ83Ρ4-

Goerz Electro Gesellschaft m.b.H. in Wien (Oesterreich)

" S tabilis isruagsscha ltung" '5 1 3 T 6 8

L.

Die Erfindung betriff t eine Stabilisieringsschaltung mit zumindest zwei in Serie liegenden Transistoren als regelbarer lan gswi der stand, wobei die Basis des ersten Transistors mit einem iiegelverstärker verbunden ist.

Die Serien scha ltung von mehreren Transistoren als längswiderstand ist dann no twendig, wenn die maximale, am Iangswiderstand auftretende Spannung grosser werden kann als die maximal zulässiga Betriebsspannung für einen Transistor. Diese Notwendigkeit der Serienschaltung tritt insbesondere bei Stabilisatorenfür grosse Ausgangsspannungsn auf oder bei Stabilisatoren, bei denen die Ausgangsspanmng in einem weiten Bereich kontinuierlich eingestellt werden kann. Die bekannten Schaltungen beinhalten Ma ssnahinen, wodurch sich die Spannung in jedem Be triebszustand auf alle Transistoren gleichmässig aufteilt. Bei den bisher bekannten Schaltungen dieser Art war ein verhalte ismässig grosser Aufwand an Schaltmitteln erforderlich und meist ergaben sich auch grosse Querströme, die einen empfindlichen Ie is tun gsverlust verursachten.

Zur Behebung dieser Nachteile wird vorgeschlagen, bei einer Stabilisierungsschaltung der eingangs angeführten Art erfin dun gsge mass die Basis jedes weiteren 'Transistors einerseits über einen Widerstand mit dem Kollektor dieses Transistors und anderseits über eine Diode, mit deren Katode sie verbunden ist,

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an den negativen Pol einor IIiIfsspanning zu legen, wobei der positive Pol der Hilf sspan nun g an den Emitter des vorhergBhenden Transistors bzw. an den negativen Pol der vorhergehenden Hilfsspannung angeschlossen ist.

Das Wesen der Erfindmg wird in der folgenden Beschreibung in Gegenüberstellung zu den boreits bekannten Stabilisierungsschaltungen an Hand der Zeichnungen gsnauer erläutert, in weichen Fig. i uad Pig. 2 zwei bekannte Stabilisierungsschaltun- £pn zeigen, während in Fig. 5 eine erfindungsge masse Stabilisierungsschaltung mit zwei in Serie liegenden Transistoren ind in Fig. Ij. eine solche Schaltung mit insgesamt drei in Serie liegenden Transistoren veranschaulicht ist.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung wird die gleichmassige Aufteilung der Spanning auf die beiden Transistoren dadurch erreicht, dass die Basis des einen Transistors (Trχ) direkt vom Ra ge lver stärker V, der mit dem Diskriminator D in Verbindung steht, ausgesteuert wird und die Basis des zweiten Transistors !Cr₂ am Mittelpunkt eines Spannungsteilers liegt, welcher an die Spanning, die an beiden Transistoren liegt, angeschlossen ist, und dessen beide Widerstände Rj ind Rjj gleich gross sind. Auf diese weise ist die Spannung am Transistor Tr_x gleich der Spannung am Transistor Tr₂- Aus der Schaltung ist weifers zu entnehmen, tess die Basis des Transistors Tr₂ mit dem Widerstand Rj parallel Rjj abgeschlossen ist. Bekanntlich ist aber die für einen Transistor zulässige Betriebsspannung von der Grosse des Basis-Abschlusswiderstandes - mit Ausnahme der meisten Silizium-Transistoren - stark abhängig. In der Praxis ergibt sich aber, dass der Spannungsteiler nicht gsnügBnd niederohmig ga-

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macht wer (fen kann, um den Transistor Tr₂ mit der maximalen Betriebsspannung beaufschlagen zu können.

Un diesen Nachteil zu beseitigen ist schon vorgeschlagen worden» zwischen den Spannungsteiler und den Transistor Tr₂ einen weiteren !transistor Tr, zu legen (Fig· 2), der zwar nur eine verminderte leistung, aber die gesamte Betriebsspannung des Transistors Tr₂ aushalten muss. Bei dieser Schaltung ist je doch darauf zu achten, dass der Beststrom des Transistors Tr₂ nicht grosser wird als der Emitterstrom des Transistors Tr^, da sonst die Basis-Emitter strecke des Transistors Tr* in Sperr ichtun g kommt, womit'der niederohmige Abschluss der Basis des (transistors Tr₂ verlorengeht. Meist wird sich die Notwendigkeit ergeben, einen Widerstand Hui zur Yorgrössering des Emitterstromes von Tr^ einzufügen, wie in Fig. 2 eingezeichnet. In den meisten praktischen Fallen zeigt sich aber, dass für den Transistor Tr^ kaum eine geeignete, billige ü*ype gefunden werden kann. Dazu kommt noch, dass die Ströme, die durch Rj, Rjj und Rjjj fliessen, besoudors bei Geräten mit in weiten Grenzen kontinuierlich einstellbarer Ausgangsspannung, meist grosse tferte annehmen und einen empfindlichen Ie is tu ig sver lust verursachen.

Der erf indtmgsgemassen Schaltung, welche die genannten Kachteile vermeidet, liegt der Gedanke zu Grunde, dass es nicht notwendig ist, die Spannungen auf die Transistoren in jedem Arbeitspunkt gleichmässig auizuteilen, sondern dass es vielmehr genügt Vor sorge zu treffen, dass an keinem Transistor ein bestimmter maximaler Spannungsv«rt überschritten werden kann. Bei zwei Serientransistoren kann daher ein Transistor praktisch kurzgeschlossen sein, während der andere, geregelte Transistor

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die gesamte Spannung bis zu einem vorbestimmten Maximalwert aufnimmt. Wird die Spannung an beiden längstransistoren grosser, bleibt dereine Transistor auf seinem Maximalwert, während der andere Transistor die Spannung, die über diesen Maximalwert hinausgeht, aufnimmt.

2h Fig. 5 ist diese Schaltung mit zwei Transistoren dargestellt.

Hiebei sind die beiden in Serie liegenden !Transistoren wieder mit 'Hr₁ und Tr₂ bezeichnet· Die Basis des ersten transistors Tr^ steht in unmittelbarer Verbindung mit dem -tiegslverstarker V, der seinerseits mit dem Diskriminator D verbinden ist. Die Basis des zweiten Uran sis tors !Pr₂ ist einerseits über den Widerstand!^ mit dem Kollektor des zweiten Transistors Tr₂ verbunden und ist anderseits über eine Diode IL, an deren Katode sie angeschlossen ist, an den negativen Pol einer HiIisspanning ]]ft gelegt. Der positive Pol dieser Hilf sspannung liegt am Emitter des vorhergehenden Transistors Trχ.

Diese Schal ting wirkt wie folgt: Solange die Spanning U₀ - ü_at kleiner ist aas 1^, ist die Diode \ gesperrt. Diß Basis des Transistors Tr₂ liegt über % an seinem Kollektor, wodurch seine Kollektor-Emitterstrecke leitend wird. Die Spannung U₀ - U_st und ihre Aenderuagen werden daher vom Transistor Tr^ aufgenommen. Wird die Spannung I^ - U₈^ aber grosser als die Spanning %, dann wird die Diode Ife leitend und die Basis das Transistors !Er₂ nimmt das flotentiai des Minuspunktes der Spannung L^ an. Der Emitter des Transistors Tr₂ nimmt praktisch das gleiche Potential an, womit der Spanniagswert % an der Ko üektor-iämi tiers trecke dee !fceneietors Tr^ auf tritt, u*zw. »abhängig vom Ifert U₀ - U₈^, so

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dieser grosser als % ist. für den fall, das U_s.f. bis auf den Wert MJ. garegslt werden kann, wird die Spanning IJj zweckmassigBiweise auf den Wert U₀/2 festgelegt, wodurch beim IxtremfaJl von U₃₁J - O an beiden !"ransistoaren die Spanning Uq/2 auftritt.

Der ausschlaggebende YortsiX dieser Schaliiung ist neben deren Bintachheit die Tatsache, dass der transistor (Er₂ hasisseitag mit dem niederohmigen Durchlasswiderstand der Diode I^ — abgesehen von den Ihnenwiderständsn der Spannt» gsque Ilen U₀ und Ijj, welche entsprechend klein gshalian werden können - abgeschlossen ist, wodurch die maximale Betriebsspannung für die sen 'Irans is tor ausgenützt werden kann.

Die !Datsache, diass eine getrennte Span nun gs^ueiie ^ notwendig ist, stellt in den meisten ü'äiJjsn keinen zusätzlichen Autwand dar, da - insbesondere für den i'all, dass die Spannung U_a1; auf den Wert lull geregelt werden kann -eine Spannmgs^uelle no twendig is t, die e inen Yorstrota J_T über den Widerstand % in die Spannungstuelle U₉₁ einspeist. Die Transistoren Ττχ und führen so ©inen Ruhestrom J_T, wodurch der ungünstigs Arbeitspmkt für Kollektorströme mit dem Werte Null Termieden wird.

Diese Scha Itaig, sinngemäsö auf eine SerianaohaltuQg von mehreren üiransistoren eiweitert, ist in der fig* k ^ Die Sehaltuag der !Eransistorön ϋ^χ und 3Jp₂ entspricht völlig jener gBmä3s der i'ig. 3, wahrend die Baals des dritten, mit diesen beiden transistoren in Serie lie^noen Transistors wieder über einen Widerstand Hx mit to Kollektor von !ö^ verbunden ist t»d ändatrseits über die Bio & D* an · iner HiH sspannungHjj und zwar wieder am negativen BoI derselben, liegt-·"-

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Die Basis des !ßeansistors Sf* ist so wie Jene des Transistors Tr₂ mit der Katode der zugehörigen Diode verbunden; der positive ijb 1 der Hiifcsspanmiig liegt hier ata negativen Pol cter vorhergehenden Hilisspanmng %£· Bie Grosse der Hilf sspannuigsn beträgt beispielsweise jeweils ein Drittel der Spanning U₀* Die Funktion dieser Schaltung ist analog jener nach der Fig. 5. Auch bei dieser SchaItmg kann ein Widerstand entsprechend % in der Schaltung nach Kg» 5 - zur Urzeugung eines Vbrstromes eingstügt werden.

Ih aoalo^r Weise sind Stabilisierungsschal tun gen mit vier lud auch tnehr iransistoren autgebaut·

Die gezeigten Schaltungen sind mit den üblichen pip-Sransistoren versehen j natürlich ist es auch möglich, nach entsprechender mastellmgnin-ü^ansistoren anzuwenden» wenn verschiedene Umstände dies wünschenswert erscheinen lassen.

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Claims (2)

1. Patentansprüche:

   (D Stabilisierungsschaltung mit zumindest zwei in Serie liegenden Transistoren als regelbarer langswiderstand, wobei die Basis des ersten Transistors mit einem Regelverstärker verbunden ist, dadurch getennzeiclinetj dass die Basis jedes weiteren 'üransistors (Tr₂, !^5» ···)' einerseits über einen Widerstand (3^i Hx, .·) mit ihrem Kollektor und anderseits über eine Diode (X^, Ik, .·.)» mit dsren Katode sie verbunden ist, an den negativen Pol einer HiHsspannung (I^,, .T^,) φ-3egt ist, wobei der positive Pol der Hilf sspanning mit dem iämitter des vorhergehenden !Dransistors (It^) bzw. mit dem negativen Pol der vorhergshenden HiIisspannung (l^_a) verbunden ist.
2. 2. Stabilisierungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch ^kennzeichnet, dass der negative Pol der Hilfsspanmog (JSq) über einen Widerstände^) mit dem durchgehenden, gsmeinsamen positiven Pol verbinden ist, wodurch die Hill sspannung auch zur Urzeugung eines Vor stromes (J_y) heranziehbar ist*

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