DE1513420C - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannungsregeleinrichtung zur Erzeugung einer geregelten Gleichspannung, bei der eine Quelle pulsierender Gleichspannung über einen Schalttransistor auf einen Siebkondensator und dieser über einen kontinuierlich gesteuerten Stelltransistor an die Ausgangsklemmen geschaltet ist und die Steuerelektrode des Schalttransistors mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, die ihrerseits durch eine an die mit dem Stelltransistor verbundene Ausgangsklemme angeschlossene Fühlanordnung gesteuert wird.

Bei bekannten derartigen Schaltungen dient der Schalttransistor zur Entlastung des kontinuierlich gesteuerten Stelltransistors. Im normalen Betrieb einer keinen zusätzlichen Schalttransistor aufweisenden Spannungsregelschaltung steigt mit wachsender Eingangsspannung der Spannungsabfall am Stelltransistor an, so daß die in diesem Stelltransistor umgesetzte Leistung, die gleich dem Produkt des an ihm liegenden Spannungsabfalls mit dem ihn durchfließenden Strom ist, entsprechend ansteigt und sich dieser Transistor zunehmend erwärmt. Zur Abführung dieser Wärme sind große Kühlflächen und ein Ventilator erforderlich: Dadurch ist ein erheblicher Raumbedarf bedingt. Außerdem muß der Stelltransistor auch für die maximale Belastung ausreichend dimensioniert sein, so daß ein relativ aufwendiger (leistungsstarker) Typ verwendet werden muß.

Eine starke Belastung des Stelltransistors läßt sich dadurch vermeiden, daß man ihm einen Schalttransistor vorschaltet, weicher auf einen Speicher- oder Siebkondensator arbeitet und dessen Einschaltzeiten vom Verhältnis der Eingangsspannung zur Ausgangsspannung der Regelschaltung bestimmt werden. Bei einer bekannten Schaltung wird der Schalttransistor mit Hilfe einer relativ hochfrequenten Rechtcckspannung periodisch ein- und ausgeschaltet und das Tastverhältnis der R.echteckschwingung wird in Abhängigkeit von den Spannungsverhältnissen so verändert, daß der Schalttransistor bei höherer Eingangsspannung nur für kürzere Zeiträume, bei niedriger Eingangsspannung dagegen für längere Zeiträume der Rechteckperiode geöffnet ist. Auf diese Weise entsteht an dem Speicherkondensator eine bereits vorgeregelte Spannung, deren Welligkeit dann durch die nachfolgende kontinuierlich arbeitende Regelschaltung völlig ausgeglichen wird. Der kontinuierlich arbeitende Stelltransistor dieser nachfolgenden Regelschaltung arbeitet dabei mit praktisch konstanter Belastung und läßt sich dadurch wesentlieh günstiger dimensionieren, als es ohne Vorschaltung des Schalttransistors möglich wäre. Die im Schalttransistor umgesetzte Leistung ist relativ gering, da sein Durchlaßwiderstand in der Sättigung recht klein ist und bei genügend kurzen Umschaltzeiten auch in diesen nur sehr wenig Energie umgesetzt wird. Die bekannte Schaltung hat jedoch den Nachteil, daß die zur Erzeugung der den Schalttransistor ansteuernden Rechteckschwingung mit sich änderndem Tastverhältnis benötigte Schaltung relativ aufwendig ist. Außerdem arbeitet diese Steuerschaltung ständig, auch wenn die Eingangsspannung der Spannungsregelschaltung keinen überhöhten Wert hat.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Verbesserung der bekannten Spannungsregelschaltune. Insbesondere soll der Aufwand vermieden werden, und der Schalttransistor soll nicht von einem Oszillator gesteuert werden, sondern entsprechend einem Schwellwertkriterium nur dann gesperrt werden, wenn eine Erhöhung der Eingangsspannung dies notwendig macht.

Diese Aufgabe wird bei einer Spannungsregeleinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fühlanordnung zum Schwellweltvergleich der Momentanspannungsdifferenz zwischen der Ausgangsgleichspannung und der

ίο pulsierenden Gleichspannung außer an die erwähnte Ausgangsklemme an die mit dem Kollektor des Schalttransistors verbundene Ausgangsklemme der Spannungsquelle der pulsierenden Gleichspannung geschaltet ist und daß die Steuereinrichtung derart von der Fühlanordnung gesteuert ist, daß der Schalttransistor dann eingeschaltet ist, wenn die Momentanspannungsdifferenz unterhalb eines ersten vorbestimmten Schwelhvertes liegt, und gesperrt ist, wenn sie einen zweiten vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Die Fühlschaltung, welche die Spannungsdifferenz zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Regelschaltung abfühlt, läßt sich wesentlich einfächer aufbauen als bei der bekannten Schaltung der steuerbare Rechteckoszillator. Auch wird der Schalttransistor nicht ständig ein- und ausgeschaltet, sondein er wird praktisch statisch betrieben und nur dann umgeschaltet, wenn die an der Fühlschaltung anliegende Spannungsdifferenz bestimmte Schwellwerte durchläuft. Diese Schwellwerte können bcispielsweisc durch die Basis-Emitter-Schwellenspannung eines in der Fühlschaltung enthaltenen Transistors bestimmt werden.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung kann die Basis-Emitter-Strecke dieses Transistors in Reihe mit einer Impedanz, welche beispielsweise eine oder mehrere Dioden enthält, zwischen der Ausgangsklemme der Spannungsregeleinrichtung und der Ausgangsklemme der Quelle der pulsierenden Gleichspannung liegen, wobei die Emilter-Koilektor-Streckc dieses Transistors im Steuerkreis des Schalttransistors angeordnet ist. Ferner kann insbesondere der Transistor der Fühlanordnung ein Teil eines Spannungsteilers sein, dessen Abgriff — gegebenenfalls über einen Verstärkertransistor — auf die Basis des Schalttransistors geführt ist. Das Über- oder Unterschreiten der Schwellwerte äußert sich durch einen Übergang des Zustands des Transistors in dem Spannungsteiler zwischen dem leitenden und dem gesperrten Zustand, wodurch sich das Spannungsteilerverhältnis ändert und der Schalttransistor zum Leiten gebracht oder gesperrt wird. Der eine Schwellwert läßt sich mit Hilfe der Reihenimpedanz der Fühlanordnung, durch die Wahl der Anzahl der Dioden, bestimmen, während der andere Schwellwert durch ein als Spannungsspeicher wirkendes RC-Glied, welches zwischen diese Impedanz und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors der Fühlan-Ordnung eingefügt werden kann, bestimmt wird. Für eine sichere Steuerung des Schalttransistors kann ferner eine Hilfsgleichspannungsquelle vorgesehen sein, mit welcher der vorletzte den Schalttransistor steuernde Spannungsteiler verbunden ist.

F i g. 1 ist ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Spannungsregeleinrichtung und

F i g. 2 und 3 sind Darstellungen des zeitlichen Verlaufs der Spannungen und Ströme in der Schaltung nach Fig. 1 und dienen zur Erläuterung der Wirkungsweise dieser Schaltung.

In Fig. 1 wird die Primärwicklung eines Transformators 10 mit Wechselstrom gespeist. Ein gewöhnlicher Doppelweggleichrichter 12 ist an die Sekundärwicklung dieses Transformators angeschlossen. An den Ausgangsklemmen 33 und 33' dieser Gleichrichterschaltung treten also Spannungshalbwellen auf. Die negative Klemme der Gleichrichterschaltung ist mit dem Kollektor 18 eines Schalttransistors 20 verbunden, dessen Emitter 22 am Kollektor eines seriengeschalteten Stelltransistors 26 liegt, welcher sich innerhalb der durch ein gestricheltes Rechteck 14 umrandeten Regeleinrichtung 28 befindet. Der Emitter 30 des Stelltransistors 26 ist an die negative Ausgangsklenime 32 der Regeleinrichtung 28 angeschlossen. Diese Klemme 32 ist mit der einen Klemme einer Belastung 34 über eine Leitung 36 verbunden. Diese Leitung 36 kann, wie durch eine teilweise strichlierte Darstellung angedeutet ist, eine sehr große Länge haben. Die positive Klemme 33' des Gleichrichters 12 ist über eine Leitung 38 an die positive Ausgangsklemme der Regeleinrichtung 28 angeschlossen. Diese positive Klemme 40 liegt an der anderen Klemme der Belastung 34 über eine Leitung 42, welche ebenfalls verhältnismäßig lang sein kann. Ein Speicherkondensator 44 ist zwischen dem KoI-Iektor 24 des Stelltransistors 26 und der Leitung 38 angeordnet. Da ein großer veränderlicher Strom in den langen Leitungen 36 und 42 fließen kann, ist die Spannung an den Ausgangsklemmen 32 und 40 der Regeleinrichtung 28 von der an der Belastung 34 liegenden Spannung wegen des Spannungsabfalls in den Leitungen 36 und 42 möglicherweise verhältnismäßig stark verschieden. Die einem Regelverstärker 46 innerhalb der Regeleinrichtung 28 zugeführte Spannung wird von den Klemmen der Belastung 34 über getrennte Reglerleitungen 48 abgenommen. Da der Strom in den Reglerleitungen 48, welche ebenfalls lang sind und daher ebenfalls durch strichlierte Linien dargestellt sind, nur gering ist, liegt am Regelverstärker 46 eine mit der Spannung an der Belastung 34 gut übereinstimmende Spannung. Die dem Verstärker 46 zugeführte Spannung kann auch noch mittels eines Potentiometers 5© eingestellt werden. Der der Basiselektrode des Stelltransistors 26 durch den Regelverstärker 46 zugeführte Strom hat eine solche Größe, daß die Spannung an der Belastung 34 unabhängig von dem Spannungsabfall in den langen Leitungen den gewünschten Wert hat. Wenn, wie üblich, die negative Klemme des Gleichrichters 12 unmittelbar mit dem Kollektor 24 des Stelltransistors verbunden werden würde, so würde die Spannung an dem Speicherkondensator 44 bei einem Ansteigen der Spannung zwischen der positiven und negativen Ausgangsklemme des Gleichrichters 12 ansteigen. Um die Spannung an der Belastung 34 konstant zu haiten, muß der Stelltransistor 26 eine erhebliche Leistung verrichten, wenn die Spannung des Gleichrichters steigt oder die Ausgangsspannung des Pliers sinkt. Das Problem wird bei einem weiten Bereich der vom Gleichrichter 12 gelieferten Eingangsspannung noch schwieriger. Dies erfordert einen großen und teuren Stelltransistor mit großer Wärmeableitung oder einen großen Ventilator oder beides. Jedoch werden gemäß der Erfindung Mittel vorgesehen, um die Spannung am Kondensator 44 und am Regler 28 praktisch unabhängig von den Abweichungen der Spannung an der Ausgangsseite des Gleichrichters 12 konstant zu halten. Diese Mittel enthalten den Schalttransistor 20 und ferner eine Schaltungsanordnung, die auf die Eingangsspannung vom Gleichrichter 12 anspricht und den Schalttransistor 20 regelt.

F i g. 1 zeigt einen als Vorregler wirkenden Schaltkreis, der einen Transistor 86 enthält. Dieser Transistor 86 arbeitet in Emitter-Folgerschaltung, welche den Transistor 20 steuert, der in Reihe zwischen der Ausgangsklemme 33 des Gleichrichters 12 und der Eingangsklemme 41 der Regeleinrichtung 28 liegt. Wie Fig. 1 erkennen läßt, sind die Kollektoren der Transistoren 20 und 86 an die Gleichrichterausgangsklemme 33 angeschlossen und die Emitterelektrode des Transistors 86 mit der Basiselektrode des Schalttransistors 20 verbunden. Die Basiselektrode des Schalttransistors 20 ist ferner über eine Diode 84 mit der Basis des Transistors 86 verbunden und beide Basiselektroden sind über Widerstände 82 und 78 an die negative Klemme 56 einer eine Gleichspannung liefernden Hilfsspannungsquelle 52 angeschlossen.

Die Spannungsquelle 52 ist zwar als selbständige Spannungsquelle dargestellt, kann jedoch auch durch einen Doppelweggleichrichter oder durch einen Spannungsverdoppler gebildet werden. Die Spannungsquelle 52 kann von einer zusätzlichen Wicklung des Transformators 10 gespeist werden. Die Ausgangsspannung der Spannungsquelle 52 an ihren Ausgangsklemmen 54 und 56 kann eine gefilterte Gleichspannung von etwa dem doppelten des Effektivwertes der Spannungshalbwellen an der Ausgangsseite des Gleichrichters 12 sein. Die Hilfsspannungsquelle 52 ist mit der Ausgangsklemme 33 des Gleichrichters 12 verbunden. Die Hilfsspannungsquelle liefert an den Transistor 86 einen Basisstrom, welcher höher ist als der bei maximalem Kollektorstrom zur Sättigung erforderliche Wert. Der Stromfluß durch die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 86 leitet den Strom zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 20 ein und ist so groß, daß der Transistor 20 in eine Sättigung gesteuert wird. Unter diesen Umständen wird die Spannung des Gleichrichters 12 unmittelbar der Regeleinrichtung 28 zugeführt und der Strom dieses Gleichrichters kann den Speicherkondensator 44 aufladen.

Die F i g. 2 zeigt als Halbwellen 16 die negative Ausgangsspannung des Doppelweggleichrichters 12 an der Ausgangsklemme 33 relativ zum Potential der positiven Leitung 38. Die Kurve 9S zeigt die negative Spannungsdifferenz zwischen dem Bezugspotential der Leitung 38 und der geregelten Gleichspannung an der Ausgangsklemme 32 des Serienreglers. Die Kurve 96 zeigt die Spannungsdifferenz am Speicherkondensator 44. Diese Spannung ist normalerweise größer als die geregelte Ausgangsspannung an der Klemme 32, welche durch die Kurve 98 wiedergegeben wird, und zwar wegen des Spannungsabfalls an dem in Serie liegenden Stelltransistors 26. Die Kurven 100 in F i g. 2 zeigen den Stromfluß vom Gleichrichter 12 in den Speicherkondensator 44. Dieser Stromfluß würde normalerweise stattfinden, wenn die Spannung des Gleichrichters größer wird als diejenige am Kondensator. Die ansteigenden Teile der Kurve 96 bedeuten eine Zunahme der Kondensatorspannung infolge dieses Stromflusses vom Gleichrichter. Die abfallenden Teile der Kurve 96 bedeuten eine Entladung des Kondensators über die Belastung, wobei natürlich die Spannung am Kondensator wieder

sinkt. Da die Kurve 96 auch den Potentialverlauf an der Eingangsklemme 41 angibt, zeigt sie an, daß die Regeleinrichtung 28 eine verhältnismäßig gleichmäßige Eingangsspannung empfängt, solange wie die Gleichrichterspannung, welche durch die Kurven 16 wiedergegeben wird, nicht innerhalb eines weiten Bereiches schwankt.

Um den Stelltransistor 26 innerhalb eines weiten Bereiches der Eingangsspannung arbeiten zu lassen, werden die Schalttransistoren 20 und 86 durch eine Schaltungsanordnung gesteuert, welche die Ausgangsklemme 32 des Reglers mit der Ausgangsklemme 33 des Gleichrichters 12 verbindet. Diese Steuereinrichtung enthält eine Reihe von seriengeschalteten Dioden 58 bis 64, welche alle die gleiche Durchlaßrichtung besitzen. Die Kathode der ersten Diode 58 ist mit dem Kollektor 18 des Schalttransistors 20 und mit der positiven Klemme 54 der Hilfsspannungsquelle 52 verbunden. Die Anode der letzten Diode 64 ist über ein jRC-Glied66 mit der Basis des Transistors 68 verbunden. Das .RC-Glied 66 enthält zwei parallele Zweige, von denen der eine ein Widerstand 70 ist und der andere die Reihenschaltung eines zweiten Widerstandes 72 und eines Kondensators 74. Die Basis des dritten Transistors 68 ist mit der positiven Leitung über einen dritten Widerstand 76 verbunden. Die negative Klemme 56 der Hilfsspannungsquelle 52 ist mit dem Kollektor des Transistors 68 über einen vierten Widerstand 78 verbunden. Der Emitter des Transistors 68 ist an die Kathode einer Diode 80 angeschlossen, deren Anode mit der Basis des Transistors 68 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 68 ist ferner mit der negativen Ausgangsklemme 32 des Reglers 28 verbunden. Der Kollektor des Transistors 68 ist über einen fünften Widerstand 82 an die Anode einer Diode 84 angeschlossen, deren Kathode mit der Basis des Schalttransistors 20 verbunden ist. Die Anode der Diode 84 ist ebenfalls mit der Basis eines weiteren Transistors 86 verbunden und über ein zweites .RC-Glied 88 mit der Anode einer Diode 90, deren Kathode mit dem Kollektor 18 des Schalttransistors 20 verbunden ist. Das zweite jRC-Glied 88 enthält einen dritten Kondensator 92 und einen sechsten Widerstand 94 parallel zueinander. Der Kollektor des Transistors 86 ist an den Kollektor des Schalttransistors 20 angeschlossen.

Der Schalttransistor 20 ist gesättigt, wenn die Differenz zwischen der Spannung an der Spannungsquelle 12 und der Ausgangsspannung des Reglers kleiner als ein zwischen 33 und 32 kritischer Wert ist. Dieser kritische Spannungswert ist diejenige Spannung, welche erforderlich ist, um Strom durch den Stromzweig von der Ausgangsklemme 32 des Spannungsreglers über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 68 durch den Widerstand 70 und durch die vier Dioden 58 bis 64 in deren Durchlaßrichtung zu treiben. Diese kritische Spannung kann durch Änderung der Zahl und der Art der Dioden 58 bis 64 eingestellt werden. Die hier benutzten Dioden haben Stromschwellenwerte von je etwa 0,5 Volt in ihrer Durchlaßrichtung, so daß die kritische Spannung in dem oben angegebenen Kreis etwas über zwei Volt beträgt. Wenn kein Strom in dem angegebenen Kreise über die Dioden 58 bis 64 fließt, wird der Transistor 68 durch die seinem Emitter zugeführte negative Spannung gesperrt, da an dieser Emitterelektrode gegenüber der Basiselektrode von der Klemme 32 über die Leitung 38 und den Widerstand 76 eine negative Spannung gelegt wird. Die Diode 80, deren Spannungsabfall in der Vorwärtsrichtung etwa 0,5 Volt beträgt, begrenzt die Spannung zwischen dem Emitter und der Basiselektrode des Transistors 68 auf einen ungefährlichen Wert.

Wenn der Transistor 68 blockiert ist, fließt der Strom von der Hilfsspannungsquelle 52, d. h. von der Klemme 56 über den Widerstand 78, den Widerstand

ίο 82, die Basis und den Emitter des Transistors 86, die Basis und den Emitter 22 des Schalttransistors 86, die Basis des Transistors 20, über die Arbeitsstrecke des Transistors 26, die Belastung 34, den Gleichrichter 12 und zurück zur positiven Klemme 54 der Hilfsspannungsquelle 52. Dieser Strom sättigt die Transistoren 86 und 20, und die Schaltung arbeitet so, wie oben an Hand der F i g. 2 beschrieben.

Es ist erwünscht, den Transistor 26 innerhalb eines weiten Bereichs der Eingangsspannung arbeiten zu lassen und außerdem einen übermäßigen Wärmeverbrauch in dem Spannungsregler zu verhindern. Wenn also die Spannung der Klemme 33 den kritischen Spannungswert über der Diodensteuerstrecke übersteigt, wird die Basiselektrode des Transistors 68 negativ gegenüber dem Emitter und die Basis-Emitter-Diode des Transistors wird in der Vorwärtsrichtung vorgespannt. Der Strom fließt jetzt durch die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 68 und zwischen den Klemmen 33 und 32. Dieser Strom ist groß genug, um den Transistor 68 zu sättigen, welcher die Basiselektroden der Transistoren 20 und 86 mit dem Potential der Ausgangsklemme 32 verbindet, welches positiv gegenüber der Eingangsklemme 41 des Spannungsreglers ist, mit der der Emitter des Transistors 20 verbunden ist. Hierdurch wird eine umgekehrte Vorspannung zwischen den Basiselektroden und den Emitterelektroden der Transistoren 20 und 86 erzeugt, und diese Transistoren werden gesperrt. In diesem Punkt wird der Ladestrom des Kondensators 44 unterbrochen.

In F i g. 2 und 3 ist die kritische Spannung durch die strichlierten Linien 17 angedeutet. Die F i g. 3 bezieht sich auf denjenigen Betriebszustand der Schaltung nach Fig. 1, in welchem die Spannung des Gleichrichters 12 den kritischen Wert 17 überschreitet. Vor Erreichung dieses Zustandes arbeitet die Schaltung nach Fig. 1, wie es auch in Fig. 3 mit dargestellt ist, in dergleichen Weise, wie an Hand der F i g. 2 erläutert wurde. Dies bedeutet, daß die Ausgangsspannung des Gleichrichters an der Klemme 33 vom Nullwert bis auf den kritischen Wert, der durch die Linie 17 angegeben ist, ansteigt und daß die Transistoren 20 und 86 Strom führen. Wenn die Spannung den Spannungswert 96 des Kondensators 44 überschreitet, fließt der Srom 102 vom Gleichrichter 12 in den Kondensator 44 hinein, so daß dessen Spannung ansteigt. Wenn jedoch die Spannung der Ausgangsklemme 33 des Gleichrichters die kritische Spannung 17 überschreitet, d. h. negativer wird als diese kritische Spannung, werden die Schalttransistoren 86 und 20 verriegelt, wie es oben beschrieben wurde, und der Fluß eines weiteren Gleichstromes zum Kondensator 44 wird ebenfalls unmöglich gemacht. Die oberen Teile der Kurven 16 in F i g. 3 stellen die übermäßigen Spannungserhöhungen der Ausgangsspannung an der Klemme 33 des Gleichrichters 12 dar, jedoch können diese wegen der Verriegelung des Transistors 20 den Kondensator

44 nicht überladen, was einen übermäßigen Wärmeverbrauch des Stelltransistors 26 bedeuten würde.

Wenn die Spannung während jeder Halbwelle auf den kritischen Wert 17 zurückfällt, verschwindet der Strom durch die Dioden 58 bis 64, und die Basiselektrode des Transistors 68 wird gegenüber dem Emitter positiv, so daß also eine Sperrspannung entsteht und der Transistor 68 verriegelt wird. In diesem Augenblick werden seitens der Hilfsspannungsqueile 52 die Transistoren 86 und 20 gesättigt, und der Gleichrichterstrom fließt nun über den Transistor 20 in den Speicherkondensator 44, und zwar während derjenigen Zeit, in welcher die Gleichrichterspannung die Spannung am Kondensator überschreitet, die durch die Kurve 96 dargestellt ist. Dieser Verlauf des Gleichrichterstromes ist in Fig. 3 durch die Kurven 104 veranschaulicht.

Bei abnehmender Amplitude kann die Gleichrichierspannung, wie durch die Kurve 16 veranschaulicht ist, bis auf einen Punkt abnehmen, in welchem praktisch kein Strom 104 fließt, wenn die Spannung der Impulse 16 kleiner wird als die Kondensatorspannung 96. Um einen Fluß des Aufladestromes während desjenigen Teils des Zyklus, in welchem die Spannung abnimmt, sicherzustellen, ist das RC-Glied 66 in Reihe mit den Dioden 58 bis 64 vorgesehen. Der Kondensator 74 in diesem RC-Glied 66 lädt sich auf, wenn Strom über die Dioden 58 bis 64 fließt, d. h. während desjenigen Teiles des Gleichrichterimpulses, bei welchem der Schalttransistor 20 gesperrt ist und kein Aufladestrom zum Kondensator 44 fließt. Die in diesem Kondensator 74 aufgebaute Spannung hat eine solche Richtung, daß sie sich von der an den Dioden liegenden Spannung subtrahiert, so daß die kritische Spannung vergrößert v/ird und der Strom durch die Dioden bei einem höheren Spannungswert im Teil mit abnehmender Spannung des Zyklus der Gleichrichterspannung 16 unterbrochen wird, als wenn das RC-Glied 66 nicht vorhanden wäre.

Dieses Z?C-Glied 66 erhöht daher die kritische Spannung während der Amplitudenabnahme des Spannungsimpulses 16, bei welchem der Diodenstrom verschwindet. Wenn der Strom durch die Dioden 58 bis 64 verschwindet, wird der Schalttransistor 20 plötzlich gesättigt, wie es oben beschrieben ist, und es fließt Ladestrom 104 in den Kondensator 44. Sobald jedoch Strom im Gleichrichterkreis fließt, fällt die Spannung des Impulses 16 ab, wie es durch den Teil ί10 der Gleichrichterspannung 16 angedeutet ist. Wenn diese Spannung 16 auf einen Wert abgefallen ist, bei welcher dieser Impuls den Kondensator 44 nicht mehr aufladen kann, verschwindet der Ladestrom 104. Es treten also gemäß F i g. 3 zwei Impulse des Ladestromes 102 und 104 während jeder Halbwelle der Gleichrichterspannung 16 auf, wenn diese Gleichrichterimpulse genügend hoch sind.

Eine Überspannung 108 tritt infolge der Induktivität des Transformators 10 im Stromkreis des Gleichrichters 12 auf, wenn der Strom durch den Gleichrichter plötzlich zum Verschwinden gebracht wird. Diese Überspanung 108 kann so groß werden, daß die Regeleinrichtung beschädigt würde. Zur Begrenzung dieser Überspannung dient das oben erwähnte ÄC-Glied 88. Der Strom zur Sperrung des Transistors 86 und des Schalttransistors 20 fließt in den Kondensator 92 des zweiten i?C-Gliedes 88 hinein, und die Spannung an diesem Kondensator baut sich innerhalb einer Zeitspanne auf, welche von der Zeitkonstante dieses i?C-Gliedes 88 abhängt. Hierdurch wird die Sperrung der Transistoren 86 und 20 genügend verlangsamt, um die Überspannung 108 auf einen unschädlichen Wert zu begrenzen. Die Diode 90 hat den Zweck, eine Verzögerung der Einschaltung des Transistors zu verhindern, so daß der Transistor 20 während des abfallenden Teiles der Gleichrichterspannung 16 eingeschaltet wird, während diese Spannung noch oberhalb des Aufladewertes ist.

Wenn auch nur ein einziger Spannungsreglerkreis beschrieben worden ist, so erkennt man doch, daß innerhalb des Erfindungsgedankens eine Reihe von Abänderungen möglich sind. Beispielsweise ist kein Transistor 86 erforderlich, wenn der Wert Beta (Kurzschlußstromverstärkungsfaktor) des Schalttransistors 20 genügend hoch ist. Ebenso können drei von den vier Dioden 58 bis 64 durch eine Z-Diode ersetzt werden, wobei jedoch die vierte Diode beibehalten wird, um die Richtung des Stromflusses zu bestimmen. Die Z-Diode und die vierte Diode liefern dann den erforderlichen Spannungsschwellenwert. Die positive Klemme der Hilfsspannungsquelle 52 kann auch mit dem Emitter 18 des Transistors 20 statt mit dessen Kollektor verbunden werden. Ferner kann man in den beschriebenen Schaltungen auch npn-Transistoren unter entsprechender Änderung der Schaltung verwenden, statt der in Fig. 1 veranschaulichten pnp-Transistoren.

Die beschriebene Schaltungsanordnung erlaubt es, die maximale Wärmeenergie, welche innerhalb eines transistorierten Netzanschlußgerätes, welches innerhalb eines weiten Bereichs seiner Eingangsspannung arbeitsfähig sein muß, in sehr wirtschaftlicher Weise zu verkleinern. Dies gelingt durch Aufrechterhaltung eines nahezu konstanten Spannungsabfalls an dem Serienregler unter allen Betriebsbedingungen. Die speziell dargestellte Steuermethode ist eine solche, in welcher die Ausgangsspannung des Vorreglers der geregelten Gleichspannung nachläuft.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Spannungsregeleinrichtung zur Erzeugung einer geregelten Gleichspannung, bei der eine Quelle pulsierender Gleichspannung über einen Schalttransistor auf einen Siebkondensator und dieser über einen kontinuierlich gesteuerten Stelltransistor an die Ausgangsklemmen geschaltet ist und die Steuerlektrode des Schalttransistors mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, die ihrerseits durch eine an die mit dem Stelltransistor verbundene Ausgangsklemme angeschlossene Fühlanordnung gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlanordnung (58 bis 68) zum Schwellwertvergleich der Momentanspannungsdifferenz zwischen der Ausgangsgleichspannung und der pulsierenden Gleichspannung außer an die erwähnte Ausgangsklemme (32) an die mit dem Kollektor des Schalttransistors (20) verbundene Ausgangsklemme (33) der Spannungsquelle (12) der pulsierenden Gleichspannung geschaltet ist und daß die Steuereinrichtung (80 bis 90) derart von der Fühlanordnung gesteuert ist, daß der

1 no ςοη/ι co

Schalttransistor (20) dann eingeschaltet ist, wenn die Momentanspannungsdifferenz unterhalb eines ersten vorbestimmten Schwelhvertes liegt, und gesperrt ist, wenn sie einen zweiten vorbestimmten Schwellwert überschreitet.

2. Spannungsregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlanordnung einen Transistor (68) enthält, dessen Basis-Emitter-Schwellenspannung die Schwellwerte für das Einschalten bzw. Sperren des Schalttransistors (20) bestimmt.

3. Spannungsregeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Emitter-Strecke des Transistors (68) in Reihe mit einer Impedanz (Dioden 58 bis 64) zwischen der Ausgangsklemme (32) der Spannungsregeleinrichtung und der Ausgangsklemme (33) der Quelle (12) der pulsierenden Gleichspannung liegt und daß die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors (68) im Steuerkreis des Schalttransistors (20) angeordnet ist.

4. Spannungsregeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz eine oder mehrere in Reihe geschaltete Dioden (58 bis 64) enthält.

5. Spannungsregeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (68) ein Teil eines Spannungsteilers (68, 78) ist, dessen Abgriff auf die Basis des Schalttransistors (20) geführt ist.

6. Spannungsregeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basis des Schalttransistors (20) und dem Abgriff des Spannungsteilers (68, 78) die Basis-Emitter-Strecke eines Verstärkertransistors (86) angeordnet ist.

7. Spannungsregeleinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (68, 78) mit einer Hüfsgleichspannungsquelle (52) verbunden ist.

8 Spannungsregeleinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Basis-Emitter-Streclce des Transistors (68) und die Impedanz (Dioden 58 bis 64) ein den zweiten Schwellwert bestimmendes i?C-Glied (72, 74) eingefügt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen