DE2011283A1 - Kollektorfolger-Spannungsregler - Google Patents

Description

Patentanwalt· Dlpl.-lng. R. B E E T Z «en. Dlpl-lng. K. LAMPRECHT Dr.-lng. R. Q E E T Z Jr.

8 München 22, Sieinsdorfetr. 10

Bl-15.476p 10.3.1970

HITACHI, LTD.,' T ο k i ο (Japan)

Kollektorfqlger-Spannungsregler

Die Erfindung betrifft einen Transistorspannungsregler, der eine konstante Gleichspannung an eine Last abgibt.

Eine Serienspannungsregelschaltung, die eine konstante Spannung an eine Last unabhängig von Schwankungen der Spannungsquelle abgibt, wobei ein Regeltransistor zwischen der Spannungsquelle und der Last geschaltet ist, ist im allgemeinen als Kollektorfolger-Regler bekannt, wobei die Last mit der Kollektorseite und die Spannungsquelle mit der Emitterseite des Regeltransistors verbunden ist.

Der Kollektorf olger-Spannungsregler hat ein,e bessere Welligkeitsunterdrückung als die üblichen Emitterfolger-

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Regler, jedoch den Nachteil, daß er eine Zündschaltung benötigt.

Als Zündschaltung ist eine Schaltung bekannt, bei der ein Widerstand zwischen dem Emitter und dem Kollektor des Regeltransistors oder zwischen der Basis des Regeltransistors und einer Spannungsversorgungsleitung geschaltet ist. Bei beiden Schaltungen kann jedoch keine Spannungsregelung bei geringer Last vorgenommen werden, d. h. der wirksame Regelbereich ist durch LastSchwankung en beschränkt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Serienspannungsregler vom Kollektorfolger-Typ anzugeben, bei dem die Spannungsregelung bei kleiner Last unbeeinflußt bleibt.

Erfindungsgemäß ist ein Thermistor mit positivem Widerstands-Temperatur-Koeffizient zwischen die Basis des Regeltransistors und das gemeinsame Bezugspotential geschaltet, so daß der Zündstrom in den Regeltransistor über den Thermistor einspeisber ist.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild eines bekannten Spannungsreglers ;

Fig. 2 die Kennlinie des bekannten Spannungsreglers

von Fig. 1 und des erfindungsgemäßen Spannungs reglers;

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Fig. 3 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels

des erfindungsgemäßen Spannungsreglers; und

Flg. h die Spannungs-Strom-Kennlinie eines Thermistor« mit positivem Widerstands-Temperatur-Koeffizient, wie er für den erfindungsgemäßen Spannungsregler verwendet wird.

Zur Erläuterung dee Umstände, daß eine Zündschaltung zu Schwierigkeiten in der Spannungsregelung bei kleiner Last führt» ist ein üblicher Spannungsregler in Fig. 1 abgebildet.

In Fig. 1 bezeichnen Q₁ einen Regeltransistor, Q₂ einen Regelabweichungs-Verstärkungstransjstor, R₁ und R„ Regalabweichungs~FUhlwiderstände, R^ einen Emitterwideret and dee Transistors Q-, Z eine Bezugsdiode, R. einen ZUndwlderstand zwischen dem Emitter und dem Kollektor des Transietors Q₁, 8 eine Last und 2 eine Spannungsquellenschaltung, bestehend aus einer Vechaelspannungsquelle 3» einem Gleichrichter 5 und einem Schalter k.

In dieser Schaltung wird beim Schließen des Schalters k ein ZUndstrom (Basisstrom) in den Transistor Q₂ über den Zündwiderstand Rj₁ eingespeist. Wenn der Transistor Q_ arbeitet, beginnt der Transistor Q zu arbeiten. Der Betrieb dieses Spannungsreglers wird nämlich durch den Zündwiderstand R. eingeleitet. Ohne den Widerstand R. würde weder der Transistor Q₁ noch der Transistor Q_ zu arbeiten beginnen, selbst wenn der Schalter h geschlossen würde, so daß keine Sollspannung an die Last abgegeben werden könnte.

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Der Widerstand Rj, ist also für das Inbetriebnehmen
des Spannungsreglers unerläßlich. Der Widerstand R^ hat
jedoch den Nachteil, dafl er Schwierigkeiten in der Spannungsregelung bei kleiner Last verursacht, wie Fig. 2 zu entnehmen ist. Wenn der Laststrom gering ist (kleine Last), dpnn steigt die Lastklemmenspannung V an, so daß die
Spannungsregelung; verlorengeht. Daher ist bei diesem bekannten Spannungsregler der Betriebsbereich der Last bei geregelter Spannung eingeschränkt. Der Regler ist also
nicht für kleine Last geeignet.

Es soll jetzt der erf'indungsgeuäße Spannungsregler
beschrieben werden:

Tn Fig. 3 ist ein Transistor Q₁ als Regeltransistor zur Regelung der an die Last angelegten Spannung vorhanden, während eine Schaltung 1 eine Spannungsfühlschaltung im
Kollektorkreis des Transistors Q bildet. Die Spannungsfühlschaltung umfaßt Widerstände R₁ und R_p zum Erfassen
der Kollcktorspannung des Transistors Q , eine Referenzdiode (Zonerdiode) Z zur Gewinnung eines Referenzpotentials und einen Widerstand R„. Der mit der SpannungsfUhI-schRltunf; 1 verbundene Transistor Q_? verstärkt die von der Spaniiuii sfühlschaltung 1 erfaßte Regelabweichung bis zum Pe,-el des Basisansteuersignals des Transistors Q-. Die
Emitterspannung des Transistors Q„ wird relativ zur Kollektorspannung ''es Transistors Q durch die Zenerdiode Z !constant ^enifciit. Die Basisspannung des Transistors Q_?
folgt der Änderung der Kollektorspannung des Transistors Q-. Wie im Ausführung; sbeispiel von Fig. 1 ist eine Spannungsnuellenschaltung 2 vorhanden, die eine Wechselspannun;;squelle 3, einen Schalter k und eine übliche Gleichrichterschaltung 5 zum Gleichrichten des Wechselstroms von

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der Quelle 3 und zur Einspeisung der gleichgerichteten Spannung in Eingangsanschlüsse i und i„ der Regelschaltung umfaßt. Die Schaltung 8 s'tellt eine Last zwischen Ausgangsanschlussen O und O_p dar.

Erfindungsgemäß ist ein Thermistor R_ vorhanden, der einen positiven Widerstands-Temperatur-Koeffizient hat, von dem ein Ende mit der Basis des Transistors Q₁ und das andere Ende mit einer Bezugspotentialleitung 1 verbunden ist. Die Spannungs-Strom-Kennlinie des Thermistors R- bei konstanter Umgebungstemperatur ist in Fig. h aufgetragen, wonach der Thermistor R- einen niedrigen Widerstand bei niedriger angelegter Spannung und einen hohen Widerstand bei hoher Spannung zeigt. Als Thermistor R- können übliche Thermistoren mit positivem Widerstands-Temperatur-Koeffizient benutzt werden«,

Es soll jetzt das Einschwingverhalten des erfindungsgemäßen Spannungsreglers betrachtet werden, wenn der Schalter h geschlossen wird. Wenn der Schalter k ge schlossen wird, wird anfangs der Thermistor R₁^ nicht erhitzt, so daß er einen niedrigen Widerstand hat. Daher fließt ein Strom zur Basis des Transistors Q₁ über den Thermistor R_r. Dann wird der Transistor Q leitend gemacht, und er legt eine Spannung· V. vom Eingangsanschluß i.. am Aus gangs ans chluß O als Spannung V an. Durch das Anlegen der Spannung V an der Spannungsfühlschaltung 1 wird die Ausgangsspannung V auf ein Potential eingeregelt, das vorbestimmt ist durch die Widerstände R₁ und R„_f die Referenzspannung V der Zenerdiode Z und den Verstärkungsfaktor des Transistors Q durch die Mitkopplung des Transistors Q . Zu diesem Zeitpunkt nimmt, da eine höhere Spannung als die kritische Spannung V von Fig. k am Ther-

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inistor R_ angelegt wird, dessen Widerstand wegen des ihn durchfließenden Stroms zu, wodurch der normale Betrieb der Transistoren Q und Q_ nicht gestört wird.

Erfindunf;sgeinäß wird also ganz am Anfang, wenn der Schalter h geschlossen wird, der Zündstrom des Regeltransistors Q₁ durch den Thermistor R- geleitet, der sich im Zustand geringen Widerstands befindet. Im normalen Betriebszustand der Regelschaltung hat jedoch der Thermistor R„ einen so hohen Widerstand, daß die Basis des Regeltransistors Q₁ von der gemeinsamen Bezugspotentialleitung 1 getrennt ist.

Durch den Spannungsregler gemäß der Erfindung kann daher eine Spannungsregelung auch für kleine Lasten vorgenommen werden, so daß der wirksame Betriebsbereich ^j, T größer ist (vgl. Fig. 2).

Erfindungsgernäß ist also ein Thermistor mit positivem Widerstands-Temperatur-Koeffizient vorgesehen. Auf einfache Weise kann also ein größerer Betriebsbereich bei niedriger Leistungsaufnahme erzielt werden.

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Claims (1)

1. Patentanspruch

   Spannungsregler, der zwischen eine Stromquelle und eine Last schaltbar ist, mit einem Regeltransistor, der einen Emitter, eine Basis und einen Kollektor zur Regelung der an die Last angelegten Spannung aufweist, wobei der Emitter an die Stromquelle anschließbar ist, mit einem Ausgangs ans chluß, der an den Kollektor angeschlossen und an die Last anschließbar ist, mit einer Sparinungsfühlschaltung, die mit dem Kollektor des Transistors zur Erfassung eines Regelabweichungssignals proportional zu der Potentialdifferenz zwischen dem Ist-Potential am Ausgangsanschluß und einem Soll-Bezugspotential verbunden ist; und mit einer Verstärkerschaltung, die zwischen die Basis des Regeltransistors und die Spannungsfühlschaltung ge-

   schaltet ist, um das Regelabweichungssignal von der Spannungafühlschal tung zu verstärken und das verstärkte Regelabweichungssignal in die Basis als Stellsignal einzuspeisen, so daß der Leitwert des Regel transistors durch das Stellsignal verstellbar ist, gekennzeichnet durch einen Thermistor (R_r) mit einem positiven Widerstands-Temperatur-Koeffizient (Fig. k) zwischen der Basis des Regeltransistors (Q₁) und einem gemeinsamen Bezugspotential (l ), wobei der Thermistor niederohmig .beim Zünden des Regeltransistors ist und einen Zündstrom in den Transistor abgibt, während er ausreichend hochohmig zum Trennen der Basis des Regeltransistors von dem gemeinsamen Bezugspotential (.1. ) beim normalen Betrieb des

   Regeltransistors ist (Fig. 3, 4).

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   BAOORIGINAt.

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