DE3010618C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Eine Schaltungsanordnung zum Kontakthalten einer Versorgungsspannung in einer einfachen Art ist schon bekannt. Sie umfaßt im wesentlichen einen mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke in die Verbindungsleitung zwischen einer Leistungsquelle und einem Verbraucher geschalteten Transistor, der somit als Längsregler wirkt, eine Steuerstufe, die die Spannung am Verbraucher mißt und den Innenwiderstand des Längstransistors ent­ sprechend steuert, sowie eine Anschwinghilfsstufe, die von der Leistungsquelle her oder aber vom Verbraucher her einen Impuls zum Aufsteuern des Längstransistors gibt. Zwar arbeitet die bekannte Schaltungsanordnung bis hinunter zu kleinen Spannungsdifferenzen zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Schaltungsanordnung, sie ist auch kurzschlußfest und sie bietet ausreichend gute Regeleigenschaften bei einem geringen Schaltungs­ aufwand. Ohne eine Anschwinghilfe ist die einfache Schal­ tung nicht selbstanlaufend, daher bleibt bei der Inbe­ triebnahme der Schaltungsanordnung beim Anlegen einer Eingangsspannung und im Betrieb nach dem Aufheben eines Kurzschlusses am Ausgang die Ausgangsspannung dem Wert Null. Als statische Anschwinghilfe ist es üblich, der geschilderten Schaltungsanordnung einen Spannungs­ teiler vorzuschalten und von der Anzapfung des Spannungs­ teilers über eine Diode eine Verbindung zum heißen Ende des Ausgangs der Schaltungsanordnung herzustellen. Eine solche Anschwinghilfsstufe ist jedoch für stark schwan­ kende Eingangsspanungen, wie sie im Kraftfahrzeug-Bord­ netz auftreten können, nicht verwendbar. Eine dynamische Anschwinghilfe besteht vorzugsweise aus der Reihenschal­ tung eines Widerstands und eines Kondensators, die der Schaltungsanordnung vorgeschaltet ist, wobei der Kon­ densator am heißen Ende des Eingangs liegt, und bei der eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und einer Diode zwischen dem Verbindungspunkt der Reihenschaltung aus dem Widerstand und dem Kondensator und der Basis des Steuertrasistors liegt. Der Nachteil dieser dy­ namischen Anschwinghilfe ist, daß positive Änderungen der Eingangsspannung und die Steuerstufe der Schaltungs­ anordnung übertragen werden und dadurch der Innenwider­ stand des Längstransistors kurzzeitig herabgesetzt werden kann. Außerdem wirkt die Anschwinghilfe nach einem Kurz­ schluß am Ausgang der Schaltungsanordnung nicht, die Aus­ gangsspannung bleibt weiterhin auf dem Wert Null. Schließ­ lich ist noch eine statische Anschwinghilfe mit einem Transistor bekannt, bei der der Schaltungsanordnung ein Spannungsteiler aus einer Reihenschaltung aus einem Wi­ derstand und einer Zenerdiode vorgeschaltet ist. Die Zenerdiode liegt mit einer Elektrode an Masse. Zwischen dem Verbindungspunkt der Reihenschaltung und der Basis des Steuertransistors liegt die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors der Anschwinghilfe, die Basis dieses Transistors ist an das heiße Ende des Ausgangs der Schaltungsanordnung angeschlossen. Der Aufwand für diese Schaltungsanordnung ist verhältnismäßig hoch, da ein zusätzlicher Transistor erforderlich ist, außerdem ist die Schaltung nicht kurzschlußfest, weil der Transistor ebenfalls angesteuert wird.

Eine weitere Anschwingschaltung für elektronisch stabilisierte Netz­ geräte ist aus der DD 91 853 bekannt. In dieser Druckschrift wird eine Schaltungsanordnung zum Konstanthalten einer Versorgungsspan­ nung mit einer Längsregelstufe beschrieben, die mittels einer aus drei Bauelementen, nämlich eines Widerstandes, einer Zenerdiode und einer Diode bestehenden Anschwinghilfsstufe ein sicheres Anspringen beim Einschalten Speisespannung ermöglicht.

Die bisher bekannten Schaltungen sind für eine Verwendung in einem Bordnetzsystem für Kraftfahrzeuge nur wenig geeignet. Die Bordnetz­ spannung, die gleich der Eingangsspannung für die Schaltungsan­ ordnung ist, schwankt stark, nämlich zwischen 5 Volt und 20 Volt, sie ist außerdem mit Störspannungen überlagert, die in der Spitze 100 Volt erreichen können. Die Ausgangsspannung der Schaltungsan­ ordnung soll jedoch konstant sein; die Belastung durch Verbraucher variiert im engen Rahmen.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltungsanord­ nung zum Konstanthalten einer Versorgungsspannung ein sicheres An­ schwingen zu ermöglichen. Weiterhin sollte diese Schaltungsanordnung kurzschlußfest und auch bei stark schwankenden Eingangsspannungen funktionsfähig sein. Gelöst wird diese Aufgabe durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruchs.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber den bekannten Anordnungen den Vorteil, daß sie auch dann, wenn kein Ausgangsstrom floß, wieder anschwingt. Außerdem ist sie kurzschlußfest. Schließlich ist sie auch bei stark schwankenden Eingangsspannungen im gewünschten Maß funktionsfähig.

Beson­ ders vorteilhaft ist, daß der Längstransistor entlastet wird, da die Anschwinghilfsstufe selbst gegebenenfalls einen geforderten Minimalstrom aufbringen kann. Durch die Doppelfunktion der Anschwinghilfsstufe ist es häufig möglich, für den Längstransistor eine kleinere oder billigere Type zu verwenden. Der Längstransistor kann dann sogar direkt auf eine Leiterplatte montiert werden, in vielen Fällen ist kein Kühlblech mehr er­ forderlich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine vollständige Schaltung be­ kannter Art, die

Fig. 2 und 3 je ein Ausführungsbei­ spiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist zunächst eine bekannte Schaltungsanordnung S vorgestellt. Sie enthält einen Längstransistor T ₂, dessen Emitter an den Eingangsanschluß E und dessen Kollektor an den Ausgangsanschluß A geführt ist. Zwi­ schen der Basis des Längstransistors T ₂ und dem Masse­ anschluß M liegt die Reihenschaltung der Kollektor- Emitter-Strecke eines Steuertransistors T ₁ und eines Emitter-Widerstands R ₃. Zwischen dem Kollektor des Längs­ transistors T ₂ und dem Emitter des Steuertransistors T ₁ ist eine Zenerdiode D ₁ angeschlossen. Zwischen dem Ausgangsanschluß A und dem Masseanschluß M liegt ein Spannungsteiler aus den Widerständen R ₁ und R ₂. An den Verbindungspunkt zwischen R ₁ und R ₂ ist die Basis des Steuertransistors T ₁ angeschlossen. Der Schaltungsan­ ordnung S ist eine Anschwinghilfsstufe H vorgeschaltet. Die Anschwinghilfsstufe H umfaßt die Reihenschaltung aus einem Hilfskondensator C _h und einem Hilfswider­ stand R _{h 1}. Der Kondensator C _h liegt mit seinem einen Ende an dem Eingangsanschluß E, der Widerstand R _{h 1} mit seinem einen Ende am Masseanschluß M. Vom Verbindungs­ punkt der Reihenschaltung zur Basis des Steuertransi­ stors T ₁ führt eine Reihenschaltung aus einem zweiten Hilfswiderstand R _{h 2} und einer Hilfsdiode D _h . An den Ausgang der Schaltungsanordnung S ist als Verbraucher ein Lastwiderstand R ₁ angeschlossen. Die Eingangs­ spannung für die Schaltungsanordnung S wird bei dem bekannten Schaltungsbeispiel aus einem Netzgerät gelie­ fert, das aus einem Übertrager Ü und einem Gleich­ richtergerät G besteht.

In Fig. 2 ist eine erste Variante der Erfindung gezeigt. Die Schaltungsanordnung S umfaßt die gleichen Schaltungs­ elemente wie das bekannte Beispiel nach Fig. 1. Als An­ schwinghilfe ist jetzt der Schaltungsanordnung S eine Reihenschaltung aus einem Widerstand R _p und einer Zener­ diode D _z vorgeschaltet, wobei die Anode der Zenerdiode mit dem Masseanschluß M verbunden ist; weiter liegt zwischen dem Verbindungspunkt X der Reihenschaltung und dem Ausgangsanschluß A der Schaltungsanordnung S eine Diode D ₃ mit ihrer Kathode am Ausgangsanschluß A. Für die Dimensionierung der Schaltelemente ist zu be­ achten. daß die Durchbruchspannung U _z der Zenerdiode D _z mindestens so groß sein muß wie die eingestellte Ausgangsspannung U _a .

Diese Anschwinghilfe kann überall dort angewendet werden, wo der Ausgangsstrom I _a sehr klein oder gleich Null wer­ den kann.

In Fig. 3 ist eine zweite Variante der Erfindung vorge­ stellt. Jetzt ist die Diode D ₃ durch einen ohmschen Widerstand R _p ersetzt. Für die Dimensionierung gilt, daß die Zenerspannung U _z mindestens so groß sein muß wie die Ausgangsspannung U _a und daß der Widerstand R _pz = (U _z - U _a ) : I _amin ist. Die Widerstände R _{p 1} und R _pz der Anschwinghilfsstufe H erfüllen zwei Funktionen: Einmal dienen sie als Anschwinghilfe, zum anderen entlasten sie den Längstransi­ stor T ₂, weil die Widerstände R _{p 1} und R _pz gegebenenfalls den Mindestausgangsstrom I _amin aufbringen können.

In manchen Anwendungsfällen kann die Zenerdiode entfallen. Dann steigt jedoch die Ausgangsspannung U _a für die Eingangsspannungen U _e , die nicht vorgesehene hohe Werte erreichen, über den vorgege­ benen konstanten Wert hinaus an.

Claims (1)

1. Schaltungsanordnung zum Konstanthalten einer Versorgungsspannung mit einer Längsregelstufe, einer Steuerstufe und einer Anschwing­ hilfsstufe, die drei zweipolige Schaltelemente (R _{p 1}, R _pz , D ₃, D _z ) umfaßt, von denen ausgehend von einem gemeinsamen Verbin­ dungspunkt (X) mit seinem jeweils freien Ende das erste Schaltele­ ment (R _{p 1}), ein ohmscher Widerstand, am Eingang (E), und das dritte (D _z ), eine in Sperrichtung geschaltete Zenerdiode, am Masseanschluß (M) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Schaltelement ein in Durchlaßrichtung geschaltetes Gleichrichter­ element (D ₃) oder ein ohmscher Widerstand (R _pz ) ist und am Ausgang der Längsregelstufe (T ₂) anliegt.