DE1463573B2

DE1463573B2 - ARRANGEMENT UR ADJUSTMENT OF FLUCTUATIONS OF DC VOLTAGES

Info

Publication number: DE1463573B2
Application number: DE19641463573
Authority: DE
Inventors: Hans 8000 München Hochrath
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1964-01-08
Filing date: 1964-01-08
Publication date: 1972-06-22
Also published as: DE1463573A1; JPS4313697B1

Description

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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der ohmschen Widerstand 5 benötigten Spannungsabfall, ohmsche Widerstand zwischen dem Emitter des der im speziellen Beispiel etwa 1,5 Volt beträgt, grö-Transistors im Längszweig und dem Emitter des ßer als die Arbeitsspannung im Durchbruchgebiet der Transistors im Querzweig so bemessen sein, daß das Z-Diode 8 und kleiner als die Summe der Arbeits-Produkt aus den Widerstandswerten des ohmschen 5 spannungen im Durchbruchgebiet der Z-Dioden 3 Widerstandes im Emitterkreis und des ohmschen und 8. In diesem Arbeitsbereich ist die erwähnte Widerstandes im Kollektorkreis des Transistors im Gegenspannung am ohmschen Widerstand 4 zwi-Längskreis dividiert durch den Widerstandswert des sehen Kollektor des Transistors 2 im Querzweig und ohmschen Widerstandes zwischen dem Emitter des Erde von den Spannungen abhängig, die diesen Tran-Transistors im Längszweig und dem Emitter des io sistor steuern. Das ist erstens die Spannung am VerTransistors im Querzweig gleich ist der Summe der braucher 9, vermindert um die konstante Spannung Widerstandswerte aus dem ohmschen Widerstand im an der Z-Diode 8, sowie zweitens der durch die Emitterkreis des Transistors im Querzweig und dem Größe der ohmschen Widerstände 6 und 5 bestimmte Widerstandswert des Innenwiderstandes zwischen Anteil der Differenz von Batterie und Verbraucher-Basis und Emitter des Transistors im Querzweig. 15 spannung. Die Verstärkung des Transistors 2 imIn a further embodiment of the invention, the ohmic resistor 5 can be the required voltage drop, ohmic resistance between the emitter of the transistor in the series branch and the emitter of the greater than the working voltage in the breakdown region of the transistor in the shunt branch so be dimensioned that the Zener diode 8 and smaller than the sum of the work product of the resistance values of the ohmic 5 voltages in the breakdown area of the Zener diode 3 resistance in the emitter circuit and the ohmic and 8. In this work area, the mentioned resistance is in the collector circuit of the transistor in the counter voltage at the ohmic resistor 4 between the series circuit divided by the resistance value of the collector of the transistor 2 in the shunt branch and the ohmic resistance between the emitter of the earth depending on the voltages that control this Tran transistor in the series branch and the emitter of the io sistor . Firstly, the voltage at the transistor in the shunt branch is equal to the sum of the consumers 9, reduced by the constant voltage resistance values from the ohmic resistance in the Zener diode 8, and secondly that through the emitter circuit of the transistor in the shunt arm and the size of the ohmic resistance Resistors 6 and 5 determine the resistance value of the internal resistance between the proportion of the difference between the battery and the consumer base and the emitter of the transistor in the shunt branch. 15 voltage. The gain of transistor 2 in

Bei einer derartigen Bemessung wird eine optimale Querzweig wird vorteilhaft möglichst groß und kon-Ausregelung der Gleichspannungsschwankungen und stant gewählt. Sie wird durch den ohmschen Widerder Störspannungen erreicht. Im Idealfall lassen sich stand 5 in der Emitterleitung dieses Transistors linedie vorgenannten Schwankungen vollkommen aus- arisiert und im wesentlichen durch das umgekehrte regeln, so daß die dadurch erhaltene, dem Ver- 20 Verhältnis dieses Widerstandes 5 zum Widerstand 4 braucher zugeführte Spannung vollkommen kon- im Kollektorkreis bestimmt. Mit einer derartigen stant ist. Schaltung wird bereits eine äußerst konstante Ver-With such a dimensioning, an optimal shunt branch is advantageously as large as possible and con-compensation of the DC voltage fluctuations and chosen stant. It is created by the ohmic resistor Interference voltages reached. Ideally, you can stand 5 in the emitter line of this transistor linedie the aforementioned fluctuations are completely balanced out and essentially by the reverse regulate, so that the resulting ratio of this resistance 5 to resistance 4 The voltage supplied to the consumer is completely determined in the collector circuit. With such a is stant. Circuit is already an extremely constant

Der Spannungsteiler, an dem die Verbraucherspan- braucherspannung erzeugt.The voltage divider on which the consumer voltage is generated.

nung abnehmbar ist, kann auch aus einer Z-Diode Ein Optimum an Spannungskonstanz erhält manThe voltage can also be removed from a Zener diode. Optimum voltage constancy is obtained

und einer Kombination von mehreren Widerständen, 25 jedoch dann, wenn man nachstehende Bemessungs-and a combination of several resistors, 25 but if one of the following rated

von denen mindestens einer ein Heiß- und/oder Kalt- regel beachtet.at least one of which observes a hot and / or cold rule.

leiter ist, bestehen. Dadurch erreicht man, daß die Für die nachfolgende Betrachtung soll der ohmschehead is, insist. In this way one achieves that the ohmic

dem Verbraucher zur Verfügung stehende Spannung Widerstand 6 mit R₁, der ohmsche Widerstand 5 mitThe voltage available to the consumer Resistor 6 with R ₁ , the ohmic resistor 5 with

in einem weiten Temperaturbereich konstant ge- R₂, der ohmsche Widerstand 4 mit R₃ und der amconstant over a wide temperature range R ₂ , the ohmic resistance 4 with R ₃ and the am

halten wird. 30 Emitter gemessene Innenwiderstand des Transistors 2will hold. 30 Emitter measured internal resistance of transistor 2

An Hand der Ausführungsbeispiele nach den im Querzweig mit R_E bezeichnet werden. BemißtWith reference to the exemplary embodiments according to which are denoted by R _E in the transverse branch. Measures

F i g. 1 und 2 wird die Erfindung näher erläutert. man den Widerstand 6 zwischen Emitter des Tran-F i g. 1 and 2 the invention is explained in more detail. the resistor 6 between the emitter of the tran-

Fig. 1 zeigt ein einfaches Ausführungsbeispiel sistors 1 im Längszweig und Emitter des Tran-Fig. 1 shows a simple embodiment sistor 1 in the series branch and emitter of the tran-

ohne Temperaturkompensation. Die Emitter-Kol- sistors 2 im Querzweig so, daß
lektor-Strecke des Transistors 1 liegt in dem vom 35without temperature compensation. The emitter col- sistor 2 in the shunt branch so that
lektor path of the transistor 1 is in the from 35

negativen Pol der Batterie zum Verbraucher 9 füh- „ „lead negative pole of the battery to consumer 9

renden Längszweig. Die Basis dieses Transistors ist —=—3. = R₂ -{- r_e renden longitudinal branch. The base of this transistor is - = - 3. = R ₂ - {- r _e

über eine Reihenschaltung, bestehend aus der R₁
Z-Diode 3 und dem ohmschen Widerstand 4 mit demvia a series circuit, consisting of the R ₁
Z-diode 3 and the ohmic resistor 4 with the

anderen Längszweig, dem der positive, geerdete Pol 40 ist, dann wird im Transistor des Längszweigs eineother series branch, which is the positive, grounded pole 40, then in the transistor of the series branch one

der Batterie zugeführt ist, verbunden. Am Ver- derartige Kompensationsspannung erzeugt, daß sieis supplied to the battery, connected. On the ver such compensation voltage is generated that it

bindungspunkt dieser Z-Diode 3 mit dem ohmschen eine Änderung der Batteriespannung gerade aufhebt,the connection point of this Zener diode 3 with the ohmic change in the battery voltage just picks up,

Widerstand 4 liegt der Kollektor des Transistors 2 im so daß der Verbraucher 9 mit einer vollkommen kon-Resistor 4 is the collector of transistor 2 in so that the consumer 9 with a completely con-

Querzweig, dessen Emitter über den Widerstand 5 stanten Spannung betrieben werden kann. Das giltCross branch, the emitter of which can be operated via the resistor 5 constant voltage. That is true

mit dem Kollektor und über den Widerstand 6 mit 45 besonders auch deshalb, weil außerdem die beiwith the collector and through the resistor 6 with 45 especially because also the at

dem Emitter des Transistors im Längszweig gekop- mangelhafter Kompensation am Verbraucher ver-coupled to the emitter of the transistor in the series branch.

pelt ist. Die Basis des Transistors 2 im Querzweig ist bleibenden Störspannungsreste um einen Faktor, ent-pelt is. The base of transistor 2 in the shunt arm is residual interference voltage by a factor,

an den Verbindungspunkt des aus dem ohmschen sprechend der Verstärkung des Transistors, verringertat the junction of the ohmic speaking of the gain of the transistor, decreased

Widerstand 7 und der Z-Diode 8 gebildeten Span- werden.Resistance 7 and the Zener diode 8 are formed.

nungsteilers am Ausgang geführt. Der Spannungs- 50 Spannungsschwankungen am Verbraucher können teiler ist dabei so angeordnet, daß das eine Ende des somit nur noch auftreten, wenn der Verbraucherohmschen Widerstandes mit dem Kollektor des Tran- widerstand selbst schwankt. Spannungsänderungen sistors 1 im Längszweig und das eine Ende der dieser Art sind von der Größe des Innenwiderstandes Z-Diode 8 mit dem positiven Pol der Batterie ver¹ abhängig, den die Anordnung nach der Erfindung bunden ist. Parallel zu diesem Spannungsteiler liegt 55 dem Verbraucher bietet. Als Quellwiderstand erder Verbraucher 9. Die Spannung an diesem Span- scheint im wesentlichen der um den Faktor der nungsteiler, deren Größe im wesentlichen durch die Stromverstärkung des Transistors 1 im Längszweig in Spannung der Z-Diode 8 bestimmt ist, wird konstant Emitterschaltung verkleinerte ohmsche Widerstand 5 gehalten, obgleich die Aussteuerung des vom Ver- in der Emitterleitung des Transistors 2 des Querbraucherstrom durchflossenen Transistors 1 im Längs- 60 zweigs. Dieser Widerstand ist also sehr klein, so daß zweig durch die Stromversorgungs- bzw. Batterie- auch Schwankungen des Verbraucherwiderstandes spannung U_B primär diesem Ziel entgegensteht. Das kaum Einfluß auf die Verbraucherspannung haben, wird dadurch erreicht, daß durch den Transistor 2 im Die Z-Diode 8 in der Schaltungsanordnung nach Querzweig eine entsprechende Gegenspannung im Fig. 1 wird bezüglich der Arbeitsspannung im Basiskreis des Transistors 1 im Längszweig erzeugt 65 Durchbruchgebiet entsprechend der Verbraucherwird, wenn beide Transistoren in ihrem Verstär- spannung ausgewählt. Nun kann man jedoch in kungsbereich arbeiten. Für diesen Fall ist die Bat- dieser Schaltung den differenziellen Widerstand dieteriespannung um den für den Transistor 2 und dem ser Z-Diode vergrößern, ohne die Wirksamkeit dervoltage divider at the output. The voltage fluctuations at the consumer can divider is arranged in such a way that one end of the can only occur when the consumer resistance fluctuates with the collector of the transfer resistance itself. Voltage changes sistor 1 in the series branch and one end of this type are dependent on the size of the internal resistance Z-diode 8 with the positive pole of the battery ver ¹ , which the arrangement according to the invention is linked. In parallel with this voltage divider is 55 offers the consumer. The voltage at this voltage appears to be essentially the ohmic resistance reduced by the factor of the voltage divider, the size of which is essentially determined by the current gain of the transistor 1 in the series branch in the voltage of the Zener diode 8, is constant emitter circuit 5 held, although the modulation of the transistor 1 in the series 60 branch through which the transistor 2 flows in the emitter line of the transistor 2 of the transverse consumer current. This resistance is therefore very small, so that branch voltage U _B, through the power supply or battery voltage, also fluctuations in the consumer resistance, primarily opposes this goal. That have hardly any influence on the consumer voltage is achieved in that the transistor 2 in the Zener diode 8 in the circuit arrangement after the shunt branch generates a corresponding counter voltage in FIG. 1 with respect to the working voltage in the base circuit of the transistor 1 in the series branch 65 breakdown area accordingly the consumer becomes when both transistors are selected in their amplification voltage. But now you can work in the kungsbereich. In this case, the battery of this circuit increases the differential resistance by the voltage for the transistor 2 and the Zener diode, without the effectiveness of the

Schaltung wesentlich zu ändern. Es läßt sich also der Z-Diode 8 ein als differenzieller Widerstand wirkender ohmscher Widerstand in Reihe schalten und damit die Spannung zwischen der Basis des Transistors 2 im Querzweig und Erde vergrößern. Verkleinert man nun gleichzeitig den Widerstand 7 zwischen der Basis des Transistors 2 im Querzweig und dem Kollektor des Transistors 1 im Längszweig, so wird die Spannung zwischen Basis des Transistors 2 im Querzweig und Erde noch weiter vergrößert, weil dann zusätzlich der Strom durch die Z-Diode und den mit ihr in Reihe geschalteten Widerstand steigt, während die Spannung zwischen der Basis des Transistors 2 im Querzweig und dem Kollektor des Transistors 1 im Längszweig konstant bleibt. Man erhält so eine einfache Möglichkeit, die Verbraucherspannung unabhängig von der Streuung der Z-Diode mit einem Potentiometer einzustellen.Change circuit significantly. The Zener diode 8 can thus act as a differential resistor Connect the ohmic resistor in series and thus the voltage between the base of the transistor 2 in the cross branch and enlarge the earth. If you now reduce the resistance 7 between the base of transistor 2 in the shunt branch and the collector of transistor 1 in the series branch, so the voltage between the base of the transistor 2 in the shunt arm and earth is increased even further because then additionally the current through the Zener diode and the resistor connected in series with it increases while the voltage between the base of the transistor 2 in the shunt arm and the collector of the transistor 1 remains constant in the series branch. This gives you a simple way of controlling the consumer voltage can be set with a potentiometer regardless of the spread of the Zener diode.

F i g. 2 zeigt eine Anordnung, bei der eine Temperaturkompensation in einem großen Temperaturbereich möglich ist. Der in F i g. 1 vorhandene Spannungsteiler wird derart ausgebildet, daß mit der Z-Diode 8 zwei ohmsche Widerstände 10 und 14 und ein Potentiometer 11 in Reihe geschaltet sind. Parallel zu Potentiometer 11 und zum ohmschen Widerstand 14 liegen die ohmschen Widerstände 12 und 13, an deren Verbindungspunkt die Basis des Transistors 2 im Querzweig geführt ist. Außerdem ist dieser Verbindungspunkt mit dem Schleifkontakt des Potentiometers verbunden. Durch das Potentiometer 11 kann die gewünschte Verbraucherspannung eingestellt werden, während durch die übrigen Widerstände in Verbindung mit dem als Heißleiter ausgebildeten ohmschen Widerstand 14, die eingestellte Spannung weitgehend temperaturunabhängig gemacht wird.F i g. 2 shows an arrangement in which temperature compensation is possible in a wide temperature range. The in F i g. 1 existing voltage divider is designed such that with the Zener diode 8, two ohmic resistors 10 and 14 and a potentiometer 11 are connected in series. Parallel to potentiometer 11 and the ohmic resistance 14 are the ohmic resistors 12 and 13, at their connection point the base of the transistor 2 is guided in the cross branch. In addition, this connection point is with the sliding contact of the Potentiometer connected. The desired consumer voltage can be set by means of the potentiometer 11 while the other resistors in conjunction with the thermistor designed as a thermistor ohmic resistor 14, the set voltage is made largely independent of temperature will.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 2 can also be kept small and lossy for low frequencies if semiconductors are used. There are already control circuits for voltage stabilization

1. Arrangement for regulating the fluctuation with continuously or as a switch working, im Known effects of DC voltages with transistors arranged in the nominal 5 series branch, the DC voltage in their amplification area ar- are designed in such a way that the collector-emitter works Transistors in the longitudinal and in the transverse path of the transistor between the ungrounded branch, at the pole of the battery and the non-earthed connection in one of the two series branches the emitter-collector path of a transistor of the consumer is arranged, while the base is arranged, characterized, io via a Zener diode to the grounded pole of the battery that the emitter and collector of the transistor (1) is connected. The transistor will be in these via at least one ohmic resistance circuit depending on the output (5, 6) with the emitter of a transistor (2) in voltage controlled by a control amplifier. In Cross arm and the base of the first-mentioned control circuit with a continuously operating transistor The control amplifier can generally consist of a transistor (1) via a Zener diode (3) and min- 15 at least one ohmic resistor (4), which consist of a transistor stage. Circuits of this kind on the side of the collector of the transistor in the shunt branch, the sieve factor increase and the lies, with the other series branch and on the reduction of the consumer-side internal Z-diode (3) with the collector of the transistor stand with low leakage current. If the posi- (2) are connected in the cross arm and that the 20 tive pole of the battery and the positive terminal of the The base of the transistor (2) is grounded in the shunt at a load, but can be between the collector of the transistor (1) in series these circuits in the series branch in general a branch and the other series branch, only use transistors of the PNP type.

from at least one resistor (7) and one object of the invention is to create an arrangement for a further Zener diode (8) formed voltage divider, 25 compensation of the fluctuations in DC voltage to which the load voltage (l / _v ) is, against, which is opposite the well-known scarf leads. has a wider range of applications.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the ohmic resistor (6) mentioned type is seen in the fact that the emitter and between the emitter of the transistor (1) in the 30 collector of the transistor over at least one series branch and the emitter of the transistor (2) ohmic resistance with the emitter of a Tranim cross-branch is dimensioned so that the product sistor in the cross-branch and the base of the first geaus the resistance values of the ohmic resistive transistor via a Z-diode and At least level (5) in the emitter circuit and the ohmic least one ohmic resistance, which is on one side of the resistor (4) in the collector circuit of the transistor in the transverse branch, with the transistor (2) in the series circuit divided by that of the other series branch and across the Z-diode with resistance value of the ohmic resistor (6) are connected to the collector of the transistor in the shunt arm between the emitter of the transistor (1) and that the base of the transistor in the series branch and the emitter of the transistor (2) shunt arm at one between the collector of the Tranim shunt arm is equal to the sum of the resistor 40 sistor in the series branch and the other series branch was values from the ohmic resistor (5) connected, from at least a resistor and a voltage divider formed in the emitter circuit of the transistor (2) in the shunt arm of a further Zener diode, and the resistance value of the internal resistance at which the consumer voltage can be removed, ge between the base and emitter of the transistor (2) leads.

in the cross branch. 45 These measures make it possible that when grounded

3. Arrangement according to claim 1 or 2, there- of the positive pole of the supply voltage source characterized in that the voltage divider, and the consumer transistors of the npn type im at which the consumer voltage is, can be used from a series branch of the arrangement, Z-diode (8) and a combination of several. This allows the entire arrangement with rere resistors (9 to 14), of which at least 50 build uniform transistor types. The use at least one is a hot and / or PTC thermistor, of npn transistors is particularly advantageous, consists. if the arrangement is to work at high temperatures. Transistors with npn character are namely

borrowed mainly silicon transistors, the opposite

55 the pnp tran-

The invention relates to an arrangement for sistors the advantage of higher temperature compatibility

Have control of the fluctuations in direct voltage. The sieve factor according to the arrangement

In terms of the setpoint DC voltage, the value of the invention is significantly greater than the sieve factor

Gain range working transistors in series comparable circuits and is more than

and in the cross-branch, in one of the two 60 60 db. Furthermore, by training the

Series branches the emitter-collector path of a resistor of the voltage divider at the output as

Transistor is arranged. Potentiometer with simple means a correction

To sensitive consumers who with variable. the current from the limiter voltage of the Zener diode require a constant voltage, achieve a dependent DC output voltage. With the constant and interference voltage contaminated batteries 65 arrangement according to the invention can be both or to operate power supply devices, fluctuations in the DC voltage as well as through filter and voltage stabilization switches will convert the network or other sources of interference voltage used. The devices required for this purpose correct the malfunctions.