DE3110077A1

DE3110077A1 - Spannungsregelschaltung

Info

Publication number: DE3110077A1
Application number: DE19813110077
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ing.(grad.) 7100 Heilbronn Heinecke; Rolf Ing.(grad.) 7129 Talheim Jäger
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Electronic GmbH
Priority date: 1981-03-16
Filing date: 1981-03-16
Publication date: 1982-10-21

Description

Spannungsregelschaltung
In der Schaltungstechnik werden bekanntlich Spannungsregelschaltungen benötigt, die eine definierte und stabile Ausgangsspannung liefern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannungsregelschaltung anzugeben, die einen einfachen Aufbau aufweist und die als Regelglied die Verwendung eines einfachen, kostengünstigen Operationsverstärkers ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch eine Spannungsregelschaltung gelöst, die gemäß der Erfindung einen Regeltransistor, einen Optokoppler mit Sender und Empfänger sowie als Regelglied einen Operationsverstärker aufweist, wobei der Empfänger des Optokopplers zwischen (Iic Basis und den Emitter des Regeltransistors geschaltet is(:,und der Operationsverstärker den Sender des Optokopplers so ansteuert, daß die Ausgangsspannung der Regelschalturig dem Sollwert entspricht.
Als Sender des Optokopplers ist vorzugsweise rille lichtemittierende Diode vorgesehen, während der Enlfanger des Optokopplers vorzugsweise ein Fototransistor ist. Bei Verwendung eines Fototransistors wird dieser t seiner Emitter-Kollektorstrecke zwischen die Basis und den Emitter des Regeltransistors geschaltet.
Zwischen den Ausgang der Regelschaltung und denjenigen Punkt, an dem die Referenzspannung für den Operationsverstärker zugeführt wird, ist vorzugsweise ein Spannungsteiler geschaltet, dessen Teilerpunkt mit dem einen Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist. Der andere Eingang des Operationsverstärkers ist mit dem Bezugspunkt verbunden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind zwischen die Basis und den Kollektor des Regeltransistors stromstabilisierende Feldeffekttransistoren geschaltet.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt eine Spannungsregelschaltung nach der Erfindung für eine positive Spannungsregelung mit einem Operationsverstärker 1, einem Regeltransistor 2 und einem Optokoppler 3. Der Optokoppler 3 besteht aus einer Fotodiode 4 als Sender und einem Fototransistor 5 als Empfänger. Zwischen den Ausgang 6 der Schaltung und dem Punkt 7 der Schaltung, an dem die Referenzspannung Uref für den Operationsverstärker 1 zugeführt wird, ist ein Spannungsteiler geschaltet, der aus den Widerständen R1 und R2 besteht. Die Widerstände dieses Spannungsteilers bestimmen die Spannungsverstärkung der Anordnung (U URef.) Der Fototransistor 5, der im Ausführungsbeispiel ein npn-Transistor ist, ist mit seiner Emitter-Kollektorstrecke zwischen die Basis und den Emitter des Regel transistors 2 geschaltet. Der Kollektor des Transistors 2 ist mit dem Pluspol einer Spannungsquelle (8) verbunden. Zwischen den Pluspol der Spannungsquelle 8 und die Basis des Regeltransistors 2 sind stromstabilisierende Feldeffekttransistoren (9) geschaltet.
Die Spannungsstabilisierungsschaltung der Figur 1 ist gegen Masse exakt programmierbar und kann bei hohen Spannungen arbeiten. Die Verwendung eines Optokopplers erlaubt es, mit hochsperrenden npn-Transistoren zu arbeiten und somit Ausgangsspannungen zu regeln, die bis nahe an der Durchbruchgrenze liegen. Der Optokoppler erlaubt weiterhin die Verwendung eines billigen Operationsverstärkers, ohne daß eine Einbuße der Genauigkeit der programmierten Ausgangsspannung in Kauf genommen werden muß.
Die Versorgungsspannung des Operationsverstärkers ist auf Masse bezogen.
Die Spannungsregelschaltung der Figur 1 arbeitet wie folgt. Ist die Fotodiode 4 nicht angesteuert, so wird die Basis des Regeltransistors 2 über die stromstabilisierenden FET's zu positiven Spannungswerten gezogen und als Folge davon entsteht am Emitter des Reltransistors 2 eine positive Ausgangsspannung. Diese Ausgangsspannung steigt so lange an, bis der positive Strom durch den Widerstand R1 größer wird als durch den Wiclprstand R2 Ist dies der Fall, so entsteht am Eingang des Operationsverstärkers 1 eine positive Abweichung, die eine negative Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers 1 zur Folge hat. Durch diese negative Ausgangsspannung wird die Fotodiode 4 angesteuert und zum Leuchten gebracht. Dadurch wird die Kollektor-Emitterstrecke des Fototransistors 5 leitend, und zwar so weit, bis zwischen den Eingängen des Operationsverstärkers die Spannung Null liegt. Ist dies der Fall, so steigt die Ausgangsspannung UA nicht mehr an und wird somit auf einem bestimmten Wert: gehalten.
Die Ausgangsspannung UA errechnet sich aus der Beziehung UA = R1 . Uref/R2 Während die Figur 1 ein Beispiel für eine positive Spannungsregelung zeigt, zeigt die Figur 2 das Prinzipschaltbild einer negativen Spannungsregelung. Während bei der positiven Spannungsregelung der Figur 1 der Pluspol der Spannungsquelle mit dem Kollektor des Regeltransistors verbunden ist, ist bei der negativen Spannungsregelung der Figur 2 der Minuspol der Spannungsquelle mit dem Emitter des Regeltransistors verbunden. Im Falle der negativen Spannungsregelung der Figur 2 ist der Kollektor des Regeltransistors mit dem Ausgang der Regelschaltung verbundes Eine Kombination aus beiden Schaltungen ermöglicht Gegentaktstufen hoher Spannung.

Claims

Patentansprüche 1) Spannungsregelschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß einen Regeltransistor, einen Optokoppler mit Sender und Empfänger sowie als Regelglied einen Operationsverstärker aufweist, daß der Empfänger des Optokopplers zwischen die Basis und den Emitter des Regeltransistors geschaltet ist und daß der Operationsverstärker den Sender des Optokopplers so aussteuert, daß die Ausgangsspannung der Regelschaltung dem Sollwert entspricht.
2) Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sender des Optokopplers eine lichtemittierende Diode vorgesehen ist.
3) Regelschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Empfänger des Optokopplers ein Fototransistor vorgesehen ist.
4) Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fototransistor Illit seiner Emitter-Kollektorstrecke zwischen die Basis und den Emitter des Regeltransistors geschaltet ist.
5) Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang der Regelschaltung und denjenigen Punkt, an dem die Referenzspannung für den Operationsverstärker zugeführt wird, ein Spannungsteiler geschaltet ist und daß der Teilerpunkt dieses Spannungsteilers mit dem einen Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist.
6) Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Eingang des Operationsverstärkers mit dem Bezugspunkt verbunden ist.
7) Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Basis und den Kollektor des Regeltransistors stromstabilisierende Feldeffekttransistoren geschaltet sind.
8) Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei positiver Spannungsregelung der Kollektor des Regel transistors mit dem Pluspol einer Spannungsquelle und bei negativer Spannungsregelung der Minuspol einer Spannungsquelle mit dem Emitter des Regeltransistors verbunden ist.
9) Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Regeltransistor bei positiver und negativer Spannungsregelung ein npn-Transistor ist.