EP0497106A2 - Schaltungsanordnung für Spannungs- und Stromregelung - Google Patents

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EP0497106A2
EP0497106A2 EP92100310A EP92100310A EP0497106A2 EP 0497106 A2 EP0497106 A2 EP 0497106A2 EP 92100310 A EP92100310 A EP 92100310A EP 92100310 A EP92100310 A EP 92100310A EP 0497106 A2 EP0497106 A2 EP 0497106A2
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EP
European Patent Office
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voltage
circuit arrangement
control
control transistor
current
Prior art date
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Withdrawn
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EP92100310A
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EP0497106A3 (en
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Wolfram Dipl.-Ing. Rieber
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Bosch Telecom GmbH
Bosch Telecom Oeffentliche Vermittlungstechnik GmbH
Original Assignee
Bosch Telecom GmbH
Bosch Telecom Oeffentliche Vermittlungstechnik GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current 
    • G05F1/46—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
    • G05F1/56—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/565—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
    • G05F1/569—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for protection
    • G05F1/573—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for protection with overcurrent detector

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for voltage and current control according to the preamble of claim 1.
  • the object of the invention is to provide a circuit arrangement for voltage and current control, which has a minimal internal current requirement and also has a very low minimum voltage drop between the input and output.
  • a control transistor RT is inserted into the output branch of the circuit arrangement and is used both for current limitation and for stabilizing the output voltage Ua.
  • This control transistor RT is a field effect transistor, which is operated as a controllable resistor. In extreme cases, it can be controlled so that it switches through with very low impedance.
  • the control current for regulating the output voltage Ua is supplied by a differential amplifier DF1, which compares a reference voltage Uref3 derived from the output voltage Ua with a predetermined reference voltage Uref1.
  • a voltage divider consisting of resistors R8 and R9 is used to generate the reference voltage Uref3, which is dependent on the output voltage Ua.
  • the another fixed reference voltage Uref1 drops across a Zener diode Z2 and is stabilized by a capacitor C2.
  • the output of the differential amplifier DV1 is connected via a resistor R5 to a further resistor R6, across which a control voltage for the control transistor RT drops.
  • a further differential amplifier DV2 is provided, which, when activated, derives the control current for the control transistor RT, so that it can become high-resistance. This happens when a potential that is greater than a predetermined reference voltage Uref2 arises at a measuring resistor Rm. The differential amplifier DV2 then switches its output to a low potential, so that control current RT is withdrawn from the control transistor RT via a resistor R4 and a diode D.
  • the reference voltage Uref2 required for this function is formed by a voltage divider, which consists of the resistors R1 and R2. This voltage divider is connected to the supply voltage UV of the differential amplifier DV2. This supply voltage UV is generated by a Zener diode Z1 and is stabilized by a capacitor C1.
  • the input circuit of the circuit arrangement there is a circuit which consists of two Zener diodes Z1, Z2 and a resistor R3 and is fed by the input voltage Ue.
  • This input circuit serves to supply the supply voltage UV for the differential amplifier DV2, and the two reference voltages Uref1 and Uref2 are generated.
  • a single circuit is provided for this.
  • a substantial reduction in the power requirement of this circuit arrangement is thus achieved. This means that a high degree of efficiency is achieved in the power supply of electronic assemblies, which reduces the heat loss.

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Abstract

2.1 Die Schaltungsanordnung soll so ausgebildet sein, daß sie einen minimalen Eigenstrombedarf hat und außerdem einen sehr geringen Mindestspannungsabfall zwischen Ausgang und Eingang aufweist.
2.2 Zur Bildung von mehreren Versorgungs- und/oder Referenzspannungen für Differenzverstärker ist nur ein einziger Stromkreis vorgesehen. Ein als steuerbarer Widerstand betriebener Regeltransistor ist für die Stromregelung und die Spannungsregelung in nur einem Leitungszweig angeordnet.
2.3 Innerhalb der Schaltungsanordnung sind nur wenige Stromkreise für die Erzeugung von Versorgungs- und Referenzspannungen vorhanden, wodurch der Stromverbrauch drastisch gesenkt wird. Außerdem ist die Art und die Betriebsweise des Regeltransistors so gewählt, daß dieser extrem niederohmig durchschalten kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Spannungs- und Stromregelung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Es ist bekannt, zur Stromversorgung von mit elektronischen Bauelementen bestückten Baugruppen Regelschaltungen vorzusehen, womit eine genaue Betriebsspannung erreicht werden kann, wobei außerdem eine Stromregelung stattfindet. In dem DE-Fachbuch "Halbleiterschaltungstechnik" von U. Tietze, Ch. Schenk (5. Auflage) sind Stabilisierungsschaltungen beschrieben, womit durch eine Serienstabilisierung eine Spannungsregelung erreicht wird. Zusätzlich kann auch eine Strombegrenzung vorgesehen sein. Schaltungsanordnungen dieser Art sind ab Seite 372 dargestellt und beschrieben. Bei derartigen Schaltungsanordnungen wird angestrebt, daß der Mindestspannungsabfall am Regeltransistor möglichst gering ist. Ein Spannungsregler mit geringem Spannungsverlust ist auf Seite 377 in Abbildung 16.16 dargestellt und im Abschnitt 16.3.4 beschrieben. Bei den in dieser Literaturstelle beschriebenen Anordnungen wird jedoch nichts erwähnt über den Eigenstrombedarf derartiger Anordnungen. Außerdem ist der Mindestspannungsabfall bei einer Schaltungsanordnung, wie sie in der Abbildung 16.16. dargestellt ist, immer noch relativ hoch.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung für Spannungs- und Stromregelung anzugeben, die einen minimalen Eigenstrombedarf hat und außerdem einen sehr geringen Mindestspannungsabfall zwischen Eigang und Ausgang aufweist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Merkmalskombination vorgesehen, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben ist.
  • Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß nur wenige Stromkreise innerhalb der Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Versorgungs- und Referenzspannungen vorhanden sind, wodurch der Stromverbrauch drastisch gesenkt wird. Außerdem ist die Art und die Betriebsweise des Regeltransistors so gewählt, daß dieser extrem niederohmig durchschalten kann.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. In den Ausgangszweig der Schaltungsanordnung ist ein Regeltransistor RT eingefügt, der sowohl zur Strombegrenzung als auch zur Stabilisierung der Ausgangsspannung Ua benutzt wird. Dieser Regeltransistor RT ist ein Feldeffekttransistor, welcher als steuerbarer Widerstand betrieben wird. Er kann im Extremfall so angesteuert werden, daß er sehr niederohmig durchschaltet. Den Steuerstrom für die Regelung der Ausgangsspannung Ua liefert ein Differenzverstärker DF1, welcher eine von der Ausgangsspannung Ua abgeleitete Referenzspannung Uref3 mit einer vorbestimmten Referenzspannung Uref1 vergleicht. Zur Erzeugung der von der Ausgangsspannung Ua abhängigen Referenzspannung Uref3 dient ein aus Widerständen R8 und R9 bestehender Spannungsteiler. Die andere feststehende Referenzspannung Uref1 fällt an einer Zenerdiode Z2 ab und ist durch einen Kondensator C2 stabilisiert. Der Ausgang des Differenzverstärkers DV1 ist über einen Widerstand R5 mit einem weiteren Widerstand R6 verbunden, an dem eine Steuerspannung für den Regeltransistor RT abfällt.
  • Für die Strombegrenzung ist ein weiterer Differenzverstärker DV2 vorgesehen, welcher bei seinem Ansprechen den Steuerstrom für den Regeltransistor RT ableitet, so daß dieser hochohmig werden kann. Dies geschieht dann, wenn an einem Meßwiderstand Rm ein Potential entsteht, welches größer ist als eine vorgegebene Referenzspannung Uref2. Der Differenzverstärker DV2 schaltet dann seinen Ausgang auf niedriges Potential, so daß über einen Widerstand R4 und eine Diode D dem Regeltransistor RT Steuerstrom entzogen wird. Die für diese Funktion notwendige Referenzspannung Uref2 wird durch einen Spannungsteiler gebildet, welcher aus den Widerständen R1 und R2 besteht. Dieser Spannungsteiler ist an die Versorgungsspannung UV des Differenzverstärkers DV2 angeschlossen. Die Erzeugung dieser Versorgungsspannung UV geschieht durch eine Zenerdiode Z1 und ist durch einen Kondensator C1 stabilisiert.
  • Im Eingangskreis der Schaltungsanordnung befindet sich ein Stromkreis, der aus zwei Zenerdioden Z1, Z2 und einem Widerstand R3 besteht und von der Eingangsspannung Ue gespeist wird. Dieser Eingangstromkreis dient dazu, die Versorgungsspannung UV für den Differenzverstärker DV2 zu liefern, und es werden die beiden Referenzspannungen Uref1 und Uref2 erzeugt. Hierfür ist also anstelle von mehreren Stromkreisen nur ein einziger Stromkreis vorgesehen. Damit wird eine wesentliche Verringerung des Eigenstrombedarfs dieser Schaltungsanordnung erreicht. Dies bedeutet, daß bei der Stromversorgung von elektronischen Baugruppen ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird, wodurch sich die Verlustwärme verringert.

Claims (2)

  1. Schaltungsanordnung für Spannungs- und Stromregelung, wobei aus einer höheren Eingangsspannung eine niedrigere Verbraucherspannung erzeugt wird und dabei gleichzeitig eine Stromregelung stattfindet, wofür ein Regeltransistor vorgesehen ist, der von Differenzverstärkern gesteuert wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die zur Bildung von Versorungsspannungen (UV) und Referenzspannungen (Uref1, Uref2) für die Differenzverstärker (DV1, DV2) notwendigen Elemente z. B. Z1, Z2, R3 so in Reihe geschaltet sind, daß für mehrere Spannungen (Uref1, Uref2, UV) nur ein einziger Stromkreis erforderlich ist,
    und daß ein als steuerbarer Widerstand betriebener Regeltransistor (RT) für die Stromregelung und die Spannungsregelung in nur einem Leitungszweig angeordnet ist.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Referenzspannungen (Uref2, Uref3) durch hochohmige Spannungsteiler (R1 und R2, R8 und R9) gebildet werden, die an die Eingänge der Differenzverstärker (DV1, DV2) angeschlossen sind.
EP19920100310 1991-01-26 1992-01-10 Circuit arrangement for voltage and current regulation Withdrawn EP0497106A3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

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DE19914102325 DE4102325A1 (de) 1991-01-26 1991-01-26 Schaltungsanordnung fuer spannungs- und stromregelung
DE4102325 1991-01-26

Publications (2)

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EP0497106A2 true EP0497106A2 (de) 1992-08-05
EP0497106A3 EP0497106A3 (en) 1993-03-31

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ID=6423778

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EP19920100310 Withdrawn EP0497106A3 (en) 1991-01-26 1992-01-10 Circuit arrangement for voltage and current regulation

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DE (1) DE4102325A1 (de)

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