DE1287191B

DE1287191B - Circuit arrangement for voltage regulation of a direct current generator

Info

Publication number: DE1287191B
Application number: DE1963P0031126
Authority: DE
Inventors: Ulehla Jiri
Original assignee: Pal Magneton np
Current assignee: Pal Magneton np
Priority date: 1962-02-15
Filing date: 1963-02-11
Publication date: 1969-01-16
Also published as: CH415805A; GB993955A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsa-nordnung zur Spannungsregelung eines Gleichstromgenerators, bei der die Nebenschluß-Erregerwicklung des Generators in Reihe mit der Emitter-Kollektor-Strecke eines ersten Transistors liegt, bei der parallel zu dieser Reihenschaltung die Reihenschaltung der Emitter-Kollektor-Strecke eines zweiten Transistors und eines ersten Widerstandes sowie die Reihenschaltung einer Halbleiterdiode und wenigstens eines zweiten Widerstandes liegen und bei der die Basis des ersten Transistors mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden ist und die Ernitter-Basis-Strecke des ersten Transistors parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors liegt und bei der ferner die Basis des zweiten Transistors an den Verbindungspunkt zwischen der Halbleiterdiode und dem zweiten Widerstand angeschlossen ist.The invention relates to a circuit arrangement for voltage regulation a DC generator in which the shunt excitation winding of the generator is in series with the emitter-collector path of a first transistor in which parallel to this series connection, the series connection of the emitter-collector path a second transistor and a first resistor and the series connection a semiconductor diode and at least one second resistor are and at the the base of the first transistor is connected to the collector of the second transistor and the emitter-base path of the first transistor is parallel to the emitter-collector path of the second transistor is and also the base of the second transistor to the connection point between the semiconductor diode and the second resistor connected.

Solche Schaltungsanordnungen eignen sich insbesondere für Motor- oder Schienenfährzeuge, bei denen der Generator vom Motor oder einem anderen Treibmittel mit nicht konstanter Drehzahl angetrieben wird.Such circuit arrangements are particularly suitable for motor or Rail vehicles in which the generator is powered by the engine or some other propellant is driven at a non-constant speed.

Bei einer bekannten Schaltungsanordnung wird die Halbleiterdiode durch eine Zenerdiode gebildet und liegt in Reihe mit einer Widerstandsschaltung paraUel zu der Reihenschaltung der Basis-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors und des ersten Widerstandes. Die mit dieser Schaltungsanordnung erzielte Spannungskonstanz ist nicht voll befriedigend, und der Wattverlust des Endtransistors ist relativ hoch.In a known circuit arrangement, the semiconductor diode is through a Zener diode is formed and is in series with a resistor circuit parallel to the series connection of the base-collector path of the second transistor and the first resistance. The voltage constancy achieved with this circuit arrangement is not fully satisfactory and the watt loss of the final transistor is relative high.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spannungskonstanz der Schaltungsanordnung zu verbessern und den Wattverlust des Endtransistors zu senken.The invention is based on the problem of the constant voltage To improve the circuit arrangement and to reduce the watt loss of the final transistor.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Halbleiterdiede eine Tunneldiode ist, die parallel zur Emitter-Basis-Strecke des zweiten Transistors geschaltet ist.According to the invention, this object is achieved in that the semiconductor element a tunnel diode is parallel to the emitter-base junction of the second transistor is switched.

Tunneldioden und ihre Eigenschaften waren an sich bekannt, doch hat die Fachwelt auch nach dem Bekanntwerden der Tunneldiode an der bekannten Schaltungsanordnung festgehalten, bei der die Halbleiterdiode durch eine Zenerdiode gebildet wird. Durch die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung wird eine wesentlich bessere Spannungskonstanz erzielt. Da der Steuertransistor auf die Tunneldiode viel schneller als auf die Zenerdiode reagiert, so daß das Schließen und Öffnen des Endtransistors, der in Serie mit der Erregerwicklung eingeschaltet is4 sehr schnell erfolgt, ist der Endtransistor einem niedrigeren Wattverlust entsprechend zu bemessen. Außerdem verringert sich wegen des geringeren Preises einer Tunneldiode der wirtschaftliche Aufwand der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gegenüber der herkömmlichen; überdies ist sie wenig störanfällig und hat eine hohe Lebensdauer.Tunnel diodes and their properties were known per se, but it did experts also after the tunnel diode became known to the known circuit arrangement recorded, in which the semiconductor diode is formed by a Zener diode. By the circuit arrangement according to the invention has a significantly better voltage constancy achieved. Because the control transistor on the tunnel diode much faster than on the Zener diode reacts, so that the closing and opening of the final transistor, which is in Series with the excitation winding switched on is4 takes place very quickly, the end transistor is to be dimensioned according to a lower watt loss. It also decreases because of the lower price of a tunnel diode, the economic outlay of the invention Circuit arrangement compared to the conventional; moreover, it is not very susceptible to failure and has a long service life.

In der Zeichnung ist die Erfindung durch die F i g. 1 und 2 veranschaulicht.In the drawing, the invention is represented by FIG. 1 and 2 illustrated.

F i g. 1 zeigt ein Schaltschema des Spannungsreglers eines Generators mit parallel geschalteter Selbsterregerwicklung. Wird die Drehzahl des Generators G erhöht, so erscheint an den Bürsten und damit auch an den Leitungen 1 und 2 eine durch remanenten Magnetismus verursachte kleine Spannung. Diese Spannung hat einen Strom durch die Basis-Emitter-Strecke des Transistors T, und den Widerstand R, zur Folge, der demgemäß leitend zu werden beginnt. Damit beginnt ein Strom durch die Erregerwicklung B zu fließen, der im Generator eine höhere Spannung C erregt, wodurch der Strom durch die Basis-Emitter-Strecke des Transistors T., und den Widerstand R, verstärkt wird, was den Transistor T, weiter in den leitenden Zustand führt.F i g. 1 shows a circuit diagram of the voltage regulator of a generator with a self-exciting winding connected in parallel. If the speed of the generator G is increased, a small voltage caused by remanent magnetism appears on the brushes and thus also on lines 1 and 2. This voltage causes a current through the base-emitter path of the transistor T and the resistor R, which accordingly begins to become conductive. A current thus begins to flow through the excitation winding B, which excites a higher voltage C in the generator, as a result of which the current through the base-emitter path of the transistor T., and the resistor R, is amplified, which the transistor T, further in leads to the conductive state.

Dieser Vorgang wiederholt sich lawinenartig, so daß die Erregung des Generators G schnell steigt. Die Erhöhung der Spannung geht bis zum Erreichen der gewünschten Höhe weiter, weil die Wirkung der Kombination der zwei weiteren Halbleiterelemente, nämlich des Transistors T2 und der Tunneldiode TD, noch nicht begonnen hat. Bis zur verlangten Spannungshöhe ist der Transistor T2 gesperrt, weil der Strom durch den Widerstand R2 und die Tunneldiode TD fließt. Der Strom erhöht sich entsprechend der Kurve 0-A der Stromspannungscharakteristik der Tunneldiode TD (vgl. F i g. 2).This process is repeated like an avalanche, so that the excitation of the generator G increases rapidly. The increase in voltage continues until the desired level is reached, because the effect of the combination of the two further semiconductor elements, namely the transistor T2 and the tunnel diode TD, has not yet started. The transistor T2 is blocked up to the required voltage level because the current flows through the resistor R2 and the tunnel diode TD. The current increases in accordance with the curve 0-A of the voltage characteristic of the tunnel diode TD (see FIG. 2).

Die Spannung an der Tunneldiode TD ist im Ab- schnitt 0-A so niedrig, daß durch die Basis-Emitter-Strecke des Transistors T, kein Strom fließt, so daß der Transistor T2 gesperrt ist. Bei weiterer Erhöhung der Generatorspannung steigt auch die Spannung an der Tunneldiode TD, was ein Absinken des Stromes auf den Punkt B zur Folge hat. Die erhöhte Spannung an der Tunneldiode TD liegt gleichzeitig an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors T2 und führt diesen Transistor in den leitenden Zustand.The voltage across the tunnel diode TD is cut in the waste-A 0 so low that emitter path of the base, so that the transistor T2 is blocked by the transistor T, no current flows. If the generator voltage increases further, the voltage at the tunnel diode TD also increases, which causes the current to drop to point B. The increased voltage at the tunnel diode TD is at the same time on the base-emitter path of the transistor T2 and leads this transistor into the conductive state.

Dadurch sinkt die Spannung an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors T., so daß dieser Transistor gesperrt wird. Der Erregerstrom wird dadurch kleiner, die Spannung am Generator G und an den Leitern 1 und 2 sinkt. Dadurch sinkt auch die Spannung an der Tunneldiode TD, so daß der Transistor T, wieder sperrt und der Transistor T, wieder leitend wird. Dieser Regelvorgang wiederholt sich immer von neuem.As a result, the voltage at the base-emitter path of the transistor T. drops, so that this transistor is blocked. The excitation current becomes smaller as a result, the voltage on generator G and on conductors 1 and 2 decreases. As a result, the voltage across the tunnel diode TD also drops, so that the transistor T i blocks again and the transistor T i becomes conductive again. This control process is repeated over and over again.

Claims

Claim: Circuit arrangement for voltage regulation of a direct current generator, where the generator shunt excitation winding is in series with the emitter-collector path of a first transistor, in which the series circuit is parallel to this series circuit the emitter-collector path of a second transistor and a first resistor and the series connection of a semiconductor diode and at least one second resistor and where the base of the first transistor connects to the collector of the second Transistor is connected and the emitter-base path of the first transistor in parallel -to the emitter-collector path of the second transistor and in which also the Base of the second transistor to the connection point between the semiconductor diode and the second resistor is connected, characterized in that the Semiconductor diode (TD) is a tunnel diode that runs parallel to the emitter-base path of the second transistor (TD is switched.