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DE2610136A1 - Spannungsregler fuer generatoren - Google Patents

Spannungsregler fuer generatoren

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DE2610136A1
DE2610136A1 DE19762610136 DE2610136A DE2610136A1 DE 2610136 A1 DE2610136 A1 DE 2610136A1 DE 19762610136 DE19762610136 DE 19762610136 DE 2610136 A DE2610136 A DE 2610136A DE 2610136 A1 DE2610136 A1 DE 2610136A1
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DE
Germany
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voltage regulator
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chip
housing
connection
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DE19762610136
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English (en)
Inventor
Willi Ing Grad Gansert
Norbert Dr Ing Rittmannsberger
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Description

R. 3 1 1 G
27.2.1976 Chr/Sra
Anlage zur
Patent- und
Gebrauchsmuster-Hilfsanmeldung
ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart Spannungsregler für Generatoren
Die Erfindung geht aus von einem Spannungsregler nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein solcher Spannungsregler dient dazUj die Ausgangsspannung eines Generators konstant zu halten. Der Spannungsregler bewirkt das durch ein mehr oder weniger häufiges und langes Einschalten des Erregerstroms. Als Bezugsgröße für die Schalttätigkeit dient eine Auagangsspannung des Generators. Für die Regler haben sich eine Reihe von Gehäuseformen bewährt. Man kann den Regler außerhalb des
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-Jt- R. ? 1 j Chr/Sra
Generators beispielsweise an der Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigen, man kann den Regler aber auch am Generator oder im Generator anordnen. Eine weitere Möglichkeit ist, den Regler mit dem Bürstenhalter zu kombinieren. Die üblichen Regler sind bisher in einem verhältnismäßig großen Gehäuse untergebracht; im Vergleich zu den jetzt verringerten Abmessungen der Generatoren sind die Reglergehäuse zu groß. Weiterhin wird das Steuerteil und das Leistungsteil der Regler bisher üblicherweise komplett aufgebaut und dann abgeglichen. Der Regler konnte bisher also nur als ganzes geprüft werden. Außerdem war eine Anpassung in verschiedene Generatortypen nicht möglich.
Der erfindungsgemäße Spannungsregler mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß er sehr geringe Außenabmessungen aufweist und sowohl bei der Montage als auch im Service einen nur geringen Lagerraum beansprucht. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß der erfindungsgemäße Regler leicht montierbar ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Spannungsreglers möglich.
Vorteilhaft ist, daß das Reglergehäuse direkt am Bürstenhalter des Generators anbringbar ist und daß die elektrischen Verbindungen zum Bürstenhalter außerordentlich einfach herstellbar sind.
Als ein besonderer Vorteil ist anzusehen, daß der Leistungsteil und der Steuerteil getrennt in dem Gehäuse angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, den Leistungsteil und den Steuerteil getrennt in Betrieb zu nehmen und zu prüfen. Weiter ist es möglich, die Funktionsdaten der bed den Baugruppen ohne eine Änderung des Fertigungsablaufs zu variieren.
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- /- R.? 1 1 GChr/Sm
Der erfindungsgemäße Spannungsregler weist noch eine Vielzahl von weiteren Vorteilen gegenüber den üblichen Spannungsreglern auf. Das Potential des transistorähnlichen Gehäuses ist so gewählt, daß der Lgistungstransistor und die Freilaufdiode im Gehäuse nicht isoliert sind und ein direktes Auflöten möglich ist. Das transistorähnliche Gehäuse des erfindungsgemäßen Reglers weist auf jeder Seite ein'? ebene Fläche auf; damit kann das Gehäuse in den Fertigungswerkzeugen festgehalten werden und es ist ein genaues Positionieren im Fertigungsablauf möglich. Da der erfindungsgemäße Spannungsregler als ein Baukastensystem konzipiert ist, lassen sich seine Funktionsdaten leicht an verschiedene Generatortypen anpassen, wobei die Herstellung mit; den gleichen Fertigungseinrichtungen möglich ist. Weil die Standardausführung des Reglers bereits für die Aufbaustufen vorbereitet ist, sind dann nur noch geringe zusätzliche Maßnahmen erforderlich. An den erfindungsgemäßen Regler kann auch ein Temperatursensor angeschlossen v/erden, um die Regelcharakteristik beispielsweise an die Temperatur der Batterie anzupassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figuren 1 bis 3 und die Figuren h bis 6 zeigen Stromlaufpläne, und zwar die Figur 1 für eine Standardausführung für den Betrieb mit einer Batterie, die Figur 2 für eine Standardausführung für einen Betrieb ohne eine Batterie, für eine Standardausführung für einen Generator mit einer höheren Spannung für einen Betrieb mit einer Batterie und für einen Betrieb ohne eine Batterie; und die Figur 3 für eine Aufbaustufe. Die Figuren 4 bis 6 zeigen, wie der erfindungsgemäße Spannungsregler konkret aufgebaut ist, und zwar die Figur h eine Standardausführung für den Betrieb mit
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R? 1 1 0ChWSm
einer Batterie, die Figur 5 eine Standardausführung für den Betrieb ohne Batterie und die Figur 6 eine Aufbaustufe beispielsweise für den Betrieb mit einer Batterie.
In dem Stromlaufplan nach Figur la des erfindungsgemäßen Spannungsreglers 11 ist zunächst das Leistungsteil 12 und das Steuerteil 13 zu sehen. Das Leistungsteil 12 - auf einem ersten Chip I1I integriert - enthält einen Darlington-Transistor 15 mit einem Basis-Emitter-Widerstand 16. Der Kollektoranschluß 17 des Leistungsteiles 12 ist mit dem Erregerwicklungsanschluß DF l8 und mit der Anode einer Freilaufdiode 19 verbunden. Der Emitter-Anschluß 21 des Leistungsteiles 12 liegt an Masse, also am Erregerwicklungsanschluß D-.
Das Steuerteil 13 ist auf einem zweiten Chip 22 integriert. Der Ausgang 23 des Steuerteils 13 ist mit dem Eingang 24 des Leistungsteils 12 verbunden, der Masseanschluß 25 des Steuerteils 13 wie der Emitter-Anschluß 21 mit der Klemme D-, die das Bezugszeichen 26 trägt. Der Steueranschluß 27 des Steuerteils liegt an der Plusklemme D+ mit dem Bezugszeichen 28, an der Klemme 28 liegt auch die Kathode der Freilaufdiode 19· Im übrigen kann die Freilaufdiode 19 auf einem dritten Chip integriert sein oder mit auf der Keramikplatte des Steuerteils 13 aufgebaut sein.
Einzelheiten des Steuerteils 13 zeigt die Figur Ib. Zwischen den Punkten 23 und 25 liegt die Schaltstrecke eines Steuertransistors 31, über der Basis-Emitter-Strecke des Steuertransistors 31 liegt ein Widerstand 32, zwischen den Anschlüssen 27 und 25 liegt ein Spannungsteilerwiderstand 33 und zwischen den Schleifer des Spannungsteilerwiderstandes und die Basis des Transistors 31 ist eine Zenerdiode 3^ geschaltet. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur Ib ist ein weiterer Anschluß 35 mit dem Anschluß 25 verbunden.
../5 709838/0112
- & - R.3 I 1 fChr/Sm
AO
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispxel für eine Standardausführung für den Betrieb ohne eine Batterie. Wenn keine Batterie angeschlossen ist, kann die Ausgangsspannung des Generators so hohe Werte annehmen, daß die Bauelemente des Reglers 11 zerstört werden. Es sind deshalb Spannungsbegrenzungswiderstände erforderlich. Die Spannungsbegrenzungswiderstände sind vor den Reglereingang 2J3 35 geschaltet. Von der Klemme D+ führt eine Plus-Leitung 28 zunächst zu einem Verbindungspunkt 36. Zwischen dem Verbindungspunkt 36 und dem Eingang 27 liegt ein erster Vorwiderstand 37, zwischen dem Verbindungspunkt 36 und dem Eingangspunkt 35 ein zweiter Vorwiderstand 38. Soll der erfindungsgemäße Regler mit einer Batterie, aber bei einer höheren Batteriespannung3 betrieben werden, sieht der Stromlaufplan im Prinzip genauso ars wie der Stromlaufplan nach Figur 2. Es sind lediglich die beiden Vorwiderstände 37 und 38 geeignet zu dimensionieren.
In Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem an den Spannungsregler 11 ein nicht eingezeichneter Spannungs- und/oder Temperatursensor anschließbar ist. Der Anschluß 35 des zweiten Chips 22 wird dazu benützt, diesen Spannungs- und/oder Temperatursensor mit dem zweiten Chip zu verbinden. Dies geschieht über den zweiten Vorwiderstand 38, der in diesem Fall zwischen dem Anschluß 35 und einem zusätzlichen Anschluß 39 des Steuerteiles angeordnet ist. Der Anschluß 27 des zweiten Chips dient wie bisher dazu, die Plusleitung 28 von der Klemme D+ an das zweite Chip 22 heranzuführen, dies geschieht über den ersten Vorwiderstand 37, der jetzt zwischen den Anschluß 27 des zweiten Chip 22 und den bisher schon benützten Anschluß 1Jl des Steuerteils 13 gelegt ist. Es sei angefügt, daß der Widerstand 37 ganz entfallen und durch eine leitende Brücke ersetzt werden kann, wenn es die Dimensionierung zuläßt.
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-Jf- RJM
ΑΛ
In Figur 4 ist der konkrete mechanische Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Reglers in der Standardausführung für den Betrieb mit einer Batterie gezeigt. Auf einem Gehäuseboden 42 aus elektrisch und thermisch gut leitendem Metall sind zunächst der -erste Chip 14 der Endstufe 12 und dor dritte Chip 29 der Freilaufdiode 19 aufgelötet. Weiter ist eine als Isolierplatte dienende Keramikplatte 43 zu erkennen, die auf dem Gehäuseboden 42 befestigt ist, und der auf der Keramikplatte 43 aufgesetzte zweite Chip 22. Zwischen den einzelnen Chips 14, 22, 29 und der Keramikplatte 43 sind elektrisch leitende Drähte 44 vorgesehen. Die elektrisch leitenden Drähte 44 führen auch zu zwei Stiften 45 für D+ und 46 für D-. Als Verbindungen zwischen den Stiften 45 und 46 und beispielsweise den Chips 14 und 29 können auch Federklammern verwendet werden, die am Stift und an der Chipkontaktierungsstelle jeweils angelötet sind. Die Stifte 45S 46 sind gegen den Gehäuseboden 42 mit Hilfe einer Isoliermasse 47 isoliert befestigt. Die elektrisch wirksamen Teile des Spannungsreglers, die auf dem Gehäuseboden 42 aufgesetzt sind, sind durch einen Gehäusedeckel 48 abgedeckt. Der uehäusedeckel 48 ist· mit dem Gehäuseboden 42 zweckmäßigerweise verschweißt. Die Figuren 4a, b, c, d zeigen verschiedene Ansichten des erfindungsgemäßen Reglers. Man sieht, daß der Gehäuseboden 42 zwei seitliche Flächen 49 aufweist.
In Figur 5 ist - entsprechend beispielsweise Figur 2, gezeigt, wie die Vorwiderstände 37 und 38 auf der Keramikplatte 43 angeordnet sind. Im übrigen entspricht die Figur 5 im wesentlichen der Figur 4.
In Figur 6 ist die Realisierung einer Schaltung nach Figur 3 gezeigt. Es ist jetzt ein zusätzlicher Stift 51 isoliert in den Gehäuseboden 42 eingelassen. Der zusätzliche Stift 51 ist intern mit dem Anschluß 39 auf der Keramikplatte 43 verbunden.
../7 709838/0112 · ■
Leerseite

Claims (1)

  1. R? i ' Chr/Sm
    Ansprüche
    .. !Spannungsregler für Generatoren, insbesondere zum Verwenden ^—S in Kraftfahrzeugen, der wenigstens Anschlüsse zum Anschließen einer Minusleitung, der Erregereinrichtung des Generators und einer Plusleitung aufweist, der aktive Schaltelemente, insbesondere Transistoren, und passive Schaltelemente, insbesondere Dioden und ohmsche Widerstände, enthält, bei dem ein erster Teil der Schaltelemente einem Leistungsteil und ein zweiter Teil der Schaltelemente einem Steuerteil zugeordnet ist, bei dem die Schaltstrecke der Endstufe in Serie mit der Erregereinrichtung schaltbar ist und der eine Freilaufdiode zum Überbrücken der Erregereinrichtung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (11) in einem transistorähnlichen Gehäuse (42, 48) angeordnet ist.
    2. Spannungsregler nach Anspruch 1 für einen Generator mit einem Schleifringläufer, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (42, 48) direkt am Bürstenhalter ( ) des Generators anbringbar ist.
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    R."' "ί ' nChr/sra
    3. Spannungsregler nach Anspruch 2 für einen Generator mit einem Schleifringläufer, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Verbindungen zum Bürstenhalter durch Steckverbindungen herstellbar sind.
    4. Spannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Reglergehäuse (42, 48) einen Metallboden (42) aufweist.
    5· Spannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadur-ch gekennzeichnet, daß das Reglergehäuse (42, 48) einen auf den Metallboden (42) aufgeschweißten Metalldeckel (48) aufweist.
    6. Spannungsregler nach Anspruch 4 oder 5j dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungsteil (12) auf einen ersten Chip (14) integriert ist und daß das erste Chip (14) direkt auf dem.Metallboden
    (42) aufgelötet ist.
    7. Spannungsregler nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerteil (13) auf einem zweiten Chip (22) integriert ist und daß das zweite Chip (22) auf einer Isolierplatte (43) aufgebaut ist.
    709838/0112
    : °Chr/Sra
    δ. Spannungsregler nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufdiode (19) auf einem dritten Chip (29) aufgewachsen ist und .daß· das dritte Chip (29) direkt auf den Metallboden (42) aufgelötet ist.
    9. Spannungsregler nach Anspruch 7 oder Ö, dadurch gekennzeich.net, daß die Isolierplatte (43) auf dem Metallboden (42) befestigt ist.
    10. Spannungsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Reglergehäuse (42, 48) wenigstens ein Vorwiderstand (57» 38) enthalten ist.
    11. Spannungsregler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, daß in dem Reglergehäuse (42, 48) zwei Vorwiderstände (37, 38) enthalten sind.
    12. Spannungsregler nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwiderstand (37) / die Vorwiderstände (37, 38) auf der Isolierplatte (43) angeordnet ist/sind.
    13. Spannungsregler nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Vorwiderstände (37, 38) in Form eines Spannungsteilers über die Eingänge (27, 35) des zweiten Chip (22) geschaltet sind und der Verbindungspunkt (36) der beiden
    ../10
    709838/0112
    -VS- R Γ« ' 1 fi Chr/Sm
    Vorwiderstände (37, 38) mit dem Anschluß (36) der Keramikplatte (43) für die Plusleitung (28) verbunden ist.
    14. Spannungsregler nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Vorwiderstand (37) zwischen einen ersten Eingang (27) des zweiten Chip (22) und den Anschluß (36) der Keramikplatte (43) für die Plusleitung (28) und daß der zweite Vorwiderstand (28) zwischen einen zweiten Eingang (35) des zweiten Chips (22) und einen zusätzlichen Anschluß (39) der Keramikplatte (43) geschaltet ist.
    15· Spannungsregler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Anschluß (39) zum Anschließen eines Temperaturfühlers dient.
    16.Spannungsregler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einen ersten Eingang (27) des zweiten Chip (22) und den Anschluß (36) der Keramikplatte (43) für die Plusleitung (28) eine Direktverbindung (44) und daß der Vorwiderstand (38) zwischen einen zweiten Eingang (35) des zweiten Chips (22) und einen zusätzlichen Anschluß (39) der Isolierplatte (43) geschaltet ist.
    ../11
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    R.? 5 ? Chr/Sm
    17. Spannungsregler nach einem der Ansprüche 4 bis l6, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallboden (42) des Reglergehäuses (42, 48) mit dem Kollektor (17) des im Leistungsteil (12) enthaltenen Leistungstransistor (I5) elektrisch und thermisch leitend verbunden ist.
    18. Spannungsregler nach einem der Ansprüche 4 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallboden (42) des Reglergehäuses (42, 48) seitlich ebene Flächen (49) aufweist.
    19· Spannungsregler nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Anschluß (39) zum Anschließen eines Spannungsfühlers dient.
    20. Spannungsregler nach einem der Ansprüche 7 oder 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilauf diode (19) niit auf der Isolierplatte (43) aufgebaut ist.
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