DE4032629C2

DE4032629C2 - Spannungsstabilisierungsschaltung für eine Betriebsspannungsquelle mit Temperaturkompensation und extrem geringen Stromverbrauch

Info

Publication number: DE4032629C2
Application number: DE19904032629
Authority: DE
Inventors: Christoph Massag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-10-15
Filing date: 1990-10-15
Publication date: 1993-12-02
Anticipated expiration: 2010-10-16
Also published as: DE4032629A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannungsstabilisierungsschaltung für eine Betriebsspannungsquelle mit Temperaturkompensation und extrem geringem Energieverbrauch.

Aus FR-PS 13 01 262 ist eine Spannungsstabilisierungsschaltung mit einer Transistorsperrschwingeranordnung bekannt. Bei dieser in üblicher Weise einen Transformator mit Primär-, Sekundär- und Rückkopplungswicklung sowie ein sekundärseitiges Gleichrichter- und Glättungsglied aufweisenden Schaltung ist zu Regelzwecken eine Rückkopplung vorgesehen, bei der die Ausgangsspannung mit der Referenzspannung einer Zenerdiode verglichen wird. Die resultierende Fehlerspannung wird der Basis eines Verstärkertransistors zugeführt, dessen Kollektor-Emitterstrecke parallel mit einem Kondensator in Reihe zur Rückkopplungswicklung liegt. Um den Temperaturgang der Zenerdiode zu kompensieren, ist an den Ausgangsanschlüssen ein Spannungsteiler mit einem Thermistor vorgesehen, an dessen Abgriff die Zenerdiode angeschlossen ist. Da für die Basisvorspannung des Sperrschwingertransistors kein eigener Spannungsteiler vorgesehen ist, ist der Eigenverbrauch dieser Schaltung gering. Sie ist geeignet zur Erzeugung einer hohen Gleichspannung aus einer niedrigen Batteriespannung, z. B. für die Speisung eines Geigerzählers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbrauchsarme Schaltungsanordnung anzugeben, mit der aus einer niedrigen Gleichspannung eine hohe stabilisierte temperaturkompensierte Gleichspannung erzeugt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist Gegenstand des Anspruchs 2.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Figur erläutert.

Darin ist die Primärwicklung eines Sperrschwingertransformators einerseits mit einer Spannungsquelle (+) und andererseits über die Schaltstrecke eines ersten Transistors T1 mit Masse verbunden. Die Rückkopplungswicklung liegt einerseits an Masse und andererseits über einen Kondensator C1 an der Basis des ersten Transistors T1.

An die Sekundärwicklung sind als Gleichrichter eine erste Diode D1 und ein Glättungskondensator C3 angeschlossen, wobei die Kondensatoranschlüsse den Ausgang bilden. Zwischen der Verbindung von Gleichrichter (erste Diode 1) und Kondensator C3 und der Basis eines dritten Transistors T3 liegt die Reihenschaltung einer Zenerdiodenanordnung ZD1-3 und eines Widerstandes R2, wobei zwischen deren Verknüpfung und Spannungsquelle (+) ein Kondensator C2 liegt.

Zwischen der Basis des dritten Transistors T3 und der Spannungsquelle (+) liegt außerdem die Reihenschaltung einer extrem gering belasteten zweiten Diode D2 und eines Widerstandes R3. Der Emitter des dritten Transistors T3 liegt an der Spannungsquelle (+) und sein Kollektor ist über einen extrem hochohmigen Widerstand R1 mit Masse verbunden.

Dieser Kollektor ist außerdem mit der Basis eines zweiten Transistors (T2) mit definiertem Verstärkungsfaktor verbunden, dessen Emitter an der Spannungsquelle (+) liegt und dessen Kollektor über einen beliebig niederohmigen Widerstand R_x mit der Basis des ersten Transistors T1 verbunden ist.

Die Basisvorspannung des Transistors der Sperrschwingerschaltung T1 wird ausschließlich durch die Rückkopplungsschaltung erzeugt und damit zugleich auch gesteuert. Damit ist gewährleistet, daß bei ausreichender Sekundärspannung die Schwingung der Sperrschwingerschaltung gänzlich zum Erliegen kommt. Aufgrund des definierten Verstärkungsfaktors des Rückkopplungstransistors T2 und des extrem hochohmigen Widerstandes R1, kann der Schutzwiderstand Rx, der üblicherweise zwischen der Basis des Transistors T1 der Sperrschwingerschaltung und dem Ausgang des Transistors T2 der Rückkopplungsschaltung liegt, beliebig niederohmig sein oder sogar entfallen. Damit wird ermöglicht, daß bei Aussetzen der Schwingung der Sperrschwingerschaltung kein Strom durch die Sperrschwingerschaltung verbraucht wird, während bei starkem Energiebedarf an der Sekundärseite (Ausgang) die Frequenz der Sperrschwingerschaltung kaum mehr (nur durch den definierten Verstärkungsfaktor des Rückkopplungstransistors T2 und des extrem hochohmigen Widerstand R1) begrenzt ist.

Aus Energiespargründen wird eine ebenfalls extrem hochohmige Rückkopplungsschaltung verwendet. Extrem hochomige Hochspannungsbrücken können bisher in z. B. eichfähigen Geigerzählern, keine Verwendung finden, da der Temperaturgang von Zenerdioden (z. B. ZD1-3) mit abnehmender Belastung extrem zunimmt. Die ebenfalls extrem gering belastete Diode D2 oder Zenerdiode ZD4 kompensiert die von der Temperatur abhängige Zenerspannung der Vergleichs- bzw. Referenzdiode(n) ZD1-3. Durch eine geeignete Wahl der Verhältnisse des Widerstandes R2 zu R3 kann eine Temperaturabhängigkeit der Ausgangsspannung an C3 in weiten Bereichen völlig ausgeglichen werden. Zur Optimierung des Regelverhaltens wird der Kondensator C2 in die Hochspannungsbrücke (Serienschaltung aus mindestens einer Zenerdiode und mindestens einem Widerstand) eingefügt. Erstmals ist es mit dieser Schaltungsanordnung gelungen, einen Geigerzähler zu bauen, der mit einer einzigen 9 Volt Blockbatterie (6F22) mehrere Jahre lang kontinuierlich betrieben werden kann.

Claims

1. Spannungsstabilisierungsschaltung für eine Betriebsspannungsquelle mit Temperaturkompensation und extrem geringem Energieverbrauch, mit folgenden Merkmalen:

a) Die Primärwicklung eines Sperrschwingertransformators ist einerseits mit einer Spannungsquelle (+) und andererseits über die Schaltstrecke eines ersten Transistors (T1) mit Masse verbunden.
b) Die Rückkopplungswicklung liegt einerseits an Masse und andererseits über einen Kondensator (C1) an der Basis des ersten Transistors (T1).
c) An die Sekundärwicklung sind ein Gleichrichter (D1) und ein Glättungskondensator (C3) angeschlossen, wobei die Kondensatoranschlüsse den Ausgang bilden.
d) Zwischen der Verbindung von Gleichrichter (erste Diode D1) und Kondensator (C3) und der Basis eines dritten Transistors (T3) liegt die Reihenschaltung einer Zenerdiodenanordnung (ZD1-3) und eines Widerstandes (R2), wobei zwischen deren Verknüpfung und Spannungsquelle (+) ein Kondensator (C2) liegt.
e) Zwischen der Basis des dritten Transistors (T3) und der Spannungsquelle (+) liegt außerdem die Reihenschaltung einer extrem gering belasteten zweiten Diode (D2) und eines Widerstandes (R3).
f) Der Emitter des dritten Transistors (T3) liegt an der Spannungsquelle (+) und sein Kollektor ist über einen extrem hochohmigen Widerstand (R1) mit Masse verbunden.
g) Dieser Kollektor ist außerdem mit der Basis eines zweiten Transistors (T2) mit definiertem Verstärkungsfaktor verbunden, dessen Emitter an der Spannungsquelle (+) liegt und dessen Kollektor über einen beliebig niederohmigen Widerstand (R_x) mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist.

2. Spannungsstabilisierungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Diode eine Zenerdiode (ZD4) ist.