STABILIZER CIRCUIT FOR A MICROCOMPUTER

Abstract: In a stabiliser circuit for the supply voltage of a single-chip microcomputer, undefined states can occur at the microcomputer when the supply voltage is switched on. For this reason, a stabilising circuit is proposed which only switches the supply voltage through to the microcomputer when it is within a permissible operating range. In addition, the supply voltage is disconnected from the microcomputer in a defined manner.

Description: Stabilisierungsschaltung für einen Mikrocomputer Die Erfindung betrifft eine Stabilisierungsschaltung für die Versorgungsspannung eines Ein-Chip-Mikrocomputers,bei der zwischen einer Versorgungsspannungsquelle und einem Versorgungsspannungeingang des Nikrocomputers an einer Speiseleitung ein einem Gleichrichter nachgeschalteter Kondensator liegt, wobei der MiI#ocomputer nur in einem bestimmten Arbeitsbereich der Versorgungsspannung definiert arbeitet und der Kondensator sich beim Einschalten der Versorgungsspannungsquelle nach einer Zeitkonstanten lädt. Bei preiswerten, kleinen Ein-Chip-Mikrocomputern sind die Signalausgänge nur definiert, wenn die Ver sorgungsspannung in einem zulässigen Arbeitsbereich, beispielsweise 5 V + 0,5 V liegt. Dies gilt auch während des Anliegens eines Reset-Signals, Wird zum Einschalten des Mikrocomputers die Versorgungsspannungsquelle eingeschaltet, dann muss sich zunächst der Kondensator aufladen. Die Kondensatorspannung steigt entsprechend der Zeitkonstante langsam von 0 V auf beispielsweise über 5V. Während einer gewissen Anfangszeit liegt also die Spannung unterhalb der Soll-Versorgungsspannung. Legt man diese Spannung über eine übliche Stabilisierungsschaltung an den Versorgungsspannungseingang des Mikrocomputers, dann steigt auch die dort sich einstellende Spannung entsprechend der Eondensatorspannung. Am Versorgungs spannungs eingang liegt also in der Anfangszeit eine unzulässige niedrige Spannung. Dies hat zur Folge, dass in der Anfangszeit die Ausgangssignale des Mikrocomputers nicht definiert sind. Dies kann zu einer unkontrollierten Ansteuerung von Verbrauchern führen. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stabilisierungsschaltung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die die Versorgungsspannung erst auf den Mikrocom- puter durchschaltet, wenn diese im zulässigen Arbeitsbereich liegt und die die Versorgungsspannung vom Mikrocomputer auch definiert abschaltet. Erfindungsgemäss ist obige Aufgabe bei einer Schaltung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass in der Speiseleitung die Kollektor-Emitterstrecke eines ersten Schalttransistors liegt, dass zwischen dem Kondensator und der Kollektor-Ernitterstrecke des ersten Schalttransistors ein erstes Schwellfertbauteil an der Speiseleitung liegt, dass an die Basis des ersten Schalttransistors eine zweite Zenerdiode angeschlossen ist, wobei die Zenerspannung der zweiten Zenerdiode kleiner als die Schwellwertspannung des Schwellwertbauteils ist, dass an die Basis des ersten Schalttransistors eine Steuerschaltung angeschlossen ist, die in ihrem ersten Schaltzustand den ersten Schalttransistor gesperrt hält, solange an der Speiseleitung die Schlaellwertspannung des ersten chwell- fertbauteils noch nicht erreicht ist, dass die Steuerschaltung beim Erreichen der Schwellwertspannung des ersten Schlfelllçertbauteils an der Speiseleitung in ihren zeiten Schaltzustand übergeht, in dem der erste Schalttransistor durchgeschaltet ist, und dass die Steuerschaltung in ihren ersten Schaltzustand zurück- geht, wenn die Spannung an der Speiseleitung die Zenerspannung der zweiten Zenerdiode unterschreitet. Dadurch ist eine durch die erste Zenerdiode definierte Spannungszuschaltung zum Mikrocomputer und eine durch die zweite Zenerdiode definierte Spannungsabschaltung gewährleistet. Günstig ist dabei ausserdem, dass die zweite Zenerdiode zugleich im Arbeitsbereich der Versorgungsspannung die an sich bekannte Spannungsstabilisierung durchführt. Die Schaltung lässt sich mit einer geringen Anzahl von Bauelementen aufbauen. Sie lässt sich überwiegend auch auf dem Kristall des Nikrocomputers integrieren. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung zeigen: Figur 1 ein Schaltbild einer Stabilisierungsschal tung, Figur 2 ein Spannungsdiagramm und Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Stabilisierungsschaltung. An ein Netzteil, bestehend aus einem Gleichrichter GR und einem Kondensator C, liegt die Spannung U1 an. An den Kondensator C ist eine Speiseleitung L angeschlossen. In diese ist die Kollektor-Emitterstrecke eines ersten Schalttransistors T1 geschaltet. Dessen Emitter bildet den Ausgang der Stabilisierungsschal tung. An ihm steht die Spannung U2 an. Mit dem Ausgang ist der Versorgungsspannungseingang des nicht näher dargestellten Mikrocomputers zu verbinden. Am Kollektor des Transistors T1 liegt eine erste Zenerdiode Z1. An die Basis des Transistors T1 ist eine zweite Zenerdiode Z2 angeschlossen. Die Zenerspannung der Zenerdiode Z2 ist niedriger als die Zenerspannung der Zenerdiode Z1. Diese Spannungsdifferenz beträgt beispielsweise 2 V. Die Stabilisierungsschaltung weist eine Steuerschaltung S zum Schalten des ersten Schalttransistors T1 auf. In der Steuerschaltung S ist ein zweiter Schalttransistor T2 vorgesehen, dessen Basis-Emitterstrecke in Reihe zu einem Widerstand R1 zwischen einer Bezugsleitung B und der Speiseleitung L liegt. An die Basis des zweiten Schalttransistors T2 ist ein Widerstand R2 angeschlossen, der mit der Speiseleitung L verbunden ist. Parallel zur Emitter-Basisstrecke des Transistors T2 ist die Emitter-Kollektor- strecke eines dritten Schalttransistors T3 geschaltet. Die Basis des Transistors T3 liegt über einen Wider- stand R3 an der Zenerdiode Z1 und einem Punkt zwi- schen der Zenerdiode Z2 und einem mit dieser in Reihe geschalteten Widerstand n4, der an die Bezugsleitung B angeschlossen ist. Der Kollektor des zweiten Schalttransistors T2 ist mit der Basis des Transistors T1 verbunden. Die Schaltung kann aus diskreten Bauelementen aufgebaut werden. Insbesondere eignet sich jedoch die Schaltung der Widerstände R1, R2, R3 und R4, der Zenerdioden Z1 und Z2 und der Schalttransistoren T2 und T3 zur Integration auf dem Mikrocomputer. Die Funktionsweise der beschriebenen Schaltung ist etwa folgende: Wird zum Zeitpunkt tl das Netzteil mittels eines nicht näher dargestellten Schalters eingeschaltet, dann steigt die Spannung am Kondensator C langsam an (vgl. Figur 2) - hier in negativer Richtlmg Sobald die Spannung U1 die Schwellspannung zwischen Emitter und Basis des Transistors T2 erreicht hat, wird dieser über den Widerstand R2 leitend. Dadurch bleibt das Potential am Kollektor des Transistors T2 und damit auch an der Basis des Transistors T1 auf dem Potential der Bezugsleitung B. Der erste Schalttransistor T1 wird also gesperrt gehalten. Die Spannung U2 ist 0 V. Dieser erste Schaltzustand bleibt stabil, bis die Spannung U1 soweit angestiegen ist, dass die Zenerspannung UZ1 der Zenerdiode Z1 erreicht ist. Es beginnt jetzt ein Strom über den Widerstand R3 in die Basis des Transistors T3 zu fliessen. Dieser wird also leitend, wodurch der Transistor T2 zu sperren beginnt. Über die Rückkopplung vom Kollektor des Transistors T2 über die Zenerdiode Z2 auf die Basis des Transistors T3 wird dieser Vorgang verstärkt, so dass der Transistor T3 schlagartig leitend und der Transistor T2 schlagartig gesperrt wird. Dieser Zeitpunkt ist in Figur 2 mit t2 bezeichnet. Beim Sperren des Transistors T2 springt die Spannung an der Basis des Transistors T1 von 0 V auf die Zenerspannung UZ2 der Zenerdiode Z2 zuzüglich der Emitter-Basis-Durchlassspannung des Transistors T3. Der Transistor T1 ist durchgeschaltet und an dem Ausgang liegt die Spannung U2 im Arbeitsbereich zwischen Umax und Umin (vgl. Figur 2). Die Versorgungsspannung wird also erst auf den Iikro- prozessor durchgeschaltet, wenn sie im zulässigen Arbeitsbereich liegt. Solange die Spannung U2 im zulässigen Arbeitsbereich liegt, führt die Zenerdiode Z2 zu einer Stabilisierung der Spannung U2 gegenüber der Spannung U1. Wenn die Spannung U1 unter die Zenerspannung UZ2 der Zenerdiode Z2 sinkt, was in Figur 2 zum Zcitpunlct t3 dargestellt ist, kann der Transistor T3 nicht mehr stromführen gehalten werden. Wegen der Rücldsopplung der Basis des Transistors T3 über die Zenerdiode Z2 auf den Kollektor des Transistors T2, I ppt die Steuerschaltung S schlagartig in ihren ersten Schaltzustand zurück. Der Transistor T2 ist leitend und der Transistor T3 ist gesperrt. Dadurch lfird die Spannung U2 schlagartig abgeschaltet. Die Differenz zwischen den Zenerspannungen UZ1 und UZ2 führt zu einer gewünschten Schalthysterese der Schaltung. Diese gewährleistet auch, dass im ber- gangsbereich infolge des Brumms auf dem Kondensator C nicht ständig hin- und hergeschaltet wird. Die Schaltung ist unempfindlich gegen Bauteiltoleranzen, da die Abschaltschwelle durch die Zenerdiode Z2, die auch der Spannungsstabilisierung dient, selbst definiert ist. Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist die Stabilisierungsschaltung ohne die Zenerdiode Z1 aufgebaut Für den Wert der Spannung U1 zum Zeitpunkt t2 der Spannungszuschaltung (vgl. Figur 2) ist hier die Basis-Emitter-Schliellspannung UBE des Transistors T3 ausschlaggebend. Die Spannung U2 wird eingeschaltet, sobald die Spannung am Widerstand n4, der mit dem Widerstand R3 einen Spannungsteiler bildet, die Basis Emitter-Schwellspannung UBE des Transistors T3 übersteigt. Bei dieser vereinfachten Ausführung ist eine gewisse Temperaturabhängigkeit in kauf genommen, die auf der Temperaturabhängigkeit der Basis-Emitter Schwellspannung UBE des Transistors T3 beruht,

Claims: Stabilizer circuit for generating a supply voltage (U₂) for a single-chip microcomputer, wherein a condenser (C) connected in series to a rectifier (GR) follows a supply line (L) between a supply voltage source ( ) and a supply voltage input of the microcomputer, in which case the microcomputer only operates defined in a certain operating range of the supply voltage and the condenser (C) is charged when the supply voltage source ( ) is switched on according to a time constant, wherein the collector-emitter section of a first switching transistor (T1) lies in the supply line (L), wherein a first threshold value component (Z1; U BE , R3, R4) follows the supply line (L) between the condenser (C) and the collector-emitter section of the first switching transistor (T1), wherein a Zener diode (Z2) is connected to the base of the first switching transistor (T1), the Zener voltage of the Zener diode (Z2) being smaller than the threshold voltage of the threshold voltage component (Z1; U BE , R3, R4), wherein a control circuit (S) having a second switching transistor (T2) and a third switching transistor (T3) is connected to the base of the first switching transistor (T1) and holds the first switching transistor (T1) in its first switching position as long as the threshold voltage of the first threshold voltage component (Z1; U BE , R3, R4) has not been reached at the first supply line (L), wherein, when the threshold voltage of the first threshold voltage component (Z1; U BE , R3, R4) is reached at the supply line (L) the control circuit (S) changes into its second switching position, in which the first switching transistor (T1) is connected through, and wherein the control circuit (S) goes back into its first switching position when the voltage at the supply line (L) goes below the Zener voltage of the Zener diode (Z2), characterised in that the collector of the second switching transistor (T2) is fed back to the base of the third switching transistor (T3) via the Zener diode (Z2), so that the second and third switching transistors (T2, T3) alternately switch virtually abruptly from their one switching position into their other switching position. Stabilizer circuit according to claim 1, characterised in that the control circuit (S) is switched into its first switching position at the start of charging of the condenser (C). Stabilizer circuit according to claim 1 or 2, characterised in that the base of the second switching transistor (T2) follows the supply line (L) via a resistor (R2). Stabilizer circuit according to one of the preceding claims, characterised in that the collector of the second switching transistor (T2) follows the base of the first switching transistor (T1). Stabilizer circuit according to one of the preceding claims, characterised in that the first threshold voltage component is formed by a further Zener diode (Z1), whose Zener voltage (UZ1) is greater than the Zener voltage (UZ2) of the other Zener diode (Z2). Stabilizer circuit according to claim 5, characterised in that the further Zener diode (Z1) is connected to the base of the third switching transistor (T3) via a resistor (R3). Stabilizer circuit according to one of the preceding claims, characterised in that a resistor (R4), to which the other Zener diode (Z2) is connected, as well as the further Zener diode (Z1) via the resistor (R3), follows parallel to the base-emitter section of the third switching transistor (T3). Stabilizer circuit according to one of the preceding claims 1 to 4, characterised in that the base of the third switching transistor (T3) follows the supply line (L) via a resistor (R3) and the base-emitter section of the third switching transistor (T3) forms the first threshold voltage (U BE ).

Inventors: SCHOTTEN, HENNO, DIPL.-ING.
Applicants: AKO-WERKE GMBH & CO
Application year: 1986
Main classification: G05F1
IPC codes: G06F1, G05F1