DE1260013B - Vorrichtung zum Konstanthalten der Klemmenspannung eines elektrischen Geraetes - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G05f

H 02 j

Deutsche KL: 21 c - 67/70

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

N19941VIIIb/21c
25. April 1961
1. Februar 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Konstanthalten der Klemmenspannung eines elektrischen Gerätes bzw. eines Belastungswiderstandes, der aus einer Gleichstromquelle gespeist wird, wobei zwischen der Stromquelle und dem Belastungswiderstand ein Stelltransistor eingeschaltet ist, dessen Widerstand unter der Steuerung eines zweiten Transistors entsprechend den Spannungsänderungen der Stromquelle und der Stromänderungen des Belastungswiderstandes derart geändert wird, daß die Klemmenspannung am Belastungswiderstand nahezu konstant bleibt.

Die Erfindung bezweekt, eine Vorrichtung zu schaffen, die bewirkt, daß, wenn der Widerstand des Verbrauchers einen bestimmten Wert unterschreitet, der von der Vorrichtung gelieferte Strom derart abnimmt, daß der Stelltransistor nicht der Gefahr einei Überlastung ausgesetzt wird. Insbesondere wird dei Kurzschlußstrom auf einen unschädlichen Wert beschränkt.

Es ist bekannt, bei Verwendung von Röhren bei solchen Vorrichtungen einen Widerstand in Reihe mit der Stellröhre zu schalten und diesem Widerstand eine Spannung zu entnehmen, die über einen Gleichrichter mit Vorspannung auf das Steuergittei der Stellröhre einwirkt, in der Weise, daß, wenn der Strom einen bestimmten Wert überschreitet, der Gleichrichter stromführend wird, wodurch die in Reihe geschaltete Röhre derart gesteuert wird, daß der Röhrenwiderstand stark zunimmt. Bei Vorrichtungen mit Transistoren ist diese Sicherung ungenügend, weil der Strom bei Kurzschlüssen noch einen zu hohen Wert -beibehält und die Wärmeentwicklung im Transistor die zulässige Grenze übersteigen würde. .

Es sind ferner mit Transistoren bestückte Schaltungen der erwähnten Art bekannt, die teils spannungsgekoppelt, teils stromgekoppelt arbeiten. Bei diesen wird jedoch die Stromregelung so vorgenommen, daß bei einer Zunahme des Stromes der Widerstand des Stelltransistors herabgesetzt wird. Spannungs- und Stromregelung arbeiten dabei im gleichen Sinne. Ein erheblicher Nachteil ergibt sich dabei durch den fehlenden Schutz im Fall eines Kurzschlusses. ;

Dieser Nachteil nun wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung durch eine gegensinnige Spannungs- und Stromregelung behoben, und zwar dadurch, daß ein weiterer Transistor vorgesehen ist, der den Stelltransistor mittelbar oder unmittelbar steuert und dessen Eingangskreis die Diagonale einer Widerstandsbrücke bildet, deren einer Zweig aus einer Vorrichtung zum Konstanthalten

der Klemmenspannung eines elektrischen Gerätes

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,

Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dr. H. Scholz, Patentanwalt,

2000 Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:
Eerenst Frans Hovius,
Emmasingel, Eindhoven (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 29. April 1960 (251 079)

zwischen einer Ausgangsklemme und der Eingangsklemme entgegengesetzter Polarität angeschlossenen Reihenschaltung zweier Widerstände und deren anderer aus einem Reihenwiderstand und dem Belastungswiderstand besteht, und daß die Brücke derart bemessen ist, daß, wenn der Belastungswiderstand einen bestimmten Wert unterschreitet, der weitere Transistor den Stelltransistor sperrt, wodurch der Strom bis auf einen Wert herabsinkt, der klein im Vergleich zu dem des Nennstroms ist.

Die Schaltung wirkt auf normale Weise, solange der Belastungswiderstand oberhalb eines gewissen Wertes liegt, und die Ausgangsspannung wird dabei auf einen konstanten Wert eingestellt. Der dritte Transistor ist dann stromlos oder übt wenigstens keine steuernde Wirkung auf den ersten aus. Bei niedrigeren Belastungswiderständen wird der dritte Transistor stromführend infolge der Tatsache, daß das Vorzeichen der Diagonalspannung der Brücke sich ändert, was eine Steuerung des Stelltransistors in solchem Sinne herbeiführt, daß die Ausgangsspannung herabgesetzt wird. Die Diagonalspannung ändert sich infolgedessen in noch höherem Maße, wodurch ein zweiter Zustand erreicht wird, bei dem der Ausgangsstrom bis auf einen Wert herabsinkt, der kleiner als der Nennwert ist.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.

709 747/430

Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel mit einem Stelltransistor T₁, einem Reihenwiderstand R₅ und einer Belastung B. An den Ausgang ist ein " Potentiometer P angeschlossen, dessen Abgriff mit der Basiselektrode eines zweiten Transistors T₂ verbunden ist, der über einen Widerstand R_G gespeist wird und dessen Emitterleitung eine Diode G₁ enthält, über welcher eine konstante Bezugsspannung auftritt. Die Diode ist über einen Widerstand i?₇ mit der negativen Speiseleitung verbunden und erhält darüber einen bestimmten Einstellstrom. Der Transistor T₂ steuert einen dritten Transistor T₃, der ausschließlich zur Stromverstärkung dient und an sich den Stelltransistor T₁ steuert. Die richtige Stromeinstellung von T₅ erfolgt mittels des Widerstandes R₈.

Die Wirkungsweise der soweit beschriebenen Vorrichtung ist bekannt: Jede Spannungserhöhung an den Klemmen der Belastung B wirkt über die Transistoren T₂ und T₃ in solchem Sinne auf den Stelltransistor T₁ ein, daß eine kompensierende Änderung dieses Transistors der Spannungsänderung entgegenwirkt.

Nach der Erfindung ist ein weiterer Transistor T₁ vorhanden, der gleichfalls, über den Transistor T₃ den Transistor T₁ steuert. Die positive Speiseleitung enthält einen Widerstand R₃, und der Emitter des Transistors T₄ ist über einen Widerstand R₁ mit der positiven Zuführung verbunden. Die Basiselektrode des Transistors T₄ ist gegebenenfalls über einen Widerstand R₁ in solcher Weise mit der positiven Speiseleitung verbunden, daß der Spannungsverlusl über dem Widerstand R₃ eine steuernde Wirkung auf den Transistor ausüben kann. Weiterhin ist ein Widerstand R₂ zwischen dem Emitter des Transistors T₁ und der negativen Speiseleitung der Belastung eingeschaltet.

"Es stellt sich heraus, daß der Eingangskreis des Transistors T₁ die Diagonale einer Brücke zwischen Speiseklemmen bildet, deren einer Zweig durch die Widerstände A₄ und R₂ und deren anderer durch den Widerstand R₃ und den Belastungswiderstand B gebildet wird. Wenn letzterer zu niedrig wird, wird der Transistor T₄ wirksam in solchem Sinne, daß der Strom beschränkt wird. Auch die Ausgangsspannung fällt dann ab, was zur Folge hat, daß die Spannung über den Widerstand i?₄ abnimmt, was eine starke Sperrung des Transistors T₁ herbeiführt. Eine vollständige Sperrung kann durch Aufnahme eines verhältnismäßig niedrigen Reihenwiderstandes R₅ erzielt werden.

Eine abgeänderte Schaltung ist in Fig.2 dargestellt. Dabei ist ein Kondensator C zwischen der Basis des Transistors T₄ und der positiven Zuführung eingeschaltet, wobei sich zwischen dieser Basis und der positiven Klemme des Verbrauchers eine Diode G₂ befindet. Bei einer Zunahme des Belastungsstromes und somit einer Zunahme der Spannung über R₃ wird G₂ stromführend, und der Kondensator C wird aufgeladen. Bei Kurzschluß ist G₂ gesperrt, und der Kondensator entlädt sich über den hohen Widerstand A₁. Die Spannung zwischen der Basis und dem Emitter nimmt dabei verzögert ab, so daß auch die normale Regelung verzögert wiederhergestellt wird. Bleibt der Kurzschluß bestehen, so ist mithin der mittlere Strom bei Überlastung niedriger als bei der ersten Schaltung und also auch die Energie, die in T₁ umgesetzt wird.

Diese Schaltung hat weiter noch die Vorteile, daß bei Speisung aus einem Wechselstromnetz über einen Transformator und einen Gleichrichter diese letzteren nur für den Nennstrom und die Nennspannung bemessen zu sein brauchen und daß für die Sicherung nur wenige zusätzliche Teile erforderlich sind.

Der Transistor T₁ kann derart bemessen werden, daß er bei normalem Betrieb voll belastet ist.

Die Vorrichtung kann auch mit Röhren bestückt werden.

F i g. 3 zeigt eine graphische Darstellung, in welcher der Strom als Funktion des Belastungswiderstandes aufgetragen ist. Wenn der Widerstand bis auf R_K herabsinkt, erreicht der Strom J einen Maximalwert J_max, der gleichfalls der Nennbetriebsstrom sein kann. Bei noch niedrigen Belastungswiderständen nimmt der Strom stark ab. Die Vorrichtung hat den zusätzlichen Vorteil, daß nach einem Kurzschluß oder einer Überlastung der normale Zustand selbsttätig wiederhergestellt wird.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Konstanthalten der Klemmenspannung eines elektrischen Gerätes bzw. eines Belastungswiderstandes, der aus einer Gleichstromquelle gespeist wird, wobei zwischen der Stromquelle und dem Belastungswiderstand ein Stelltransistor eingeschaltet ist, dessen Widerstand unter der Steuerung eines zweiten Transistors entsprechend den Spannungsänderungen der Stromquelle und den Stromänderungen des Belastungswiderstandes derart geändert wird, daß die Klemmenspannung am Belastungswiderstand nahezu konstant bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Transistor (T₄) vorgesehen ist, der den Stelltransistor (T₁) mittelbar oder unmittelbar steuert und dessen Eingangskreis die Diagonale einer Widerstandsbrücke bildet, deren einer Zweig aus einer zwischen einer Ausgangsklemme und der Eingangsklemme entgegengesetzter Polarität angeschlossenen Reihenschaltung zweier Widerstände (jR₂, jR₄) und deren anderer aus einem Reihenwiderstand(jR₃) und dem Belastungswiderstand (ß) besteht, und daß die Brücke derart bemessen ist, daß, wenn der Belastungswiderstand einen bestimmten Wert unterschreitet, der weitere Transistor den Stelltransistor sperrt, wodurch der Strom bis auf einen Wert herabsinkt, der klein im Vergleich zu dem des Nennstroms ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 967 890;
   deutsche Auslegeschrift Nr. 1061394;
   französische Patentschrift Nr. 1186 900;
   USA.-Patentschrift Nr. 2 697 811;
   ETZ-B 11 (1959), S. 125;
   Elektronik, 1959, S. 320;
   AEG-Mitt. 50 (1960), S. 54.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   709 747/430 1. 68 © Bundesdruckerei Berlin