DE1263166B

DE1263166B - Circuit arrangement for phase-selective rectification

Info

Publication number: DE1263166B
Application number: DE1960L0037138
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hermann Bartholl; Dipl-Ing Gerhard Schwann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-09-29
Filing date: 1960-09-29
Publication date: 1968-03-14

Description

Schaltungsanordnung zur phasenselektiven Gleichrichtung In der elektrischen Meß- und Regelungstechnik liegt häufig die Aufgabe vor, eine Wechselspannung oder einen Wechselstrom phasenselektiv gleichzurichten. Dabei ist der am Ausgang der Schaltung abgegebene Gleichstrom oder die Gleichspannung nach Größe (Amplitude) und Polarität (Phasenlage) der Eingangs-Wechselgröße proportional.Circuit arrangement for phase-selective rectification In the electrical Measurement and control technology is often the task of an alternating voltage or rectify an alternating current phase-selectively. The one at the exit is the Circuit output direct current or direct voltage according to size (amplitude) and polarity (phase position) proportional to the input variable.

Die Aufgabe wurde bisher vorzugsweise mit Hilfe bekannter Demodulator-Schaltungen gelöst, wie z. B. Ringmodulator, Gegentaktmodulator und Vierpolmodulator. Der Nachteil dieser Schaltungen besteht vor allem in ihrem schlechten Wirkungsgrad, ihrem oft erheblichen Aufwand und der zum Teil sehr hohen Welligkeit der Ausgangsgröße.The task has hitherto been preferably carried out with the aid of known demodulator circuits solved, such as B. ring modulator, push-pull modulator and four-pole modulator. The disadvantage of these circuits consists mainly in their poor efficiency, their often considerable effort and the sometimes very high ripple of the output variable.

Daneben sind verschiedene Schaltungen bekanntgeworden, in denen durch den Einsatz von Transistoren, zum Teil in Verbindung mit Dioden, außer der phasenselektiven Gleichrichtung eine Verstärkerwirkung erzielt wird. Nachteile dieser Schaltungen sind entweder eine mittelangezapfte Last oder hoher Aufwand an Schaltmitteln.In addition, various circuits have become known in which through the use of transistors, sometimes in conjunction with diodes, apart from the phase-selective ones Rectification an amplifying effect is achieved. Disadvantages of these circuits are either a medium-tapped load or a high level of switching equipment.

Zum Stand der Technik gehört ferner eine Anordnung zur Steuerung von Wechselstromverbrauchern, die einen am Netz liegenden Transformator aufweist, in dessen Primärkreis eine Gleichrichterbrücke in Graetz-Schaltung liegt, deren Gleichstromdiagonale eine gittergesteuerte Entladungsröhre enthält. Hiermit kann der Wechselstromkreis beliebig gesteuert werden.The prior art also includes an arrangement for controlling AC consumers, which has a transformer connected to the network, in whose primary circuit is a rectifier bridge in a Graetz circuit, whose direct current diagonal contains a grid controlled discharge tube. This allows the AC circuit can be controlled at will.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur phasenselektiven Gleichrichtung von Wechselstrom oder Wechselspannung mit einer steuernden Wechselspannungsquelle und einer zu einem Lastwiderstand und einer Wechselspannungsquelle in Reihe liegenden Gleichrichterbrücke in Graetz-Schaltung, deren Gleichstromdiagonale einen in Abhängigkeit von der Steuerspannung leitend werdenden Transistor enthält. Gemäß der Erfindung wird die Basisvorspannung des Transistors einem Spannungsteiler entnommen, der an die Gleichstromdiagonale der Brücke angeschlossen ist, und dem einen Teilwiderstand des Spannungsteilers ist ein Kondensator parallel geschaltet.The invention relates to a circuit arrangement for phase-selective Rectification of alternating current or alternating voltage with a controlling alternating voltage source and one in series with a load resistor and an AC voltage source Rectifier bridge in Graetz circuit, whose direct current diagonal depends on one contains transistor which becomes conductive from the control voltage. According to the invention the base bias of the transistor is taken from a voltage divider connected to the direct current diagonal of the bridge is connected, and one partial resistance of the voltage divider, a capacitor is connected in parallel.

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen gemäß F i g. 1 und 2 der Zeichnung erläutert. Einander entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.The invention is illustrated by means of exemplary embodiments according to FIG. 1 and 2 of the drawing explained. Corresponding parts are identical Provided with reference numerals.

Die Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 weist einen Netztransformator N in Reihe mit einem Lastwiderstand R auf. An dieser Reihenschaltung liegt die aus den Dioden D1 bis D4 bestehende Graetz-Gleichrichterschaltung. In der Gleichstromdiagonale dieser Schaltung ist die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors Tr angeordnet. Der Basisanschluß des Transistors ist über die Sekundärwicklung eines Übertragers Ü mit der Mittelanzapfung eines aus den Widerständen R1 und R2 und dem Kondensator C bestehenden Spannungsteilers verbunden. Die Primärwicklung des übertragers Ü wird mit der phasenselektiv gleichzurichtenden Wechselspannung U beaufschlagt. Der Emitter des Transistors liegt ebenso wie der Kondensator C und der Widerstand R2 an dem positiven Eckpunkt der Gleichrichterbrücke. Der Kollektor und der Widerstand R1 sind dagegen mit dem negativen Eckpunkt der Brücke verbunden. Die Spannungsteilerschaltung liefert die für den Betrieb des Transistors erforderliche Basisvorspannung. Der Kondensator C dient zur Ableitung der am Widerstand R2 auftretenden, der Gleichspannung überlagerten Wechselspannung.The circuit arrangement according to FIG. 1 has a power transformer N in series with a load resistor R. The is available at this series connection the diodes D1 to D4 existing Graetz rectifier circuit. In the direct current diagonal the emitter-collector path of a transistor Tr is arranged in this circuit. The base connection of the transistor is via the secondary winding of a transformer Ü with the center tap of one of the resistors R1 and R2 and the capacitor C existing voltage divider connected. The primary winding of the transformer Ü is with the phase-selectively rectified alternating voltage U applied. The emitter of the transistor, like the capacitor C and the resistor R2, are connected to the positive corner point of the rectifier bridge. The collector and resistor R1 however, are connected to the negative corner of the bridge. The voltage divider circuit provides the base bias required to operate the transistor. Of the Capacitor C is used to divert the DC voltage that occurs across resistor R2 superimposed alternating voltage.

Die Schaltungsanordnung ist so bemessen, daß beim Fehlen einer Eingangsspannung U ein in beiden Halbwellen symmetrischer Laststrom durch den Lastwiderstand R fließt. Dabei verlaufen die Ströme der einen Halbwelle über die Diode D4, den Transistor Tr und die Diode Dl, während in der anderen Halbwelle der Strom über die Diode D3, den Transistor Tr und die Diode D, fließt. Beim Auftreten einer Eingangsspannung U wird der Transistor je nach Größe und Phasenlage dieser Spannung in der einen Halbwelle stärker und in der anderen schwächer ausgesteuert. Das Ergebnis ist wiederum ein unsymmetrischer Wechselstrom mit einem von der phasenselektiv gleichzurichtenden Eingangsgröße abhängigen Gleichstromanteil.The circuit arrangement is dimensioned so that in the absence of an input voltage U a load current that is symmetrical in both half-waves flows through the load resistor R. The currents of one half-wave run through the diode D4, the transistor Tr and the diode Dl, while in the other half cycle the current through the diode D3, the transistor Tr and the diode D, flows. When an input voltage occurs U becomes the transistor depending on the size and phase position of this voltage in the one Half-wave stronger and weaker in the other. The result is again an unbalanced alternating current with one of the phase-selectively rectified Input variable dependent direct current component.

F i g. 2 zeigt eine Erweiterung der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 zu einer Gegentaktschaltung mit zwei Gleichrichterbrücken. Der Netztransformator N' besitzt eine mittelangezapfte Sekundärwicklung, deren Anzapfung zum Lastwiderstand R führt. Im übrigen entsprechen die beiden Hälften der Gegentaktschaltung der Anordnung gemäß F i g. 1.F i g. 2 shows an extension of the circuit arrangement according to FIG G. 1 to a push-pull circuit with two rectifier bridges. The power transformer N 'has a center-tapped secondary winding, their tapping leads to load resistance R. Otherwise, the two halves correspond to the push-pull circuit the arrangement according to FIG. 1.

Die Wirkungsweise ist folgende: Solange die an beiden Eingangsübertragern Ü und Ü' liegende Wechselspannung gleich Null ist, werden in jeder Halbwelle die beiden Transistoren Tr und Tr' gleich stark ausgesteuert. In einer bestimmten Halbwelle fließt z. B. ein Strom über die Diode D3, den Transistor Tr und die Diode D2 in Richtung des linken Pfeiles über den Lastwiderstand R. Zu gleicher Zeit fließt ein bei fehlender Aussteuerung gleich großer Strom in Richtung des rechten Pfeiles über den Lastwiderstand R, die Diode D4" den Transistor Tr' und die Diode D; . In der nächsten Halbwelle sind die Stromrichtungen vertauscht. Die Ströme im Lastwiderstand heben sich also gegenseitig auf, solange die Eingangsspannung U gleich Null ist. Beim Auftreten einer gleichzurichtenden Spannung ist der von dem einen Kreis herrührende Strom verstärkt und der Strom des anderen Kreises geschwächt. Im Lastwiderstand R fließt also ein nach Größe und Richtung von der phasenselektiv gleichzurichtenden Eingangsspannung U abhängiger Strom, dessen Wechselstromanteil bei Verwendung sinusförmiger Speisespannung schon recht gering ist. Wenn man die Schaltungsanordnung mit rechteckförmiger Wechselspannung speist; erhält man im Lastwiderstand R einen fast reinen Gleichstrom. Die noch verbleibenden Wechselstromanteile können durch geringe Siebmittel eliminiert werden. Die. Gegentaktanordnung ist immer dann anzuwenden, wenn im Lastwiderstand ohne großen Aufwand für eine besondere Siebung ein Gleichstrom fließen soll.The mode of operation is as follows: As long as the on both input transformers Ü and Ü 'lying alternating voltage is equal to zero, the both transistors Tr and Tr 'equally strong. In a certain half-wave flows z. B. a current through the diode D3, the transistor Tr and the diode D2 in Direction of the left arrow over the load resistance R. At the same time flows in if there is no modulation of the same current in the direction of the right arrow the load resistance R, the diode D4 ", the transistor Tr 'and the diode D;. In the In the next half-wave the current directions are reversed. The currents in the load resistance so cancel each other out as long as the input voltage U is zero. When a voltage to be rectified occurs, that is the one originating from the one circle Electricity intensified and the electricity of the other circuit weakened. In the load resistance R therefore flows in size and direction from the phase-selectively rectified Input voltage U dependent current, its alternating current component when using sinusoidal Supply voltage is already quite low. If you have the circuit arrangement with rectangular AC voltage feeds; an almost pure direct current is obtained in the load resistor R. The remaining alternating current components can be eliminated by using a small amount of sieve will. The. Push-pull arrangement is always to be used when there is load resistance A direct current should flow without great effort for a special sieving.

Zur Kennlinienverbesserung, Temperaturstabilisierung usw. können zusätzlich verschiedene Maßnahmen angewendet werden. Da derartige Schaltungshilfsmittel bekannt sind, werden sie hier nicht beschrieben. Die beschriebenen Schaltungen zur phasenselektiven Gleichrichtung zeichnen sich vor den bekannten Anordnungen durch einen hohen Wirkungsgrad, die volle Ausnutzung der Verstärkerwirkung und den einfachen Aufbau aus. Als weitere Vorzüge, die sich infolge des Arbeitens mit eingeprägtem Strom ergeben, sind die weitgehende Unabhängigkeit des Ausgangsgleichstromes von der Speisewechselspannung zu erwähnen.In order to improve the characteristic curve, stabilize the temperature, etc., various measures can be applied. Since such circuit aids are known are not described here. The circuits described for phase-selective Rectification stands out from the known arrangements by a high degree of efficiency, the full exploitation of the reinforcement effect and the simple structure. As another Advantages that result from working with impressed current are the The output direct current is largely independent of the alternating supply voltage to mention.

Claims

Claims: 1. Circuit arrangement for phase-selective rectification of alternating current or alternating voltage with a controlling alternating voltage source and one in series with a load resistor and an AC voltage source Rectifier bridge in Graetz circuit, whose direct current diagonal depends on one contains transistor that becomes conductive from the control voltage, denotes d a d u r c h g c, that the base bias of the transistor (Tr) is taken from a voltage divider (R1, R2) connected to the direct current diagonal of the bridge, and that the a partial resistor (R2) of the voltage divider and a capacitor (C) connected in parallel is.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized by its extension to a push-pull arrangement with two rectifier bridges such that the load resistance (R) connected to the center tap of the secondary winding of the supply transformer (N ') is. Documents considered: German Patent No. 694120; German Auslegeschrift No. 1079 730; Electrical engineering and mechanical engineering, 1955, no.6, p.131.