DE2010384A1 - Konstantstromquelle - Google Patents

Description

• "Konstantstromquelle Die Erfindung betrifft eine Konstantstromquelle mit einer im Ausgangsstromkreis befindlichen Drosselspule und besteht darin, daß im Einflußbereich des von der Spule ausgehenden magnetischen Feldes mindestens eine Magnetdiode angeordnet ist, daß diese Magnetdiode an eine Verstärker~ schaltung angeschlossen ist9 über die ein Transistor in Abhängigkeit vom Widerstand der Magnetdiode und damit in Abhängigkeit vom Spulenstrom derart gesteuert wird, daß über die im Ausgangsstromkreis des Transistors liegende Spule zumindest im Mittelwert ein konstanter, lastunabhängiger Strom fließt.
• Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist in ihrem AuS-bau einfach und gewährleistet eine exakte Konstanthaltung des Laststroms.
• In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Verstärker aus einem Schaltverstärker, durch den der Transistor bei einem vol Sollwert abweichenden Ausgangsstrom periodisch geöffnet bzw. gesperrt wird. Als Schaltverstärker eignet sich beispielsweise ein Schmltt Triggers der beim Unter schreiten einer Schwellspannung, die an der Magnetdiode abfällt, den Transistor durchsteuert, -so daß der'Strom in der Spule wieder ansteigt. Beim Überschreiten des Sollstromes in der Spule bzw. beim Überschreiten einer an der Magnetdiode abfallenden Schwellspannung wird der Transistor wieder gesperrt. Auf diese Weise erhält man einen sich periodisch wiederholenden Schaltbetrieb des -Transistors, wobei die Impulsbreitenregelung über den Schmitt"Trigger erfolgt. Das Ergebnis- ist esn leicht welliger Ausgangsstr-omt der in seinem Mittelwert-konrtant ist.
• Die Verstärkerschaltung kann jedoch auch in einer-anderen vorteilhaften Ausfungsform aus einem Regelverstärker bestehen, über den der Transistor in Abhängigkeit vom Widerstand der Magnetdiode bzw. dem an der Magnetdiode sich einstellenden Spannungsabfall kontinuierlich derart stärker bzw. schwächer durchgesteuert wird, daß im Ausgangsstrom kreis ein konstanter Strom vorgeschriebener Größe fließt.
• Eine Magnetdiode ändert ihren ohmschen Widerstand, wenn sie in Flußrichtung betrieben wird, in Abhängigkeit von dem die Diode durchsetzenden magnetischen Fluß. Die Magnetdiode wird beispielsweise mit einem eingeprägten Gleichstrom betrieben, so daß die Veränderung des Magnetfeldes gegenüber der Magnetdiode«-etnt Anderung der an der Diode abfallenden Flußspannung verursacht. Bei der Verwendung von zwei in Reihe geschalteten Dioden.verursaht eine Veränderung des Magnetfeldes an jeder Diode einen Spannungshub, der der Größe der Feldver änderung entpri cbt.
• Die Erfindung und ihre weitere vorteilhafte Ausgestaltung soll noch anhand der Figuren i bis 4 näher erläutert werden. In der Figur 1 ist eine Magnetfelddiode dargestellt, die aus einem Halbleiterkörper 1, beispielsweise aus Silizium oder Germanium besteht. Auf einander gegenüberliegenden Oberflächenseiten des Halbleiterkörpers sind stark dotierte Halbleiterbereiche 2 und 3 entgegengesetzten Leitungstyps angeordnet9 Zwischen der n+-dotierten Zone 2 und der p+-dotierten Zone 3 befindet sich ein hochohmiges n-, p- oder intrinsicleitendes Gebiet 4, in dem die Lebensdauer-der Ladungsträger sehr groß ist. Am seitlichen Rand des Halbleiterkörpers ist einseitig eine Zone 5 angeordnet, in der die Rekombinationswahrscheinlichkeit für die eindringenden Ladungsträger extrem groß ist. Wird nun der zwischen der n -dotierten Zone 2 und der p+ -dotierten Zone 3 frießende Diodenstrom durch ein einwi.rkendes mag netisches Feld in die Rekombinationszone 5 gedragt, rekombinieren viele der injizierten Ladungsträger und der ohmsche Widerstand der Anordnung steigt an. Wird dagegen der Flugstrom mehr und g von der Rekombinationszone 5 durch ein magnetisches Feld umgekehrter Polarität abge3aikt, sind die Rekombinationsmöglichkeit der injizier t.n Ladungsträger und damit auch der ohmsche Widerstand der Gesamtanordnung. Eine derartige, durch eine Änderung des magnetischen Feldes bedingte Widerstandsänderung der Magnetfelddiode kann z. B. mit Hilfe eines eingeprägten Stromes, der die Diode in Flußrichtung durchfließt, in eine Spannungsänderung umgewandelt werden.
• Zur Temperaturkompensation werden, wie in Figur 2 dargestellt ist, zwei Nagnetfelddioden 6 und 7 in Reihe geschaltet, wobei beide Dioden in tlußrichtung gepolt sind.
• Bei den in der Figur 2 symbolisch dargestellten Magnetdioden wird durch einen Parallelstrich angedeutet, auf welcher Seite des Halbleiterkörpers die Zone hoher Rekombinationswahrscheinlichkeit angeordnet ist. Wirdbheispielsweise an die beiden Dioden eine Spannung angelegt, fällt normalerweise an jqpr Diode, unabhängig von der herrschenden Außentssperatur, die halbe ingang4pannung ab. Wirkt auf die beiden Dioden ein Magnetfeld ein, so erhöht sich der ohmsche Widerstand der einen Diode, während sich der der anderen Diode absenkt. Die Potentialänderung an einer der beiden Dioden wird als Signal auf den Verstärker 8 gegeben.
• In der Figur 3 ist eine Brückenanordnung aus vier Magnetfelddioden 9 bis 12 dargestellt. Die durch ein Einwirken des magnetischen Feldes bedingte Brückenverstimmung liefert das der Magnetfeldveränderung entsprechende Eingangssignal für die Verstärkerschaltung.
• In der Figur 4 ist die Schaltung für die erfindungsgemäße Konstantstromquelle dargestellt. An ein Netzteil aus einem Brückengleichrichter 13 und einem Kondensåtor C1 ist ein Transistor T in Basisschaltng angeschlossen. Bei dem in der Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich hierbei um einen pnp-Transistor. Der Verstärker 14 liegt im Basiszwltg des Transistors zwischen der Basiselektrode und der Masseelektrode und ist zugleich mit dem positiven Pol des Netzteils verbunden. Im Kollektorzweig des Transistors T liegt die Drosselspule L, die mit einem Spulenkern i6 versehen ist. In einem Luftspalt dieses Kerns ist mindestens eine Magnetdiode 15 angeordnet, die mit der Verstärkerschaltung verbunden ist und dieser das Steuersignal zuführt. Im Luftspalt wird vorzugsweise zur Temperatçrkompensation eine Reihenschaltung aus.zwei Magnetdioden gemäß Figur 2 angeordnet. sein. Der Spule ist ein Kondensator C2 nachgeschaltet1 zu dem die Last RL parallel geschaltet ist. Die Kollektorelektrode des Transistors T ist über eine Schutzdiode D mit der Masse verbunden. Diese Diode, die bei angeschaltetem Lastwiderstand in Sperrichtung beansprucht wird, verhindert beim Abschalten der Last, daß der Transistor T durch die auftretende Spannungsspitze zerstört wird. Wenn der Strom in der Spule L den Sollwert unterschreitet, verkleinert sich auch der magnetische Fluß, der wiederum eine Anderung des Magnetfelddiodenwiderstandes verursacht. Hierdurch ändert sich die Eingangs- oder Signalspannung des Verstärkers 14, der seinerseits eine derartige Veränderung der Basis- Emitterspannung am Transistor T verursacht, daß der Transistor beim Xchaltverstärker ganz oder beim Regelverstärker mehr durcheteur wird und def Strom durch die Spule L wieder auf den Sollwert erhöht wird.
• Wenn der Verstärker von einem Schaltverstärker gebildet wird, eignet sich neben dem bereits erwähnten Schritt Trigger auch ein mono stabiler oder ein astabiler Multi--vibrator oder ein Sperrschwinger, wobei bei konstanter Impulsbreite das Tastverhältnis über dem Widerstand der Magnetdiode entsprechend verändert wird0

Claims (9)

1. Patentansprüche Konstantstromquelle mit einer im Ausgangs stromkreis befindldchen Drosselspule, dadurch gekennzeichnet, daß im Einflußbereich des von der Spule ausgehenden magnetischen Feldes mindestens eine Magnetdiode angeordnet ist, daß diese Magnet diode an eine Verstärkerschaltung angeschlossen ist, über die ein Transistor in Abhängigkeit vom Wider stand der Magnetdiode und damit in Abhängigkeit vom Spulenstrom derart gesteuert wird, daß über die im Ausgangs stromkreis des Transistors liegende Spule zumindest im Mittelwert in konstanter, lastunabhängiger Strom fließt.
2. 2) Konstantstromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerschaltung aus einem Schaltverstärker besteht, durch den der Transistor bei einem vom Sollwert abweichenden Ausgangsstrom periodisch geöffnet bzw. gesperrt wird.
3. 3) Konstantstromquelle nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schaltverstärker,-durch den der Tran sistor periodisch geöffnet und geschlossen wird, aus einem monostabilen oder einem astabilen MultivibratorF einem Sperrschwinger oder aus einem Schmitt-Trigger besteht.
4. 4) Konstantstromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verstärkerschaltung aus einem Regelver stärker besteht, über den der Transistor in Abhängigkeit vom Widerstand der Magnetdiode kontinuierlich derart stärker bzw. schwächer durchsteuert wird, daß im Ausgangsstromkreis ein konstanter Strom vorgeschriebener Größe fließt.
5. 5) Konstantsttomquelle nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Maxnetdioda im Luftspalt des Spulenkerns angeordnet ist.
6. 6) Konstantstromquelle nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistbr in Basisschaltung betrieben wird, wobei über die im Basiszweig des Transistors liegende Verstärkerschaltung die Basis-Emitterspannung des Transistors gesteurt wird.
7. 7) Konstantstromquelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetßelddiode, in Flußrichtung betrieben wird, so daß die Veränderung des Magnetfeldes eine Änderung der an der Diode abfallenden Flußspannung verursacht.
8. 8> Konstant stromquelle nach einem der vorangehenden Ansprü6bo, dadurch gekennzeichnet, daß zur Temperaturkom pensation zwei Magnetfelddioden derart in Reihe geschaltet sind, daß sich bei einer Veränderung des auf die Dioden einwirkenden magnetischen Feldes der ohmsche Widerstand der einen Diode vergrößert, während sich der der anderen Diode verkleinert.
9. 9) KonstantAtromquelGe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vier Magnetfelddioden in einer Brückenschaltung angeordnet sind. Leerseite