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Schaltungsanordnung zum Erhalten einer stabilisierten
Speisespannung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Erhalten einer stabilisierten Speise- spannung aus einer Wechselspannungsquelle mittels eines unter Zwischenschaltung eines phasendrehenden
Netzwerkes gesteuerten Gleichrichters, bei der die dem Gleichrichter entnommene Spannung der Be- lastung zugeführt wird.
Eine solche Schaltungsanordnung ist bekannt. Die Erfindung bezweckt, eine einfache und zweck- mässige Schaltungsanordnung zu schaffen, bei der sowohl langsame als auch schnelle Belastungs- oder
Speisespannungsänderungen ausgeglichen werden. Zu diesem Zweck ist gemäss der Erfindung ein Transistor, dessen Kollektor-Emitterstrecke zwischen der Ausgangselektrode des gesteuerten Gleichrichters und der
Belastung angeordnet ist, und dessen Basis mit einem Element konstanter Spannung verbunden ist, thermisch mit einer in das phasendrehende Netzwerk aufgenommenen, temperaturabhängigen Impedanz gekoppelt, derart, dass bei zunehmender Temperatur des Transistors die durchschnittliche Spannung zwischen der
Ausgangselektrode des Gleichrichters und einem Bezugspunkt verkleinert wird.
Die Massnahme gemäss der Erfindung hat den Vorteil, dass die Verlustleistung im Transistor beschränkt bleibt.
Es wird bemerkt, dass es an sich bekannt ist, eine mit schnellen Schwankungen behaftete Spannung dadurch zu stabilisieren, dass einer Belastung eine solche Spannung über die Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors, in dessen Basiskreis eine Quelle konstanter Spannung vorgesehen ist, zugeführt wird.
Die bekannte Schaltungsanordnung schützt den Transistor jedoch nicht gegen Überlastung.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der die Fig. l, 2 und 3 Schaltungsanordnungen gemäss der Erfindung darstellen.
In der Schaltungsanordnung gemäss Fig. l wird die einer Wechselspannungsquelle 1 entnommene Spannung mittels eines gesteuerten Gleichrichters 5, der vorzugsweise vom pnpn-Typ ist, gleichgerichtet, von einem aus den Kondensatoren 7 und 9 und dem Widerstand 8 aufgebauten Filter geglättet und dann der Belastung 12 zugeführt. Die zur Steuerung des Gleichrichters 5 erforderliche Spannung wird mittels eines aus dem Widerstand 2 und dem Kondensator 4 bestehenden phasendrehenden Netzwerkes erhalten. Die Spannung am Widerstand 2 wird ganz oder teilweise über einen Umkehrtransformator 6 zwischen zwei der Elektroden des Gleichrichters 5 angelegt.
Abhängig vom Verhältnis derlmpedanzen 2 und 4 ist der Gleichrichter 5 während eines grösseren oder kleineren Teiles jeder Periode der aus der Quelle 1 stammenden Wechselspannung leitend. Auf diese Weise liegt die durchschnittliche gleichgerichtete Spannung zwischen den Punkten 20 und 21 fest.
Gemäss der Erfindung ist ein Transistor 10, dessen Emitter-Kollektorstrecke zwischen dem Punkt 20 und der Belastung 12 angeordnet ist und dessen Basis mit der Gleichspannungsquelle 11 verbunden ist, thermisch mit dem Widerstand 2 gekoppelt. Es wird bemerkt, dass das Element konstanter Spannung 11 z. B. auch eine Zener-Diode sein kann, die von einem Strom in Rückwärtsrichtung durchflossen wird. Vorzugsweise ist der Widerstand 2 ein NTC-Widerstand, also ein Widerstand mit grossem negativem Temperaturkoeffizienten.
Droht der Transistor 10 überlastet zu werden, so nimmt seine Temperatur und also auch diejenige des NTC-Widerstandes 2 zu. Infolgedessen nimmt der Wert des NTC-Widerstandes 2 ab, wodurch die Spannung am Widerstand 2 sich in Grösse und Phase ändert und damit die Grösse und Phase der Spannung,
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die über den Umkehrtransformator 6 zwischen der Eingangs-und der Steuerelektrode des Gleichrichters 5 angelegt wird. Insbesondere nimmt die Grösse dieser Spannung ab. Der Gleichrichter 5 wird jetzt nur während eines kleineren Teiles jeder Periode leitend. Hiedurch nimmt die durchschnittliche Spannung am Kondensator 7 und dadurch die Verlustleistung des Transistors 10 ab.
Langsame Änderungen der Belastung 12 oder der Netzspannung werden also durch die thermische
Kopplung des Transistors 10 und des NTC-Widerstandes 2 ausgeglichen. Vorzugsweise wird der NTC-
Widerstand 2 scheibenförmig ausgebildet und mit einem thermisch gut leitenden, jedoch elektrisch isolierenden Kitt an dem Transistor 10 befestigt.
In einem Ausführungsbeispiel war der gesteuerte Gleichrichter 5 vom Typ BTY-27 und der Transistor
10 vom Typ ASZ 16. Der Widerstand 8 war 10 Ohm ; die Kondensatoren 4,7 bzw. 9 waren O. l F,
100 pF bzw. 400 F. Die Spannung der Quelle 11 betrug 200 V, der NTC-Widerstand 3 war vom Typ
VA 1006, der Belastungswiderstand 12 war 300 Ohm.
Wenn die Spannung der Wechselspannungsquelle sich langsam von 200 bis 250 V ändert, so zeigte sich, dass der Belastungsstrom durch 12 sich nur um 2% änderte. Die Temperatur des Transistors 10 blieb innerhalb 50 konstant auf 800C.
Das phasendrehende Netzwerk kann auf viele Weisen ausgebildet werden. So ist in der Schaltungsan- ordnung nach Fig. 2 der Kondensator der Fig. l durch eine Drosselspule 3 ersetzt. Die Phase der Spannung am NTC-Widerstand 2 ist jetzt derart gegenüber der Phase der Spannung der Wechselspannungsquelle 1, dass der Umkehrtransformator 6 wegfällt.
Es ist auch möglich, den Transistor 10 im phasendrehenden Netzwerk mit einem Widerstand mit einem grossen positiven Temperaturkoeffizienten im phasendrehenden Netzwerk, einem PTC-Widerstand, zu koppeln. In Fig. 3 ist eine Abart einer Schaltungsanordnung nach Fig. l dargestellt, bei der ein PTCWiderstand 13 verwendet ist. Die Widerstände'14 und 15 können normale Widerstände sein. Beim Zunehmen der Temperatur des Transistors 10 nimmt die Grösse des PTC-Widerstandes 13 und dadurch die Spannung an diesem Widerstand zu. Die Spannung am Widerstand 15 nimmt dadurch ab und also auch die dem gesteuerten Gleichrichter 5 zugeführte Steuerspannung. Der Gleichrichter 5 wird dadurch während eines kleineren Teiles jeder Periode leitend, so dass die durchschnittliche Spannung am Kondensator 7 und damit die Verlustleistung des Transistors 10 abnimmt.
Als temperatur abhängige Impedanz kann z. B. auch ein temperaturabhängiger Kondensator verwendet werden.
Statt eines gesteuerten Gleichrichters von pnpn-Typ kann gegebenenfalls eine gesteuerte Gasentladungsröhre (Thyratron) verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zum Erhalten einer stabilisierten Speisespannung aus einer Wechselspannungsquelle mittels eines unter Zwischenschaltung eines phasendrehenden Netzwerkes gesteuerten Gleichrichters, bei der die dem Gleichrichter entnommene Spannung der Belastung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Transistor, dessen Kollektor-Emitterstrecke zwischen der Ausgangselektrode des gesteuerten Gleichrichters und der Belastung angeordnet ist und dessen Basis mit einem Element konstanter Spannung verbunden ist, thermisch mit einer in das phasendrehende Netzwerk aufgenommenen, temperaturabhängigen Impedanz gekoppelt ist, derart, dass bei zunehmender Temperatur des Transistors die durchschnittliche Spannung zwischen der Ausgangselektrode des Gleichrichters und einem Bezugspunkt verkleinert wird.