DE1074133B

DE1074133B - Stromueberwachungsschaltung mit transistoranordnung

Info

Publication number: DE1074133B
Application number: DE1959F0028724
Authority: DE
Inventors: Ing Alfred Walz Emmendingen Robert Oestreicher Teningen Dr (Bad) und Gunter Eckermann Mundmgen (Bad)
Original assignee: FRAKO GmbH; Frako Kondensatoren und Apparatebau GmbH
Current assignee: FRAKO GmbH; Technologiepark Teningen GmbH
Priority date: 1959-06-19
Filing date: 1959-06-19
Publication date: 1960-01-28

Description

DEUTSCHES

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BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 28.JANUAR 1960

Es ist bekannt, daß bei Transistorschaltungen infolge der nichtlinearen Kennlinie die Ausgangsgröße über dem gesamten Aussteuerungsbereich nicht proportional der Eingangsgröße ist. Ferner ergeben sich Schwierigkeiten Transistorschaltungen thermisch stabil zu halten. Schließlich muß in einer Schaltung im Hinblick auf Serienfertigung die Streuung der elektrischen Daten der Transistoren berücksichtigt werden.

Ist z. B. die Aufgabe gestellt, einen Strom zu überwachen, beispielsweise um in einem Gleichrichtergerät eine Steuerung abhängig vom Strom vorzunehmen oder um mittels eines als Integrator wirkenden Motors eine Amperestundenzählung vorzunehmen, so nimmt man meist die Steuerung nicht durch den zu überwachenden Strom selbst, sondern über einen Verstärker vor, welcher durch einen von dem zu überwachenden Strom durchflossenen Shunt gespeist wird.

Die Erfindung sieht für die Zwecke der Stromüberwachung die Anordnung eines Transistorverstärkers, welcher einen Transistor und eine im Bereich konstanter Spannung und vorzugsweise in Flußrichtung betriebene Diode aufweist, wobei der zwischen Basis und Emitter liegende Eingangskreis aus einem vom zu überwachenden Strom durchflossenen Widerstand und einem vorzugsweise Emitterwiderstand und der Diode besteht. Diese ist einerends an der Basis angeschlossen und bezieht über einen Vorwiderstand eine Spannung. Dabei entsteht an der in Flußrichtung betriebenen Diode eine konstante Spannung, welche als Vorspannung dem Eingangskreis eines Transistors zugeführt wird und höher liegt als der für die Eingangsspannung des Transistors maßgebliche Schwellwert.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in zwei Figuren dargestellt.

In Fig. 1 fließt der zu überwachende Strom / über einen Widerstand Wi 1 und erzeugt an demselben einen Spannungsabfall, welcher dem Transistorverstärker zur Steuerung zugeführt wird. Dabei bildet die eine Klemme des in dem Leitungszug 2 bis 4 He^ genden Widerstandes WiI den positiven Pol, der dem Transistorverstärker zugeführten Betriebsspannung dar, während der negative Pol dieser der Leitungszug 1 bis 3 ist. Mittels des Widerstandes Wi2 und der Diode GrI, welche in Fluß richtung betrieben wird, wird an der Diode Gr 1 infolge ihres geringen differenziellen Innenwiderstandes eine konstante Spannung auftreten, welche unabhängig von den Schwankungen der Speisespannung ist und gegenüber Belastungsänderung durch einen Verbraucher, welcher parallel zur Diode GrI geschaltet sein kann, unabhängig ist. Dieser Verbraucher ist in der Basis-Emitter-Strecke des Transistors Γ1 zu sehen, dessen Eingangswiderstand in Abhängigkeit von der Aus-Stromüberwachungsschaltung
mit Transistoranordnung

Anmelder:

FRAKO
Kondensatoren- und Apparatebau

G.m.b.H.,
Teningen (Bad.)

Dr.-Ing. Alfred Walz, Emmendingen,

Robert Oestreicher, Teningen (Bad.),

\ma Günter Eckermann, Mundingen (Bad.),

sind als Erfinder genannt worden

steuerung schwankt. Im Emitterkreis liegt außerdem der Emitterwiderstand WiZ, welcher als Potentiometer ausgebildet ist und gestattet, den Aussteuerungsgrad des Transistors T1 zu verändern.

Die Kombination des Widerstandes Wi 2 mit der Diode GrI liefert eine konstante Speisespannung, welche höher liegt als der Eingangsspannungsschwellwert des Transistors, wobei der Aussteuerungsgrad des Transistors durch den im Emitterkreis befindlichen Widerstand W 3 verändert werden kann, indem der Transistor allein durch die Konstantspannung nicht voll ausgesteuert wird. Die Aussteuerung des Transistors erfolgt vielmehr in der Weise, daß der am Widerstand Wi 1 durch den Strom/ bedingte Spannungsabfall sich zu der an der Diode GrI und dem Emitterwiderstand Wi 3 liegenden Spannung addiert bzw. subtrahiert. Der Ausgangskreis wird durch den Widerstand Wi 4 gebildet, wobei das Ausgangssignal an der Klemme α abgenommen werden kann.

Durch diese Art der Schaltung wird folgendes erreicht : Mittels einer konstanten Vorspannung, die der Basis direkt zugeführt wird, wird der Nichtlinearität bedingende Eingangsschwellwert des Transistors für die am Widerstand J^iI abfallende Spannung unwirksam gemacht. Außerdem wird durch den Emitterwiderstand Wi 3 eine Gegenkopplung bewirkt, welche für thermische Stabilität sorgt und nichtlineare Verzerrungen vermeidet. Der Aussteuerungsgrad des Transistors Tl kann außerdem innerhalb eines weiten Bereiches durch die Größe des Widerstandes Wi3 verändert werden.

909 727/404

Der erstgenannte Vorteil ist besonders zu beachten, da bei der bisher üblichen Schaltung eine Steuerung durch einen vom Nutzstrom durchflossenen Widerstand WiI dann nicht erfolgen kann, wenn die Konstantspannung, die zur Eingangsschwellwertsunterdrückung erforderlich ist, über eine Widerstandskömbination mit größerem Innenwiderstand als dem differenziellen Innenwiderstand der Diode GrI erzeugt wird. Ist nämlich der Innenwiderstand der Konstantspannungsquelle groß, dann wird an der Basis des Transistors in Abhängigkeit von der Aussteuerung keine konstante Vorspannung mehr auftreten, vielmehr wird der Transistor in Abhängigkeit von der am Widerstand WiI auftretenden Steuerspannung seine konstante Vorspannung durch den nichtlinearen Eingangswiderstand verändern und würde somit eine stark gekrümmte Ausgangskennlinie ergeben.

Die erfindungsgemäße Schaltung gestattet also, ein verstärktes, der Eingangsgröße proportionales Ausgangssignal zu erhalten, welches beispielsweise zur Stromsteuerung eines Gerätes benutzt werden kann oder auch eine weitere Transistorstufe steuern kann.

Eine weitere Ausführungsform der oben beschriebenen Schaltung besteht in einer Brückenschaltung gemäß Fig. 2. Das Ausgangssignal der Brückenschaltung wird an den Klemmen α und b abgenommen, wobei an diesen Klemmen ein Verbraucher R angeschaltet werden kann, welcher in Abhängigkeit des zu überwachenden Stromes / gespeist wird. Dabei ist die Speisung des Verbrauchers ein Maß für den fließenden Strom /, und es kommt an dem Verbraucher R außerdem die Stromfluß richtung des zu überwachenden Stromes / zur Geltung. Die Brückenschaltung gestattet am Verbraucher R eine stromflußrichtungsabhängige dem zu überwachenden Strom proportionale Spannung zu erzeugen. Wird als Verbraucher R beispielsweise ein Motor benutzt, so kann der Motor ein Zählwerk antreiben und ein Zeitintegral über den zwischen den Klemmen α und b fließenden Strom und damit auch ein Zeitintegral über den zu überwachenden Strom / bilden. Es ergibt sich so· ein einfacher Amperestundenzähler.

Man kann auch statt des Verb rau eher s R ein Relais oder eine sonstige Anordnung für Steuerzwecke anschalten. Der Aussteuerungsgrad der Transistoren T1 und TV wird durch die Widerstände Wi 3 und Wi 3' bestimmt und kann durch diese Widerstände beliebig eingestellt werden, so daß auch Steuerungen der Transistorwerte innerhalb ausgeglichen werden können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Stromüberwachungsscbaltung unter Anordnung von Transistoren, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorzugsweise durch einen Emitterwiderstand (Wi3) gegengekoppelter Transistor (Tl) in seinem Eingangskreis einen von dem zu überwachenden Strom durchflossenen Widerstand (WiI) und eine Diode (GrI) aufweist, die von der den Transistor speisenden Spannungsquelle in einem konstante Spannung aufweisenden Teil ihres Arbeitsbereiches und vorzugsweise in Stromflußrichtung betrieben wird.

2. Gegentaktschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Diode (GrI) mit ihrer einen Elektrode an die direkt miteinander verbundenen Basiselektroden der beiden Transistoren (Tl, TV) angeschlossen ist und mit ihrer anderen Elektrode an einem Mittenabgriff des vom. zu überwachenden Strom durchflossenen Widerstandes (WiI) angeschlossen ist und daß der Verbraucher (R) an die Kollektorelektroden der Transistoren (Tl, TV) angeschaltet ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektorstrom der Transistorenanordnung von der den zu überwachenden Strom (/) erzeugenden Spannungsquelle geliefert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen