DE1077766B

DE1077766B - Circuit arrangement with transistors for keeping current or voltage constant

Info

Publication number: DE1077766B
Application number: DEL27449A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilfried Fritzsche
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1957-04-18
Filing date: 1957-04-18
Publication date: 1960-03-17

Description

Schaltungsanordnung mit Transistoren zum Konstanthalten von Strom oder Spannung Oft besteht die Aufgabe, eine nur wenig veränderliche Last mit einem konstanten Strom zu speisen. Dies tritt besonders häufig bei der Speisung der Felder von Gleichstrom-Nebenschlußmotoren bei geregelten Antrieben auf. Hierbei kann sich der Strom in der Last, also in der Feldwicklung, durch die Erwärmung und durch die Schwankungen der Spannung des speisenden Netzes ändern. Diese Aufgabe ist mit Hilfe von magnetischen Stromkonstanthaltern gelöst worden, die aber oft recht aufwendig sind. Sie zeigen außerdem eine Abhängigkeit von der Frequenz des speisenden Netzes. Es ist. oft auch wirtschaftlicher, mehrere solcher Felder aus einer gemeinsamen Gleich= spannungsquelle zu speisen.Circuit arrangement with transistors for keeping current constant or tension Often the task is to deal with a little changeable load with one to feed constant current. This occurs particularly frequently when the fields are fed of direct current shunt motors with regulated drives. Here can the current in the load, i.e. in the field winding, through the heating and through the Change fluctuations in the voltage of the supply network. This task is with help has been solved by magnetic current stabilizers, but these are often quite complex are. They also show a dependency on the frequency of the feeding network. It is. often more economical, several such fields from one common Equal = voltage source to be fed.

Hochvakuumröhren haben bei Anwendung zur Stromgleichhaltung meist recht hohe Verluste. Außerdem können mit Hochvakuumröhren in diesem Fall nicht so einfache Schaltungen kombiniert werden wie mit Transistoren, deren gegenüber Röhren gerade unterschiedlichen Eigenschaften- erst eine Schaltung gemäß der Erfindung ermöglichen, so daß Transistoren für die Lösung dieser Aufgabe besonders geeignet sind.High vacuum tubes usually have when used for current balancing quite high losses. In addition, in this case, high vacuum tubes cannot do so simple circuits are combined like with transistors, their opposite tubes just different properties - first a circuit according to the invention allow, so that transistors are particularly suitable for solving this problem are.

Hat man beispielsweise eine Feldwicklung, die im kalten Zustand 100 V Spannung bei dem gewünschten Nennstrom T hat, so ist im Rahmen der zugelassenen Erwärmung damit zu rechnen, daß 120 V bei warmem Feld benötigt werden. Die Spannung des speisenden Netzes mag um ± 10°/o schwanken, die Nennspannung der Gleichspannungsquelle wäre dann 133 V. Im Höchstfalle läge eine Spannung von 147 V an. Der Transistor muß den Nennstrom I führen können und dabei aber auch eine Spannung aufnehmen können, die der Differenz zwischen niedrigst benötigter Spannung (100 V) und der höchstmöglichen Spannung (147V) entspricht. Der Transistor muß also eine Verlustleistung von 47 - T (Watt) aufnehmen können.For example, if you have a field winding that is 100 V has voltage at the desired nominal current T, it is within the scope of the permitted Warming, it is to be expected that 120 V are required in a warm field. The voltage of the feeding network may fluctuate by ± 10%, the nominal voltage of the direct voltage source would then be 133 V. In the maximum case a voltage of 147 V would be applied. The transistor must be able to carry the nominal current I and at the same time be able to absorb a voltage, the difference between the lowest required voltage (100 V) and the highest possible Voltage (147V). The transistor must therefore have a power loss of 47 - T (watts) can absorb.

Aus diesem Beispiel eines mit relativ niedriger Spannung zu speisenden Feldes läßt sich schon ersehen, daß die im Handel erhältlichen Transistoren sowohl spannungs- wie strommäßig nicht ausreichend sind. Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit Transistoren zum Konstanthalten von Strom oder Spannung bei nur wenig veränderlicher Last mit dem Kennzeichen, daß parallel zu zwei mit ihren Emitter-Kollektor-Strecken in Reihe geschalteten Transistoren ein ohmscher Widerstand geschaltet ist, der so bemessen ist, daß bei höchster Netzspannung und niedrigstem Lastwiderstand der gesamte Strom durch den Parallelwiderstand fließt.For this example one to be fed with a relatively low voltage Feldes can already be seen that the commercially available transistors both voltage and current are not sufficient. The invention relates to a circuit arrangement with transistors for keeping current or voltage constant with only a little changeable load with the characteristic that parallel to two with their emitter-collector paths in series-connected transistors create an ohmic Resistance is connected, which is dimensioned so that at the highest mains voltage and lowest load resistance, the entire current flows through the parallel resistor.

Erfindungsgemäß wird also das Problem auf folgende Art und Weise gelöst, wie aus den Beispielen in Fig. 1 bis 3 zu ersehen ist. Die ohmschen Widerstände sind mit 1, 2, 9, die Transistoren mit 3 bis 5 bezeichnet. 6 ist z. B. eine Normalspannung von etwa 6 V, 7 eine Diode, z. B. Siliziumdiode mit 6 V Zenerspannung, 8 eine Feldwicklung oder eine andere Last.According to the invention, the problem is solved in the following way, as can be seen from the examples in FIGS. The ohmic resistances are designated with 1, 2, 9, the transistors with 3 to 5. 6 is e.g. B. a normal voltage of about 6 V, 7 a diode, e.g. B. silicon diode with 6 V Zener voltage, 8 a field winding or some other burden.

In Reihe mit dem Feld 8 liegt ein niederohigmer Widerstand 1 mit der Bemessung R - 47I gemäß dem oben angeführten Beispiel. Bei der höchsten Spannung und dem kleinsten Feldwiderstand brauchen die Transistoren keinen Strom zu führen, haben also keine Verlustleistung. Bei höchstem Feldwiderstand und niedrigster Spannung führen die Transistoren den vollen Strom, haben aber nur eine sehr geringe Spannung, also praktisch keine Verlustleistung. Das Maximum der Verlustleistung liegt in der Mitte mit Die Transistoren brauchen also nur für ein Viertel der sonst erforderlichen Leistung ausgelegt zu sein.In series with field 8 there is a low-resistance resistor 1 with the rating R-47I according to the example given above. At the highest voltage and the lowest field resistance, the transistors do not need to carry any current, so they have no power loss. At the highest field resistance and the lowest voltage, the transistors carry the full current, but have only a very low voltage, i.e. practically no power loss. The maximum of the power loss lies in the middle with The transistors therefore only need to be designed for a quarter of the power otherwise required.

Da, wie oben erwähnt, in den meisten Fällen ein Transistor die volle Spannung nicht sperren kann, so muß man mehrere in Reihe schalten. Zur Steuerung der Einzelpotentiale dieser Transistoren ist ein niederohmiger Spannungsteiler nötig. Dieser ist in Gestalt des ohmschen Wderstandes 1 schon vorhanden.Since, as mentioned above, in most cases one transistor is the full one Voltage cannot block, you have to connect several in series. For controlling A low-resistance voltage divider is necessary for the individual potentials of these transistors. This is already present in the form of the ohmic resistance 1.

Die Kombination dieser beiden Vorschläge birgt also besondere Vorteile. Die Steuerung des untersten Transistors 5 auf konstanten Strom kann in jeder beliebig bekannten Weise erfolgen. In Fig. 1 und 3 ist z. B. symbolisch eine einfache Steuerung durch eine konstante Spannungsquelle 6, die mit dem Spannungsabfall an einem temperaturabhängigen ohrischen Widerstand 2 verglichen wird, dargestellt, während in Fig. 2 eine entsprechende Schaltung mit einer Diode, z. B. einer Siliziumdiode mit 6 V Zenerspannung, aufgebaut ist, bei der aber noch eine Zuleitung über einen ohmschen Widerstand 9 erforderlich ist.The combination of these two proposals therefore has particular advantages. The control of the lowermost transistor 5 to constant current can in any arbitrary known manner. In Figs. 1 and 3, for. B. symbolically a simple control by a constant voltage source 6, which is dependent on the voltage drop at a temperature ear resistance 2 is compared, while in Fig. 2 a corresponding Circuit with a diode, e.g. B. a silicon diode with 6 V Zener voltage constructed is, In which, however, a supply line via an ohmic resistor 9 is still required.

Außer für Feldwicklungen läßt sich die Erfindung naturgemäß auch auf alle Verbraucher anwenden, die einen relativ kleinen Bereich der Lastschwankung höben, wie z. B. Sollwertpotentiometer 2'. Diese würden dann z. B. in einer Schaltung nach Fig. 3 nicht auf konstanten Strom, sondern auf konstante Spannung geregelt, welche an den Klemmen 10 abzugreifen ist.Except for field windings, the invention can naturally also be applied to all consumers who raise a relatively small range of load fluctuations, such as. B. Setpoint potentiometer 2 '. These would then z. B. in a circuit according to FIG. 3 is not regulated to constant current, but to constant voltage, which is to be tapped at the terminals 10.

Die in den Beispielen beschriebene einfache Konstanthaltung hat einen relativ hohen Temperaturkoeffizienten, da sich z. B. in der Schaltung nach Fig. 2 der Temperaturgang der Zenerdiode 7 und des Transistors 5 addieren. Man kann dies dadurch ausgleichen, daß man den Widerstand 2 aus einem solchen Widerstandsmaterial herstellt, daß er den gleichen Temperaturkoeffizienten hat. Verwendet man andere Konstanthalteschaltungen, die eine Umkehr des Regelsinnes der Transistoren beinhalten, so ist es Zweckmäßig, den Widerstand mit einem Temperaturkoeffizienten auszuführen, der der Größe nach gleich dem der anderen Anordnung, aber im Vorzeichen umgekehrt ist.The simple keeping constant described in the examples has one relatively high temperature coefficient, since z. B. in the circuit of Fig. 2 add the temperature response of the Zener diode 7 and the transistor 5. One can do this compensate by making the resistor 2 from such a resistor material makes it have the same temperature coefficient. If you use others Constant hold circuits, which contain a reversal of the control sense of the transistors, so it is advisable to design the resistor with a temperature coefficient, equal in size to that of the other arrangement, but reversed in sign is.

Hat man eine Spannungsregelung gemäß der Schaffung nach Fig. 3, so kann es zweckmäßig sein, nicht die ganze Spannung zur Regelung heranzuziehen, sondern die Sollspannung selbst nur mit einem Teil der Spannung am ohmschen Widerstand 2' zu vergleichen. Diesen Teil wird man zweckmäßigerweisedurch einen parallel geschalteten besonderen Spannungsteiler abgreifen. Der Temperaturabgleich kann durch geeignete Auswahl des Temperaturkoeffizienten der beiden Teile erfolgen.If you have a voltage regulation according to the creation of FIG. 3, then it may be useful not to use the entire voltage for regulation, but rather the nominal voltage itself with only part of the voltage at the ohmic resistor 2 ' to compare. This part is expediently connected by a parallel tap special voltage divider. The temperature adjustment can be carried out by suitable Selection of the temperature coefficient of the two parts take place.

Man wird dann zweckmäßigerweise die beiden Teile mit verschiedenen, möglichst sogar im Vorzeichen unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten ausführen.You will then expediently the two parts with different, If possible, even carry out temperature coefficients with different signs.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Circuit arrangement with transistors for keeping current or voltage constant with only slightly variable load, characterized in that an ohmic resistor (1) is connected in parallel to two transistors (3, 4) connected in series with their emitter-collector paths , which is dimensioned in such a way that the entire current flows through the parallel resistor (1) at the highest mains voltage and lowest load resistance.

2. Circuit arrangement according to Claim 1, characterized in that the ohmic parallel resistor (1) simultaneously as a voltage divider for connecting the base electrodes of the transistors (3, 4) serves to be able to connect these transistors in series.

3. Circuit arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the ohmic Resistor (2) has about the same temperature coefficient as the rest of the arrangement (Transistors, voltage source or Zener diode).