DE1233055B

DE1233055B - Voltage limiter with at least one transistor connected as a cross member

Info

Publication number: DE1233055B
Application number: DEN19221A
Authority: DE
Inventors: Johannes Jacobus Wilting
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1959-11-23
Filing date: 1960-11-19
Publication date: 1967-01-26

Description

Spannungsbegrenzer mit mindestens einem als Querglied geschalteten Transistor Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spannungsbegrenzer mit mindestens einem Transistor, dessen Basisstrom sich in Abhängigkeit von einem ein nichtlineares Element durchfließenden Strom ändert und dessen Emitter-Kollektor-Strecke als Querglied geschaltet ist. Solche Spannungsbegrenzer sind bekannt. Als nichtlineare Elemente enthält ein solcher bekannter Spannungsstabilisator zwei Zenerdioden, und er enthält ferner drei Transistoren, von denen zwei in Kaskade geschaltete Emitterverstärkertransistoren sind, die bei kleineren Ausgangsströmen durch einen einzigen Emitterverstärkertransistor ersetzt werden könnten.Voltage limiter with at least one connected as a cross member Transistor The present invention relates to a voltage limiter with at least a transistor whose base current varies depending on a non-linear The current flowing through the element changes and its emitter-collector path acts as a cross-link is switched. Such voltage limiters are known. As non-linear elements such a known voltage stabilizer includes two zener diodes, and it includes also three transistors, two of which are cascaded emitter amplifier transistors are those with smaller output currents through a single emitter amplifier transistor could be replaced.

Es sind ferner mit einem Quertransistor versehene Stabilisierungsschaltungen bekannt, bei denen der Quertransistor über den Verbindungspunkt eines Widerstandes mit einer Zenerdiode gesteuert wird. Auch die Spannungsstabilisierung mit einer Querröhre, deren Steuerelektrode über eine Bezugsspannungsquelle an einem Spannungsteiler liegt, ist bekannt, ferner die Verwendung einer Kaskadenschaltung mit linearen und nichtlinearen Widerständen zur Selbststabilisierung, jedoch ohne die Verbindung der Kaskadenschaltung mit einem elektronischen Schaltelement. Bei Röhrenstabilisatoren werden auch Längsröhren als Stellglied mit einer quergeschalteten Steuerröhre, die von einem Spannungsteiler aus linearen und nichtlinearen Gliedern gesteuert wird, verwendet.There are also stabilization circuits provided with a transverse transistor known in which the transverse transistor via the connection point of a resistor controlled with a zener diode. Also the voltage stabilization with a Cross tube, the control electrode of which is connected to a voltage divider via a reference voltage source is known, furthermore the use of a cascade connection with linear and non-linear resistances for self-stabilization, but without the connection the cascade connection with an electronic switching element. With tube stabilizers are also longitudinal tubes as an actuator with a cross-connected control tube, the is controlled by a voltage divider made up of linear and non-linear terms, used.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen verhältnismäßig einfachen und billigen, aber sehr zweckdienlichen und insbesondere äußerst schnell wirksamen Spannungsbegrenzer zu schaffen, bei dem die verhältnismäßig teueren Zenerdioden durch bedeutend billigere nichtlineare Elemente ersetzt sind.The object of the invention is to provide a relatively simple and cheap, but very useful and especially extremely fast acting voltage limiter to create, in which the relatively expensive Zener diodes by significantly cheaper nonlinear elements are replaced.

Der Spannungsbegrenzer nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß dieser Begrenzer eine Kaskade von Spannungsteilern enthält, an welcher die zu begrenzende Spannung angelegt ist und die je aus einem als Reihenelement geschalteten spannungsabhängigen Widerstand und aus einem Parallelelement bestehen, und daß das Parallelelement des letzten Spannungsteilers der Kaskade die in der Vorwärtsrichtung geschaltete Basis-Emitter-Strecke des Transistors enthält, während das Parallelelement jedes anderen Spannungsteilers der Kaskade ein linearer ohmscher Widerstand ist, so daß, wenn die zwischen den Eingangsklemmen angelegte Spannung einen bestimmten Wert überschreitet, der Transistor plötzlich leitend wird.The voltage limiter according to the invention is characterized in that that this limiter contains a cascade of voltage dividers to which the to limiting voltage is applied and each of which is connected as a series element voltage-dependent resistor and consist of a parallel element, and that the Parallel element of the last voltage divider of the cascade in the forward direction contains switched base-emitter junction of the transistor, while the parallel element every other voltage divider of the cascade is a linear ohmic resistance, so that when the voltage applied between the input terminals is a certain Exceeds the value, the transistor suddenly becomes conductive.

Unter VDR- oder spannungsabhängigen Widerständen versteht man nichtgleichrichtende Widerstände mit einem bei zunehmender Spannung abnehmenden Widerstandswert. Die bekannten VDR-Widerstände sind keramische Widerstände.VDR or voltage-dependent resistors are understood to be non-rectifying resistors Resistors with a resistance value that decreases with increasing voltage. the known VDR resistors are ceramic resistors.

Es sind bereits viele Spannungsstabilisatoren mit VDR-Widerständen bekannt, aber die dadurch erzielte Stabilisierung der Ausgangsspannung bei Eingangsspannungsschwankungen ist für viele Anwendungen ungenügend.There are already many voltage stabilizers with VDR resistors known, but the stabilization of the output voltage achieved in the event of input voltage fluctuations is insufficient for many applications.

Ein solcher Stabilisator besteht aus einer Brückenschaltung mit zwei in entgegengesetzten Zweigen eingeschalteten, üblichen Widerständen und zwei spannungsabhängigen Widerständen mit einem Wert, der normalerweise bedeutend größer ist als der der üblichen Widerstände. Die Eingangsspannung wird an zwei Diagonalpunkte gelegt, und die Ausgangsspannung wird den übrigen Diagonalpunkten entnommen. Die Schaltung ist somit in bezug auf Eingang und Ausgang symmetrisch. Bei kleinen Eingangsspannungen nimmt die Ausgangsspannung mit der Spannung zu, in einem bestimmten Bereich wird sie mehr oder weniger stabilisiert, und bei noch weiter zunehmender Eingangsspannung nimmt die Ausgangsspannung wieder ab, ändert ihr Vorzeichen und nimmt anschließend mit umgekehrtem Vorzeichen wieder zu.Such a stabilizer consists of a bridge circuit with two Common resistors and two voltage-dependent resistors switched on in opposite branches Resistors with a value that is usually significantly greater than that of usual resistances. The input voltage is applied to two diagonal points, and the output voltage is taken from the remaining diagonal points. The circuit is thus symmetrical with respect to input and output. With low input voltages the output voltage increases with the voltage in a certain range more or less stabilized, and with an even further increasing input voltage the output voltage decreases again, changes its sign and then decreases closed again with the opposite sign.

Ein anderer, bekannter Stabilisator besteht aus einem Spannungsteiler oder aus einer Kaskade von Spannungsteilern, die je einen Widerstand als Reihenelement und einen spannungsabhängigen Widerstand als Parallelelement enthalten. Die Belastung wird parallel mit dem letztenVDR-Widerstand des letzten Spannungsteilers der Kaskade geschaltet. Ähnlich wie im Falle des Brückenstabilisators sind die ohmschen Verluste sehr hoch, und soll eine verhältnismäßig wirksame Stabilisierung erzielt werden, so muß die Eingangsspannung erheblich größer sein als die gewünschte Ausgangsspannung über der Belastung.Another well-known stabilizer consists of a voltage divider or from a cascade of voltage dividers, each with a resistor as Row element and contain a voltage-dependent resistor as a parallel element. The load becomes in parallel with the last VDR resistor of the last voltage divider of the cascade switched. The ohmic losses are similar to the case of the bridge stabilizer very high, and if a relatively effective stabilization is to be achieved, so the input voltage must be considerably higher than the desired output voltage over the load.

Es ist weiter auch bekannt, einen spannungsabhängigen Widerstand in Reihe mit der Belastung zu schalten, um den Einfluß von Impedanzänderungen dieser Belastung zu verringern.It is also known to use a voltage-dependent resistor in Series with the load to switch to the influence of impedance changes this Reduce stress.

Durch Anwendung einer Kaskade von Spannungsteilern, deren Reihenelemente durch spannungsabhängige Widerstände gebildet sind, erhält man bei zunehmender Eingangsspannung eine verstärkte Änderung des Stromes durch das Parallelelement des letzten Spannungsteilers der Kaskade. Da dieses letzte Parallelelement durch den in der Vorwärtsrichtung geschaltete Basis-Emitter-Kreis des Transistors gebildet ist, wird diese Wirkung vollständig ausgenutzt, um den Transistor bei zunehmender Eingangsspannung plötzlich leitend werden zu lassen, während diese Wirkung noch wesentlich vergrößert wird infolge der Tatsache, daß der Basis-Emitter-Vorwärtswiderstand des Transistors bei zunehmender Basis-Emitterspannung auch stark abnimmt.Using a cascade of voltage dividers, their series elements are formed by voltage-dependent resistors, is obtained with increasing input voltage an increased change in the current through the parallel element of the last voltage divider the cascade. Since this last parallel element by the one in the forward direction switched base-emitter circuit of the transistor is formed, this effect is fully used to the transistor suddenly with increasing input voltage to become conductive, while this effect is still significantly increased due to the fact that the base-emitter forward resistance of the transistor is at increasing base emitter voltage also decreases sharply.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der F i g. 1 das Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des Spannungsbegrenzers nach der Erfindung zeigt; F ig. 2 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1; Fig.3 zeigt das Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels, und F i g. 4 und 5 zeigen die Schaltbilder zweier Abarten des Ausführungsbeispiels nach F i g. 3.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in FIG. 1 shows the circuit diagram of a first exemplary embodiment of the voltage limiter shows according to the invention; Fig. 2 shows a diagram to explain the mode of operation of the embodiment according to FIG. 1; Fig.3 shows the circuit diagram of a second Embodiment, and F i g. 4 and 5 show the circuit diagrams of two variants of the embodiment according to FIG. 3.

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 enthält ein;,. Kaskade von Spannungsteilern. Der erste Spannungsteiler besteht aus einem als Reihenelement geschalteten, spannungsabhängigen Widerstand oder VDR1 und aus einem als Parallelelement geschalteten ohmschen Widerstand 2. Der zweite Spannungsteiler der Kaskade besteht aus einem als Reihenelement geschalteten VDR3 und aus einem als Parallelelement geschalteten ohmschen Widerstand 4. Die Kaskade enthält einen dritten, letzten Spannungsteiler, der aus einem als Reihenelement geschalteten VDR 5 und der als Parallelelement geschalteten Basis-Emitter-Strecke eines Transistors 6 besteht. Die Kaskade der Spannungsteiler 1 bis 6 ist über einen Widerstand 7 an die Klemmen 8 einer Quelle der zu stabilisierenden Gleichspannung angeschlossen. Der Widerstand 7 kann unter Umständen weggelassen und durch den Eigenwiderstand der Quelle 8 ersetzt werden. Der gemeinsame Punkt der Kaskade der Spannungsteiler, d. h. der Widerstände 2 und 4 und des Emitters des Transistors 6 ist direkt mit der Plusklemme der Spannungsquelle verbunden und bildet außerdem die Plusklemme des Ausgangs 9 des Spannungsbegrenzers. Die negative Ausgangsklemme des Spannungsbegrenzers ist an den gemeinsamen Punkt des Widerstandes 7 und des VDR 1 und außerdem an den Kollektor des Transistors 6 angeschlossen. Der Transistor 6 wird durch die von der Quelle gelieferte Eingangsspannung verhältnismäßig schwach in der Vorwärtsrichtung betrieben, so daß sein Kollektorstrom bei dem Nennwert der Spannungsquelle z. B. einem Wert von 6 mA besitzt. Nimmt die Eingangsspannung an den Klemmen 8 der Quelle zu, so nimmt der den ersten VDR 1 durchfließende Strom und die Spannung über dem Widerstand 2 mehr als proportional zu. Der den zweiten VDR3 durchfließende Strom und die Spannung über dem Widerstand 4 nehmen auch mehr als proportional zu mit der Spannung über dem Parallelwiderstand2, und der den dritten VDR 5 und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 6 durchfließende Strom nimmt auch wieder mehr als proportional mit der Spannung über dem zweiten Parallelwiderstand 4 zu. Infolgedessen nimmt der Basis- und auch der Kollektorstrom des Transistors 6 bei zunehmender Spannung über dem ersten Spannungsteiler 1 bis 2 schroff zu. Dieser Kollektorstrom bildet eine über die normale Belastung hinaus an den Ausgangsklemmen 9 des Begrenzers auftretende, zusätzliche Belastung der Spannungsquelle. Diese zusätzliche Belastung nimmt plötzlich zu und wirkt also einer Zunahme der Spannung an den Ausgangsklemmen 9 sehr stark und zweckdienlich entgegen. Die ganze Begrenzerschaltung spricht besonders schnell an, da sie keine Blindwiderstände enthält, so daß sie zum Beseitigen scharfer Spannungsimpulse besonders gut geeignet ist. Zu diesem Sonderzweck, und wenn außerhalb des Eigenwiderstands der Spannungsquelle ein Reihenwiderstand 7 vorhanden ist, kann der VDR 1 besser direkt an die oberen der Klemen 8 der Quelle angeschlossen werden.The embodiment according to FIG. 1 contains a;,. Cascade of voltage dividers. The first voltage divider consists of a voltage-dependent circuit connected as a series element Resistance or VDR1 and an ohmic resistor connected as a parallel element 2. The second voltage divider of the cascade consists of a series element VDR3 and an ohmic resistor connected as a parallel element 4. The cascade contains a third, final voltage divider, which consists of a series element connected VDR 5 and the base-emitter path connected as a parallel element a transistor 6 consists. The cascade of voltage dividers 1 to 6 is via a Resistor 7 to terminals 8 of a source of the DC voltage to be stabilized connected. The resistor 7 can be omitted under certain circumstances and due to the inherent resistance the source 8 can be replaced. The common point of the cascade of voltage dividers, d. H. the resistors 2 and 4 and the emitter of the transistor 6 is directly with connected to the positive terminal of the voltage source and also forms the positive terminal of output 9 of the voltage limiter. The negative output terminal of the voltage limiter is to the common point of the resistor 7 and the VDR 1 and also to the Collector of transistor 6 connected. The transistor 6 is through the from Source supplied input voltage relatively weak in the forward direction operated so that its collector current at the nominal value of the voltage source z. B. has a value of 6 mA. Takes the input voltage at terminals 8 of the source increases, the current flowing through the first VDR 1 and the voltage across the increases Resistance 2 more than proportional to. The current flowing through the second VDR3 and the voltage across the resistor 4 also increase more than proportionally the voltage across the parallel resistor 2, and the third VDR 5 and the base-emitter path of the transistor 6 flowing through the current also increases again more than proportionally the voltage across the second parallel resistor 4 increases. As a result, the base and also the collector current of transistor 6 with increasing voltage across the first voltage divider 1 to 2 abruptly. This collector current forms an over the normal load occurring at the output terminals 9 of the limiter, additional load on the voltage source. This additional burden suddenly decreases and thus has a very strong effect on an increase in the voltage at the output terminals 9 and expediently opposed. The whole limiter circuit speaks particularly quickly since it does not contain reactances, so it helps to eliminate sharp voltage pulses is particularly well suited. For this special purpose, and if outside of its own resistance the voltage source has a series resistor 7, the VDR 1 can do better can be connected directly to the upper terminal 8 of the source.

F i g. 2 veranschaulicht die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1. Die Kurve l dieser Figur stellt den zusätzlichen Belastungsstrom dar, den ein an die Klemmen 8 der Quelle angeschlossener VDR-Widerstand hervorrufen würde. Die Kurve 2 deutet den Strom an, der einen Widerstand von 2 kOhm durchfließen würde, wenn dieser Widerstand in Reihe mit einem VDR-Widerstand als erster und einziger Spannungsteiler an die Spannungsquelle angeschlossen wäre. Die Kurve 3 entspricht der Kure 2, vorausgesetzt, daß der Widerstand von 2 kOhm durch die Basis-Emitter-Strecke eines Transistors des Typs 0C 72 ersetzt ist. Die Kurve 4 entspricht der Kurve 3, vorausgesetzt, daß die Basis-Emitter-Strecke des Transistors als Parallelelement des zweiten Spannungstellers einer Schaltung nach F i g. 1, jedoch mit nur zwei in Kaskade geschalteten Spannungsteilern, angeschlossen ist. Die Kurve 5 zeigt den Verlauf des Basisstroms des Transistors 6 der Schaltung nach F i g. 1 als Funktion der Spannung über den Ausgangsklemmen 9, und die Kurve 6 zeigt schließlich den Verlauf des Kollektorstroms des Transistors 6 bei Änderung der Gleichspannung über den Klemmen 9. Die Spannung V über einem VDR-Widerstand als Funktion des Stroms 1 durch denselben VGR-Widerstand entspricht annähernd der Gleichung: V-C1fl, wobei C und -ß die Konstanten des VDR-Widerstandes bezeichnen. Die Kurven der F i g. 2 wurden für VGR-Widerstände mit einem C von 100 und einem ß von 0,23 errechnet.F i g. 2 illustrates the mode of operation of the exemplary embodiment according to FIG. 1. The curve l of this figure represents the additional load current caused by a VDR resistor connected to terminals 8 of the source would. Curve 2 indicates the current that flows through a resistance of 2 kOhm would if this resistor were first and only in series with a VDR resistor Voltage divider would be connected to the voltage source. The curve 3 corresponds the course 2, provided that the resistance of 2 kOhms through the base-emitter path a transistor of the type 0C 72 is replaced. Curve 4 corresponds to curve 3, provided that the base-emitter path of the transistor as a parallel element of the second voltage regulator of a circuit according to FIG. 1, but with only two voltage dividers connected in cascade. Curve 5 shows the Course of the base current of the transistor 6 of the circuit according to FIG. 1 as a function the voltage across the output terminals 9, and curve 6 finally shows the course the collector current of transistor 6 when the DC voltage changes across the terminals 9. The voltage V across a VDR resistor as a function of the current 1 through it VGR resistance corresponds approximately to the equation: V-C1fl, where C and -ß are the constants of the VDR resistor. The curves of FIG. 2 were for national accounts resistances calculated with a C of 100 and a ß of 0.23.

Aus F i g. 2 ist ersichtlich; daß ein VGR, der an die. Klemmen 9 angeschlossen ist, den Schwankungen der Spannung über einer Belastung bereits dadurch entgegenwirkt, daß er eine mit der Spannung stark veränderliche Belastung bildet. Bei Zunahme der Spannung nimmt der den VDR durchfließende Strom jedoch nicht plötzlich zu, so daß ein VDR allein sich nicht dazu eignet, eine eigentliche Begrenzung hervorzurufen. Wird ein Widerstand von 2 kOhm in Reihe mit dem VDR geschaltet, so ist die Stromzunahme bei zunehmender Spannung noch etwas schwächer (Kurve 2). Wird dieser Widerstand durch die Basis-Emitter-Strecke eines Transistors - des Typs 0C72 ersetzt, so ist die Stromänderung wieder schroffer (Kurve 3). Bei einem Begrenzer nach F i g. 1 jedoch mit nur zwei in Kaskade geschalteten Spannungsteilern (z. B. Kurzschluß des VDR 1 und Weglassen des Widerstands 2) ist die Änderung des Basisstroms des Transistors 6 bei zunehmender Spannung über den Klemmen 9 bereits sehr schroff (Kurve 4). Das Hinzufügen eines dritten Spannungsteilers an die Kaskade bringt eine wesentliche Verbesserung mit sich: Bei den Kurven 5 und 6 ist der »Knick« (bei einer Spannung etwa gleich 80%) sehr scharf.From Fig. 2 can be seen; that a national accounts, which to the. Terminals 9 is connected, counteracts the fluctuations in the voltage across a load in that it forms a load that varies greatly with the voltage. However, when the voltage increases, the current flowing through the VDR does not suddenly increase, so that a VDR alone is not suitable for producing an actual limitation. If a resistor of 2 kOhm is connected in series with the VDR, the increase in current is somewhat weaker with increasing voltage (curve 2). If this resistor is replaced by the base-emitter path of a transistor - of the type 0C72 , the change in current is more abrupt again (curve 3). In the case of a limiter according to FIG. 1 but with only two voltage dividers connected in cascade (e.g. short circuit of VDR 1 and omission of resistor 2), the change in the base current of transistor 6 with increasing voltage across terminals 9 is already very abrupt (curve 4). The addition of a third voltage divider to the cascade brings about a significant improvement: In curves 5 and 6, the "kink" (at a voltage approximately equal to 80%) is very sharp.

Das zweite Ausführungsbeispiel nach F i g . 3 enthält eine Kaskade von Spannungsteilern. Der erste Spannungsteiler besteht aus einem VDR3 und einem Parallelwiderstand 4, und der zweite und letzte Spannungsteiler der Kaskade besteht aus einem VDR5 und aus der als Parallelelement geschalteten Basis-Emitter-Strecke des Transistors 6. Der Kollektor des Transistors 6 ist an die Minusklemme der Quelle mit den Klemmen 8 über einen Kollektorwiderstand 10 angeschlossen, und diese Klemme ist mit der negativen Ausgangsklemme 9 über die Kollektor-Emitter-Strecke eines zweiten Transistors 11 verbunden, dessen Basis mit dem Kollektor des Transistors 6 verbunden ist.The second embodiment according to FIG. 3 contains a cascade of voltage dividers. The first voltage divider consists of a VDR3 and a Parallel resistor 4, and the second and last voltage divider of the cascade from a VDR5 and from the base-emitter path connected as a parallel element of transistor 6. The collector of transistor 6 is connected to the negative terminal of the source connected to terminals 8 via a collector resistor 10, and this terminal is connected to the negative output terminal 9 via the collector-emitter path second transistor 11, whose base is connected to the collector of the transistor 6 is connected.

Der Teil der Schaltung mit den Elementen 3 bis 6 wirkt genau wie die Schaltung nach F i g. 1, mit Ausnahme der Tatsache, daß diese Schaltung eine Kaskade von nur zwei Spannungsteilern statt drei enthält. Die schroffen Änderungen des Kollektorstroms des Transistors 6 bei Änderung der Eingangsspannung der Quelle werden jedoch mittels des Widerstands 10 zum Steuern des Transistors 11 benutzt. Normalerweise ist der den Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors 6 durchfließende Strom verhältnismäßig gering, z. B. gleich 6 mA. Der Widerstand 10 wird so groß gewählt, daß infolge dieses Kollektorstroms allein der Spannungsabfall über ihm nicht zu groß ist, z. B. 20 bis 50% der Eingangsspannung, so daß noch ein verhältnismäßig hoher Basisstrom für den Transistor 11 von der Minusklemme der Quelle her über diesen Widerstand fließen kann. Der Transistor 11 arbeitet wie ein Stromtor oder wie ein gesteuerter Reihenwiderstand zwischen der Minusklemme der Quelle und der negativen Ausgangsklemme 9. Sobald der Strom durch die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 6 stärker zunimmt, wird der Transistor 11 durch den Spannungsabfall über dem Widerstand 10 gesperrt, so daß er etwaige Spannungsspitzen nicht oder nur in sehr geringem Maße nach der Ausgangsklemme 9 durchläßt. Die an die Klemmen 9 angeschlossene Belastung »sieht« somit eine Quelle mit geringem Eigenwiderstand, da der Transistor 11 als Emitterverstärkertransistor geschaltet ist.The part of the circuit with elements 3 to 6 acts exactly like the circuit according to FIG. 1, with the exception of the fact that this circuit contains a cascade of only two voltage dividers instead of three. The abrupt changes in the collector current of the transistor 6 when the input voltage of the source changes, however, are used to control the transistor 11 by means of the resistor 10. Normally, the current flowing through the collector-emitter circuit of the transistor 6 is relatively small, e.g. B. equal to 6 mA. The resistor 10 is chosen so large that as a result of this collector current alone the voltage drop across it is not too large, for. B. 20 to 50% of the input voltage, so that a relatively high base current for the transistor 11 can flow from the negative terminal of the source through this resistor. The transistor 11 works like a current gate or like a controlled series resistor between the negative terminal of the source and the negative output terminal 9.As soon as the current through the collector-emitter path of the transistor 6 increases, the transistor 11 becomes due to the voltage drop across the resistor 10 blocked so that it does not pass any voltage peaks or only to a very small extent after the output terminal 9. The load connected to the terminals 9 "sees" a source with a low intrinsic resistance, since the transistor 11 is connected as an emitter amplifier transistor.

Die Abart nach F i g. 4 entspricht dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3, mit dem Unterschied, daß der Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors 11 in diesem Fall zwischen der Plusklemme der Quelle 8 und der positiven Ausgangsklemme 9 geschaltet ist. Der Emitter ist direkt mit der Plusklemme des Klemmenpaares 8 der Quelle und mit dem Emitter des Transistors 6 verbunden, und der Kollektor ist an die positive Ausgangsklemme 9 angeschlossen, während die Minusklemme 9 direkt mit der Minusklemme der Quelle verbunden ist. Die an die Klemmen 9 angeschlossene Belastung »sieht« somit eine Stromquelle mit einer verhältnismäßig hohen Eigenimpedanz, da sie im Kollektorkreis des Transistors 11 eingefügt ist.The variant according to FIG. 4 corresponds to the embodiment according to F. i g. 3, with the difference that the emitter-collector circuit of the transistor 11 in this case between the positive terminal of source 8 and the positive output terminal 9 is switched. The emitter is directly connected to the positive terminal of terminal pair 8 the source and to the emitter of transistor 6, and the collector is connected to the positive output terminal 9, while the negative terminal 9 directly is connected to the negative terminal of the source. The one connected to terminals 9 The load "sees" a power source with a relatively high inherent impedance, since it is inserted in the collector circuit of transistor 11.

Bei der Schaltung nach F i g. 3 wird die Basis des Transistors 11 über den Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors 6 bei stark zunehmender Spannung an die Plusklemme der Quelle gelegt. Man könnte sich vorstellen, daß die Steuerung des Transistors 11 in der Schaltung nach F i g. 3 wirksamer ist als in der Schaltung nach F i g. 4, wobei die Basis des Transistors 11 über den Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors 6 mit dessen Emitter verbunden wird. Der Spannungsabfall über der Belastung im Emitterkreis des Transistors 11 der Schaltung nach F i g. 3 bewerkstelligt jedoch eine negative starke Gegenkopplung. Andererseits spricht die Schaltung nach F i g. 4 auf die Eingangsspannung an, und nicht auf die Ausgangsspannung wie die Schaltung nach F i g. 3.In the circuit according to FIG. 3 becomes the base of transistor 11 via the collector-emitter circuit of the transistor 6 with a rapidly increasing voltage connected to the positive terminal of the source. You could imagine the controls of transistor 11 in the circuit of FIG. 3 is more effective than in the circuit according to FIG. 4, with the base of transistor 11 across the collector-emitter circuit of the transistor 6 is connected to its emitter. The voltage drop across the Load in the emitter circuit of the transistor 11 of the circuit according to FIG. 3 accomplished however, a negative strong negative feedback. On the other hand, the circuit speaks after F i g. 4 on the input voltage, and not on the output voltage like that Circuit according to FIG. 3.

Bei der Abart nach F i g. 4 ist außerdem die Basis des zweiten Transistors 11 mit dem Kollektor des ersten Transistors 6 über einen Widerstand 12 mit einem hohen negativen Temperaturkoeffizienten verbunden. Dieser Widerstand, der gewöhnlich kurz NTC-Widerstand genannt wird, hat einen bei zunehmender Umgebungstemperatur stark abnehmenden Widerstandswert. Infolgedessen wirkt er den Arbeitspunktverschiebungen des Transistors 11 infolge Temperaturschwankungen dieses Transistors, des ersten Transistors 6 und des Parallelwiderstandes 4 entgegen, so daß der Wert der begrenzten oder stabilisierten Spannung praktisch unabhängig ist von der Umgebungstemperatur.In the variant according to FIG. 4 is also the base of the second transistor 11 with the collector of the first transistor 6 via a resistor 12 with a high negative temperature coefficient. This resistance, which is common briefly called NTC resistor, has a rising ambient temperature sharply decreasing resistance value. As a result, it affects the shifts in the operating point of the transistor 11 due to temperature fluctuations of this transistor, the first Transistor 6 and the parallel resistor 4 opposite, so that the value of the limited or stabilized voltage is practically independent of the ambient temperature.

F i g. 5 zeigt eine weitere Abart der Schaltung nach F i g. 4. Bei dieser Art ist der Transistor 6 durch die Parallelschaltung zweier Transistoren 6 und 6' entgegengesetzter Leitfähigkeitstypen ersetzt, wobei der Transistor 11 auch durch zwei parallelgeschaltete Transistoren 11 und 11' entgegengesetzter Leitfähigkeitstypen ersetzt ist. Außerdem sind Dioden 13 und 13' bzw. 14 und 14' in die Basiskreise der Transistoren 6 und 6' bzw. 11 und 11' in der Durchlaßrichtung eingefügt, um einen Basis-Emitter-Durchschlag in jedem dieser Transistoren zu vermeiden. Durch diese Maßnahmen ist die Schaltung nach F i g. 5 zum Begrenzen einer Wechselspannung geeignet, die von einer Quelle mit den Klemmen 8' an eine Belastung geliefert wird, die an die Ausgangsklemmen 9 angeschlossen ist.F i g. 5 shows a further variant of the circuit according to FIG. 4. At the transistor 6 is of this type by virtue of the parallel connection of two transistors 6 and 6 'of opposite conductivity types replaced, the transistor 11 also by two parallel-connected transistors 11 and 11 'of opposite conductivity types is replaced. In addition, diodes 13 and 13 'and 14 and 14' are in the base circles of transistors 6 and 6 'and 11 and 11', respectively, are inserted in the forward direction avoid base-emitter breakdown in each of these transistors. By these measures is the circuit according to FIG. 5 for limiting an alternating voltage suitable supplied to a load from a source with terminals 8 ', which is connected to the output terminals 9.

Selbstverständlich könnte die Maßnahme nach F i g. 5 auch bei der einfacheren Begrenzungsschaltung nach F i g. 1 verwendet werden, d. h., die Transistoren 11 und 11' könnten weggelassen werden, die untere Ausgangsklemme 9 könnte mit den Emittern der Transistoren 6 und 6' verbunden und der Widerstand 10 könnte kurzgeschlossen werden. Die Begrenzungswirkung würde dabei wieder lediglich auf einer zusätzlichen, bei zunehmender Spannung schroff zunehmenden Belastung beruhen.Of course, the measure according to FIG. 5 also with the simpler limiting circuit according to FIG. 1 could be used, ie the transistors 11 and 11 ' could be omitted, the lower output terminal 9 could be connected to the emitters of the transistors 6 and 6' and the resistor 10 could be short-circuited. The limiting effect would again only be based on an additional load that increases sharply with increasing voltage.

Claims

Claims: 1. Voltage limiter with at least one transistor whose base current changes as a function of a current flowing through a nonlinear element and whose emitter-collector path is connected as a cross member, characterized in that this limiter contains a cascade of voltage dividers on which the The voltage to be limited is applied and each consists of a series element connected, voltage-dependent resistor and a parallel element, and that the parallel element of the last voltage divider of the cascade contains the base-emitter path of the transistor connected in the forward direction, while the parallel element contains every other Voltage divider of the cascade is a linear ohmic resistance (Fig. 1). z. Limiter according to Claim 1, characterized in that the emitter-collector path of the transistor (6) is connected in series with a collector resistor between the input terminals, while the collector of this transistor is also connected to the base of a second transistor (11) whose Emitter-collector path between one of the input terminals and a corresponding output terminal is switched on, so that the emitter-collector forward resistance of this transistor increases sharply when the input voltage exceeds the specified value mentioned (FIG. 3). 3. Limiter according to claim 2, characterized in that the second transistor (11) is of the same conductivity type as the first-mentioned transistor (6) and that its emitter-base path is connected in parallel with the emitter-collector path of the first transistor (F i g. 4). 4. Limiter according to claim 2 or 3, characterized in that the base of the second transistor (11) is connected to the collector of the first transistor (6) via a resistor (12) with a negative temperature coefficient, which the working point shifts of the second transistor due to temperature fluctuations this transistor, the first transistor and the parallel resistor or the resistors of the cascade of voltage dividers counteracts. Considered publications: German Auslegeschriften Nos. 1051916, 1052 529, 1058 575; Karl S teime 1, “Electronic feeders, Franzis-Verlag, Munich, (1957) p. 103; Funk (1940), 3, p. 47; ATM, October 1951, J 062-21, T 111; ATM, September 1959, Z 40-2, p. 194; Bull. SEV 49 (1958), p.1083; Electronics, June 20, 1958, p.75.