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Gleichrichtergerät Die Erfindung bezieht sich auf ein Gleichrichtergerät
mit stabilisierter Ausgangsgleichspannung unter Verwendung eines von der Regelabweichung
über ein Steuerelement gesteuerten Längswiderstandes im Gleichstromkreis, mit einem
aus der Reihenschaltung eines ohmschen Widerstandes und eines Konstantspannungselementes
bestehenden Vergleichsspannungsteiler zwischen den Ausgangspolen und mit einer Schaltungsanordnung
zur elektronischen Sicherung des Gerätes bei Überschreiten des höchstzulässigen
Ausgangsstromes.
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Die Sicherung von Gleichrichtergeräten mit einem Gleichrichterteil
und einem Regelnetzwerk bei überschreiten des höchstzulässigen Ausgangs- bzw. Belastungsstromes
mittels einer einfachen Feinsicherung ist meist nicht brauchbar, da eine solche
Feinsicherung für eine Sicherung der empfindlichen Bauteile des Regelnetzwerkes,
insbesondere bei Verwendung von Transistoren, viel zu träge ist. Es ist daher bei
einem bekannten Gleichrichtergerät bereits eine sogenannte elektronische Sicherung
verwendet worden. Diese bekannte Sicherungsschaltungsanordnung, die eine bistabile
Kippschaltung enthält, weist jedoch einen erheblichen Schaltungsaufwand auf, da
sie bereits allein drei Transistoren enthält.
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Die bekannte Schaltung benötigt nämlich ein zusätzliches Verstärkungsglied
in Gestalt eines Transistors mit den zugehörigen zusätzlichen Schaltungselementen.
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Schließlich ist es bei einem derartigen Gleichrichtergerät bekannt,
eine Transistorbetriebsspannung an dem Mittelpunkt eines zwischen dem Gleichrichterteil
und dem Regelnetzwerk an die Gleichspannung gelegten und aus der Reihenschaltung
eines ohmschen Widerstandes mit einem Konstantspannungselement bestehenden Spannungsteilers
abzunehmen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile
der bekannten Schaltungsanordnungen ein Gleichrichtergerät der eingangs genannten
Art mit einer einfacheren, unter geringerem Schaltungsaufwand zu erstellenden elektronischen
Sicherung zu schaffen. Erreicht wird dies nach der Erfindung dadurch, daß der Ausgang
der Schaltungsanordnung zur elektronischen Sicherung des Gerätes, die in an sich
bekannter Weise aus zwei zu einer bistabilen Kippschaltung zusammengeschalteten
Transistoren besteht, wobei deren Betriebsspannung von einem in Reihe mit einem
ohmschen Widerstand zwischen dem Gleichrichterteil und dem gesteuerten Längswiderstand
an die Gleichspannung geschalteten Konstantspannungselement abgenommen wird, zu
dem Konstantspannungselement des Vergleichsspannungsteilers parallel geschaltet
ist. Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß die elektronische Sicherung nur zwei
Transistoren enthält. Es ergibt sich ein Mindestmaß an Schaltungsaufwand.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird der Kippschaltung eine
der Gleichspannung am Ausgang des Gleichrichterteiles überlagerte Restwechselspannung
über einen Kondensator zugeführt, derart, daß eine sich mit steigenderEingangswechselspannung
an sich ergebende Änderung des Abschaltstromes kompensiert wird.
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Es ist bereits bei einer Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung
und Strombegrenzung bei transduktorgeregelten Gleichrichteranordnungen mittels einer
Transistor-Gegentaktschaltung, bei der zur Erzeugung einer konstanten Vergleichsspannung
eine Zenerdiode dient, vorgeschlagen worden, zu der Zenerdiode die Emitter-Kollektor-Strecke
eines Transistors parallel zu schalten, der von einer von dem Verbraucherstrom abgeleiteten
Gleichspannung gesteuert wird. Es soll dadurch der in der Schaltungsanordnung fließende
Strom stets unterhalb eines Höchstwertes gehalten werden. Sowohl von der Gattung
als auch von Aufgabe, Lösung und Wirkung her bestehen somit grundsätzliche Unterschiede
gegenüber der Erfindung, die eine elektronische Sicherung und damit eine Abschaltung
des von einem Gleichrichtergerät gelieferten Stromes zur Aufgabe hat.
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In der Zeichnung ist das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der
Erfindung dargestellt.
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Die von einem nicht dargestellten Transformator transformierte Wechselspannung
wird über die
Klemmen a und b dem Gleichrichterteil
1 zugeführt. Die vom Gleichrichterteil erzeugte Gleichspannung, die höher
ist als die stabilisierte Ausgangsspannung, wird dem Regelnetzwerk zugeleitet. Das
Regelnetzwerk besteht aus einem schematisch dargestellten gesteuerten Widerstand
RL im Längszweig, aus einem Vergleichsspannungsteiler und einem auf den gesteuerten
Widerstand einwirkenden Steuerelement. Das Steuerelement ist in der Zeichnung durch
den Transistor T1 dargestellt, dessen steuernde Verbindung mit dem Widerstand RL
durch eine gestrichelte Linie schematisch angedeutet ist. Steuernde Verbindung und
gesteuerter Widerstand RL können in bekannter Weise ausgeführt sein.
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Der Vergleichsspannungsteiler besteht aus der Reihenschaltung eines
ohmschen Widerstandes R 2 mit einem Konstantspannungselement Z2, z. B. einer Zenerdiode
oder Neumannzelle, und ist zwischen den Ausgangspolen des Regelnetzwerkes eingeschaltet.
Der als Steuerelement dienende Transistor T1 ist mit seinem Emitter am Verbindungspunkt
von R 2 und Z2 angeschlossen und erhält so seine Vergleichsspannung. Parallel zum
Vergleichsspannungsteiler ist ein weiterer Spannungsteiler aus den ohmschen Widerständen
R 3 und R 4 eingeschaltet. Der Verbindungspunkt von R 3 und R 4 ist mit der Basis
des Transistors T1 verbunden, der dadurch seine Regelspannung erhält.
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Die Ausgangsklemmen des Gleichstromspeisegerätes, an denen die stabilisierte
Gleichspannung entnommen wird, sind mit c und d bezeichnet. In den unteren zur Klemme
d führenden Längszweig ist ein vorzugsweise als Feinsicherung ausgebildeter sehr
niederohmiger ohmscher Widerstand R 11 eingeschaltet.
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Die die elektronische Sicherung bildende Schaltungsanordnung ist in
folgender Weise aufgebaut. Die beiden Transistoren T 2 und T 3 sind
in an sich bekannter Weise mittels der Widerstände R 6, R 7 und R 8 zu einer gleichstromgekoppelten
bistabilen Kippschaltung zusammengeschaltet. Die Emitter der Transistoren sind vor
dem Widerstand R 11 mit der unteren Ausgangsleitung des Speisegerätes verbunden.
Die Betriebsspannung für die beiden Transistoren T2 und T3 wird über die Kollektorwiderstände
R5 und R 9 zugeführt. Die Anschlußstellen für die Betriebsspannungen sind über die
Leitung 2 mit dem Verbindungspunkt des ohmschen Widerstandes R 1
und des Konstantspannungselementes
Z 1, z. B. einer Zenerdiode, verbunden, die eine Reihenschaltung bilden und als
Spannungsteiler zwischen dem Gleichrichterteil 1 und dem Regelnetzwerk an die Gleichspannung
gelegt sind.
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Das eine Ende des Widerstandes R 11 ist mit dem Emitter des Transistors
T3 verbunden, das andere Ende über einen Widerstand R10 an die Basis von T3 angeschlossen.
Der Schaltausgang 3 der Kippschaltung ist mit dem Verbindungspunkt der den Vergleichsspannungsteiler
bildenden Schaltelemente, des Widerstandes R 2 und des Konstantspannungselementes
Z2 verbunden.
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Die Wirkungsweise der elektronischen Sicherung ist folgende: Im normalen
Betriebszustand des Speisegerätes befindet sich der Transistor T2 in leitendem Zustand,
während der Transistor T3 gesperrt ist. In diesem Zustand ist dem Konstantspannungselement
Z2 ein sehr hoher Widerstand parallel geschaltet, der die Vergleichsspannung an
Z2 nicht beeinflußt. Wird der höchstzulässige Ausgangsstrom des Gerätes überschritten,
so wird auf Grund des erhöhten Spannungsabfalls am Widerstand R 11 die Kippschaltung
über die Basis des Transistors T3 in ihren zweiten Zustand übergeführt, in dem
T 3 leitet und T 2 gesperrt ist. Dann liegt parallel zum Konstantspannungselement
Z2 ein derartig niedriger Widerstand, daß die Vergleichsspannung zusammenbricht
und damit so auf das Steuerelement T1 einwirkt, daß der gesteuerte Längswiderstand
RL nahezu gesperrt ist.
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Infolge der gewählten einfachen Stabilisierung der Betriebsspannung
für die elektronische Sicherung ist diese in gewissem Maß von der Höhe der dem Gerät
zugeführten Netzwechselspannung abhängig. Dies wirkt sich unmittelbar auf die Höhe
des Abschaltstromes für die Kippschaltung aus. Diese Einwirkung läßt sich dadurch
weitgehend kompensieren, daß eine von der Netzspannung abgeleitete Spannung in geeigneter
Weise der Kippstufe zugeführt wird. So kann z. B. die der Gleichspannung am Ausgang
des Gleichrichterteiles 1 überlagerte Restwechselspannung über einen Kondensator
der vom Laststrom abgeleiteten Gleichspannung, die die Kippstufe steuert, überlagert
werden und dadurch der Ansprechstrom der Kippschaltung von der Höhe der Netzwechselspannung
weitgehend unabhängig gemacht werden.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine
dritte Ausführungsform dieser Kompensation angegeben. Dabei wird die Restwechselspannung
am Ausgang des Gleichrichterteiles über den Kondensator C der Basis des im normalen
Betriebszustand leitenden Transistors T2 zugeführt. Dadurch wird die Verstärkung
dieses Transistors ausgenutzt, so daß am nichtleitenden Transistor T3, an dem auch
die vom Ausgangsstrom abgeleitete Gleichspannung liegt, eine wesentlich größere
Wechselspannung zur Wirkung kommt.