DE1513501C - Gleichstrom-Siebschaltungsanordnung mit Transistoren - Google Patents

Description

Tiefpaß-Siebglieder, die als Spannungsteilerschaltung mit einer Induktivität oder einem ohmschen Widerstand im Hauptstromkreis und einer Kapazität in einem Querzweig bekannt sind, haben den Nachteil, daß sie bei großen Gleichströmen und hohen Siebfaktoren einen großen Aufwand erfordern und auch räumlich sehr aufwendig sind.

Es ist bereits eine mit einem i?C-Spannungsteiler arbeitende elektronische Siebschaltung bekannt, bei der die am ohmschen Widerstand abfallende, der ungesiebten Gleichspannung überlagerte Wechselspannung einen Stelltransistor aussteuert, dessen KoI-lektor-Emitter-Strecke im Hauptstromkreis der Siebschaltung liegt. Eine derartige bekannte Schaltung ist in F i g. 1 dargestellt. Den Siebfaktor dieser Schaltung bestimmen der Widerstand R und der Kondensator C. Der Widerstand R liefert auch den Basisstrom für den Stelltransistor Ts. Da der erforderliche Basisstrom von der Belastung der Stromverstärkung und der Temperatur abhängt, kann er mit dem ohmschen Widerstand R nicht in allen Fällen den Betriebsverhältnissen angepaßt werden. Dieser Nachteil der Schaltung, der ihre praktische Anwendung erheblich einschränkt, wird mit geringem Mehraufwand durch eine Schaltung vermieden, die gemäß der Erfindung darin besteht, daß ein den Siebfaktor der Schaltung bestimmender Spannungsteiler aus einer Reihenschaltung einer Konstantspannungsquelle, z. B. einer Z-Diode, mit einer Siebdrossel und einem Kondensator besteht und daß die Reihenschaltung aus Konstantspannungsquelle und Siebdrossel im Steuerkreis des mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke im Hauptstromkreis liegenden Stelltransistors angeordnet ist. Den Siebfaktor bestimmen Drossel und Kondensator, wobei die Drossel nur noch den Basisstrom des Transistors führt. Durch die konstante Gleichspannung im Steuerkreis ist der Arbeitspunkt des Stelltransistors festgelegt. Ist die Siebdrossel so bemessen, daß der ohmsche Spannungsabfall an ihr vernachlässigbar klein ist, dann verursachen auch Basisstromänderungen kein Verschieben des Transistor-Arbeitspunktes und damit keine Änderungen der Ausgangsspannung. Die Siebschaltungsanordnung ist somit weitgehend lastunabhängig.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der Strom, der für die Größe der Siebmittel maßgebend ist, dadurch weiter vermindert werden, daß dem Stelltransistor im Hauptstromkreis ein mit diesem in Verbund geschalteter Transistor vorgeschaltet ist.

Da aber infolge der angestrebten geringen Lastabhängigkeit die Überlastung des Stelltransistors zu seiner Zerstörung führen kann, ist es zweckmäßig, die Transistor-Siebschaltungsanordnung mit einer entsprechenden Schaltungseinrichtung zu versehen. Zu diesem Zweck wird der Steuerelektrode des Stelltransistors bei Überstrom über die Emitter-Kollektor-Strecke eines in Abhängigkeit vom Spannungsabfall an einem vom Laststrom durchflossenen Längswiderstand gesteuerten Schalttransistors ein den Stelltransistor in die Sättigung steuernder Basisstrom zugeführt. Der Stelltransistor wird durch diese Schaltung bei Überstrom bis zur Restspannung durchgesteuert, wodurch die Verlustleistung im Stelltransistor klein gehalten wird. Der Strom muß an anderer Stelle des Gerätes begrenzt werden. :

Eine andere Lösung besteht darin, der Basis- j Emitter-Strecke des Stelltransistors die Kollektor-Emitter-Strecke eines Schalttransistors parallel zu schalten. Sobald der Schalttransistor in Abhängigkeit j von einer an einem in der Ausgangsleitung liegenden ! Widerstand abfallenden Spannung leitend gesteuert wird, begrenzt die Schaltung den Ausgangsstrom.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der F i g. 2 bis 5 näher erläutert.

Die Eingänge der Schaltungen, an welchen die ungesiebte Gleichspannung zugeführt wird, sowie die Siebschaltungsausgänge sind in allen Figuren einheitlich mit E bzw. A bezeichnet. Ebenso sind die in allen Schaltungen wiederkehrenden Schaltelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Siebschaltung nach F i g. 2 unterscheidet sich von der bekannten Schaltung nach F i g. 1 darin, daß im Kollektor-Basiskreis des Stelltransistors Ts an Stelle eines ohmschen Widerstandes R eine Reihen- , schaltung aus einer Z-Diode D und einer Siebdrossel ι Dr eingeschaltet ist. An Stelle der Z-Diode können auch andere Schaltmittel verwendet werden, die ge- ; eignet sind, eine konstante Spannung zu erzeugen. Der zweiteTeil des Spannungsteilers der Siebschaltung wird durch den Kondensator C gebildet. Die von der ι Z-Diode vorgegebene konstante Basisspannung bestimmt den Arbeitspunkt des Transistors. Die an der

Drosselspule abfallende Wechselspannung steuert den Transistor mehr oder weniger stark aus, wodurch die Ausgangsspannung auf einem konstanten Wert gehalten wird.

Eine weitere Verringerung der Siebmittel ist bei Verwendung einer Schaltung nach F i g. 3 möglich. Durch den Transistor TsI, der mit dem Stelltransistor Ts in Verbund geschaltet ist, wird der Drosselstrom nochmals um den Verstärkungsfaktor des Transistors TsI gegenüber der Schaltung nach Fig. 2 verringert. Um sicheres Arbeiten der Z-DiodeD zu gewährleisten, ist der Widerstand R1 vorgesehen. Die Z-Diode D und die Siebdrossel Dr liegen jetzt im Steuerkreis des Verbundtransistors Ts 1, während dessen Kollektor-Emitter-Strecke im Steuerkreis des Stelltransistors Ts liegt. Der Drosselstrom läßt sich durch Verwendung eines zweiten Verbundtransistors verringern.

In den F i g. 4 und 5 sind zwei Schaltungen zum Schutz des Stelltransistors Ts gegen Überlastung wiedergegeben, da dieser wegen der Konstantspannungsquelle im Steuerkreis besonders gefährdet ist.

Die Schaltung nach F i g. 4 enthält einen als Schalter wirkenden npn-Transistor Ts 2, der sich bei Überstrom als niederohmiger Parallelwiderstand zur Reihenschaltung aus Z-Diode D und Siebdrossel Dr parallel schaltet und den Stelltransistor Ts so weit durchsteuert, daß nur noch die Restspannung an der Kollektor-Emitter-Strecke liegt. Die Steuerspannung für den Transistor Ts 2 wird an einem im Hauptstromkreis der Siebschaltungsanordnung liegenden, möglichst niederohmigen Widerstand R 4 gewonnen. Sobald der Spannungsabfall bei Überstrom die durch die Diode D1 erzeugte Schwellenspannung und die des Transistors übersteigt, wird der Transistor Ts2 leitend. Der maximal zulässige Kurzschlußstrom muß durch eine vorgeschaltete Sicherung überwacht werden.

In der Siebschaltungsanordnung nach F i g. 5 wird der Ausgangsstrom begrenzt, wenn bei Überstrom der Schalttransistor Ts 3 die Basis-Emitter-Strecke des Stelltransistors Ts überbrückt. Die am Widerstand jR 5, der vom Laststrom durchflossen wird, abfallende Spannung steuert den Transistor Ts 3 bei Überstrom leitend. Die Schaltschwelle ist mittels des Spannungsteilers R 6, R 7 einstellbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Gleichstrom-Siebschaltungsanordnung mit Transistoren, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Siebfaktor der Schaltung bestimmenderSpannungsteiler aus einerReihenschaltung einer Konstantspannungsquelle, z. B. einer Z-Diode, mit einer Siebdrossel und einem Kondensator besteht und daß die Reihenschaltung aus Konstant-Spannungsquelle und Siebdrossel im Steuerkreis des mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke im Hauptstromkreis liegenden Stelltransistors angeordnet ist (F i g. 2).

2. Siebschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stelltransistor im Hauptstromkreis ein mit diesem in Verbund geschalteter Transistor vorgeschaltet ist, in dessen Steuerkreis die Reihenschaltung aus Konstantspannungsquelle und Siebdrossel angeordnet ist (Fig. 3).

3. Siebschaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerelektrode des Stelltransistors bei Überstrom über die Emitter-Kollektor-Strecke eines in Abhängigkeit vom Spannungsabfall an einem vom Laststrom durchflossenen Längswiderstand gesteuerten Schalttransistors ein den Stelltransistor in die Sättigung steuernder Basisstrom zugeführt ist (F ig. 4). "

4. Siebschaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis-Emitter-Strecke des in Abhängigkeit vom Spannungsabfall an einem vom Laststrom durchflossenen Längswiderstand gesteuerten Stelltransistors die Kollektor-Emitter-Strecke eines Schalttransistors parallel geschaltet ist (Fig. 5).