DE1763031B2 - Schaltungsanordnung zur Speisung eines Verbrauchers mit konstantem Strom - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Speisung eines Verbrauchers mit konstantem Strom mit einem eisten Transistor, dessen Kollektor mit einer Verbraucherklemme und dessen Emitter über einen veränderlichen Widerstand mit einer Spannungsquelle verbunden ist.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der USA.-Patentschrift 2 978 630 bekannt und arbeitet ebenso wie viele andere herkömmliche Konstanthalter nach dem Prinzip der Serienregelung. Dabei beeinflußt der Spannungsabfall am veränderlichen Widerstand die Vorspannung des mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke in Reihe zum Verbraucher liegenden Transistors derart, daß einsetzende Schwankungen des Verbraucherstroms sofort kompensiert werden. Durch Variation des veränderlichen Widerstands läßt sich zwar die konstant zu haltende Größe des Verbraucherstroms verändern, jed >ch ist es nicht möglich, die Polarität des Verbraucherstroms umzukehren.

Es gibt jedoch Anwendungsfällc für Konstantstromschaltungen, bei denen eine wahlweise Einstellung nicht nur der Amplitude, sondern auch uer Polarität des gelieferten Stroms erwünscht ist. Ein solcher Fall ist beispielsweise die Versorgung der verschiedenen Elektroden und Spulen bestimmter Fernsehauf nahnK röhren mit konstantem Strom. Hierbei wäre es besonders wirtschaftlich, wenn die verschiedenen Konstantstromquellen. die Ström*, unterschiedlicher Polarität liefern sollen, jeweils in der gleichen Weise ausgestaltet wären und sich die benötigte Amplitude und Polarität jeweils durch Verstellung einiaer weniser Schaltkreiselemente sewinnen ließe.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eiiv Schaltungsanordnung zur Speisung eines Verbrauchers mit konstantem Strom zu schaffen, bei welcher neben der Amplitude auch die Polaruät diesem Stroms wahlweise eingestellt werden kann. Bei einer Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein zweiter Transistor von gegenüber dein ersten Transistor entgegengesetztem Leitungstyp mit seinem Kollektor an die gleiche Verbraucherklemme und mit seinem Emitter über einen zweiten veränderlichen Widerstand an eine zweite Spannungsquellc angeschlossen ist, die gegenüber der ersten Spannungsquelle entgegengesetzte Polarität bezüglich des gleichen Bezugspotentials hat, daß ferner die Basen der beiden Transistoren über eine ihre Vorspannungen liefernde Schaltung mit den beiden Spannungsqueilen verbunden sind und daß die beiden veränderlichen Widerstände zur Festlegung der Größe und Polarität des in die Verbraucherklemme fließenden Konstantstroms in synchroner Weise gegensinnig veränderbar sind.

Im Gegensatz zu den erwähnten bekannten Konstanthaltern ermöglicht die erfind;.ngsgemäße Schaltungsanordnung auch eine Änderung der Polarität des konstant zu haltenden Stroms einfach durch synchrone Verstellung der veränderlichen Widerstände. Aus der USA.-Patentschrift 3 078 379 ist es an sich bekannt, zur Polaritätsumkehr eines Verbraucherstroms Transistoren entgegengesetzten Leitungstyps zu verwenden. Bei der bekannten Schaltung sind zwei solche Transistorpaare vorgesehen, die praktisch nur die Schaltfunktion eines mechanischen Polaritätswenders nachahmen, d. h. je nach ihrem Schaltzustand Strom aus einer einzigen Speisequelle in. der einen oder anderen Richtung durch einen Verbraucher leiten. Die Transistoren erfüllen dabei jedoch keine Regelfunktion, d. h., sie tragen nicht zur Konstanthaltung des Verbraucherstroms bei.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung enthält die die Vorspannung liefernde Schaltung jeweils eine zwischen die Basis jedes Transistors und die zugehörige Spannungsquelle geschaltete und die Basis-Emitter-Spannung des betreffenden Transistors konstant haltende Z-Diode, womit vorteilhaftenveise die Spannungsschwankungen an den Spannungsquellen kompensiert werden.

Es stellt sich ferner als günstig heraus, wenn die die Vorspannung liefernde Schaltung jeweils eine zwischen die Basis jedes Transistors und die zugehörige Spannungsquclle geschaltete Diode enthält, die einen Spannungsabfall erzeugt, der den Basis-Emitter-Spannungsabfall des betreffenden Transistors kompensiert.

Neben der Lösung der gestellten Aufgabe hat die vorliegende Erfindung noch den besonderen Vorteil, daß weder besonders aufwendige Bauteile noch hohe Spannungen benötigt werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur ein Schaltbild einer erfindunsssemäß ausgebildeten Schaltungsanordnung zeigt.

Die in dir Zeichnung als Ausführungsbcispiei der Erfindung dargestellte Schaltungsanordnung enthält einen PNP-Transistor 11 und einen NPN-Transistor 12. die in Reihe geschaltet und mit ihren Kollcktorelektroden an einen Verbraucher angeschlossen sind, der als Spule 13 dargestellt ist. Die Emitterelektrode des Transistors 11 ist über e nen Festwiderstand 14 und einen einstellbaren Widerstand 15 mit einer eine posit've Spannung bezüglich Masse liefernden Spannungsquelle 16 verbunden. In entsprechender Weise ist die Emitterelektrode des Transistors 12 über einen Festwiderstand 17 und einen einstellbaren Widerstand 18 mit einer eine negative Spannung gegen Masse liefernden Spannungsquelle 19 verbunden. Die entgegengesetzt gepolten Spannungsquellen 16. 19 haben die gleiche Nennspannung. Auch die Festwiderstände 14 und 17 sowie die einstellbaren Widerstände 15 und 18 haben jeweils gleiche Nennwerte. Die verstellbaren Schleifer der Widerstände I^ und 18 sind derart mechanisch gekuppelt, daß sich die Widerstände beim Verstellen gegenläufig um gleiche Beträge ändern. Wenn also der eine Widerstand um einen bestimmten Betrag vergrößert wird, nimmt der andere Widerstand um den gleichen Betrag ab.

Die Basiselektroden der Transistoren 11, 12 sind jeweils über Dioden 21, 22 bzw. 23, 24 mit den Spannungsquellen 16 bzw. 19 verbunden. Außerdem sind die Basiselektroden der Transistoren an entgegengese^te Enden eines Widerstandes 25 angeschlossen. Der von den Spannungsquellen 16, 19 durch den Widerstand 25 und die Dioden 21 bis 24 fließende Strom erzeugt an den Basiselektroden der Transistoren 11, 12 die für den Betrieb der Transistoren erforderlichen Vorspannungen.

Große und Polarität des die Spule 13 durchfließenden Stromes wird durch gleichzeitiges Verstellen der Widerstände 15. 18 eingestellt. Beim Verstellen der Widerstände ändert sich nicht nur die Große der Spannung bis zur Ausgangsklemme 26. sondern auch die Größe dieser Spannung bezüglich eines Bezugspotentials, ζ. B. Masse. Die Impedanz der Stromquelle an der Ausgangsklemme 26 ist hoch, da der Ausgangsstrom von den Kollektorelektrodeu der Transistoren 11 und 12 geliefert wird. Bei der dargestellten Schaltungsanordnung liegt diese Impedanz in

ίο der Größenordnung von 80 bis lQOkOhm. Wenn sich also der Wider··'and der Spule 13 während des Betriebes infolge von Temperaturschvvankungen ändert, bleibt der Spulenstrom wegen der hohen Impedanz der Stromquelle an der Ausgangsklemme 26 trotzdem praktisch konstant.

Der die Spule 13 durchfließende Strom wird außerdem durch Z-Dioden 21 und 24 in den Basis-Emitter-Kreisen der Transistoren 11. 12 gegen Schwankungen der von den Spannungsquellen 16. 19 gelieferten Speisespannung. ; stabilisiert. Jede Änderung in der einen oder anderen Spannungsquelle verursacht dieselben Änderungen an sowohl der Emitter- als auch der Basiselektrode jedes Transistors, so daß bei jeder Einstellung der verstellbaren Wider-Stände 15, 18 ein konstanter Emitter-Kollektorstrom in den Transistoren gewährleistet ist. Die in die Basis-Emitter-Kreise der Transistoren eingeschalteten Dioden 22 und 23 haben die Aufgabe, die relativ kleinen Basis-Emitter-Spannungen der Transistoren zu kompensieren.

Die in das Schaltbild eingetragenen Schaltungsparameter zeigen, daß die vorliegende Schaltungsanordnung eine Quelle für einen im wesentlichen konstanten Strom darstellt, die weder besonders aufwendige Bauteile noch hohe Spannungen benötigen. Die Schaltung arbeitet auch dann einwandfrei, wenn der durch die Spule 13 dargestellte Verbra -.eher und oder die vom Spulenstrom durchflossenen Schaltungskomponenten Einflüssen, wie Temperaturschwankungen.

ausgesetzt werden, die eine Änderung des Widerstandes im Verbraucherkreis zur Folge haben. In der Praxis hängt die Stabilität des Verbraucherstromes nur von der Stabilität der Widerstände 14, 15, 17 und 18 in den Emitterkreisen der Transistoren 11. 12 ab.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Speisung eines Verbrauchers mit konstantem Strom mit einem ersten Transistor, dessen Kollektor mit einer Verbraucherklemme und dessen Emitter über einen veränderlichen Widerstand mit einer Spannungsquelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Transistor (12) von gegenüber dem ersten Transistor (11) entgegengesetztem Leitungstyp mit seinem Kollektor an die gleiche Verbraucherklemme (26) und mit seinem Emitter über einen zweiten veränderlichen Widerstand (18) an eine zweite Spannungsquelle (19) angeschlossen ist. die gegenüber der ersten Spannungsquelle (19) entgegengesetzte Polarität bezüglich des gleichen Bezugspotentials hat, daß ferner die Prsen der beiden Transistoren über eine ihre Vorspannungen liefernde Schaltung (21. 22. 25. 23. 24) mit den beiden Spannunesqueüen verbunden sind und daß die beiden veränderlichen Widerstände zur Festlegung der Größe und Polarität des in die Verbraucherklemme fließenden Kon--tantstroms in synchroner Weise gegen- -5 sinnig veränderbar sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Vorspannungen liefernde Schaltung zur Kompensation von Spannungssch. ankungen an den Spannungsquellen jeweils eine zwischen die Basis jedes Transistors (11, 12) und die zugehörige Spannungsquelle (16, 19) geschaltete un ' die Basis-Emitter-Spannung des betreffenden Transistors konstant haltende Z-Diode (21, 24) enthält.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die die Vuispannung liefernde Schaltung jeweils eine zwischen die Basis jede? Transistors (11. 12) und die zugehörige Spannungsquelle (16, 19) geschaltete Diode (22, 23) enthält, die einen Spannungsabfali erzeugt, der den Basis-Emitter-Spannungsabfall des betreffenden Transistors kompensiert.