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t'2ransistorierte Regelschaltung zur Erzielung einer IU-Eennlinie
bei nicht linearen Verbrauchern" Es ist bekannt, eine entladene Batterie nach einer
IU-Kennlinie zu laden, wobei die Batterie zunächst mit konstantem Strom bis auf
eine bestimmte Ladespannung nach einer I-Kennlinie geladen und anschließend bei
abnehmendem Strom unter konstanter Spannung nach einer U-Eennlinie weitergeladen
wird. Zur Erzielung einer IU-Eennlinie werden Regelschaltungen, bestehend aus einem
gesteuerten Gleichrichter als Stellglied für Strom und Spannung, einer Einrichtung
zur Erfassung des Stromes und der Spannung, einem Sollwertgeber, einer Soll-Istwert-Vergleichseinrichtung,
einem Regelverstärker und einem Steuergerät, das den gesteuerten Gleichrichter steuert,
verwendet. Die Erfassung des Strom-und Spannungsistwertes erfolgt durch Gleichspannungen,
die der Istspannung und dem Iststrom proportional sind. Diese Gleichspannungen werden
z.B. gesondert dem Soll-Istwertvergleich zugeführt.
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Es ist ferner bekannt, diese Gleichspannungen über eine Istwertablöseschaltung
mit einer Soll Spannung zu vergleichen und mit der dabei sich ergebenden Regelabweichung
den Regelverstärker
zu steuern. Bei einer Istwertablöseschaltung
zur Erzielung einer IU-Kennlinie sind die Gleichspannungen über je eine Diode parallelgeschaltet.
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Weiter ist bekannt, daß eine temperaturstabile Sollspannung mit Hilfe
einer Z-Diode und der Steuerstrecke eines Transistors, die mit zueinander entgegengesetzten
Polungen in Reihe geschaltet sind, erzeugt werden kann.
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Die Stellglieder der bekannten Regelschaltungen in Ladegeräten sind
wie erwähnt gesteuerte Gleichrichter, z. B. Thyristoren, die eine hohe Leistungsverstärkung
ermöglichen und dazu geeignet sind, große Ströme und Spannungen zu verstellen.
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Es wird dafür in diesen Regelschaltungen, wie ebenfalls bereits erwähnt,
ein Steuergerät benötigt, das in Abhängigkeit von der Regelabweichung die Phasenlage
der Zündimpulse für die Thyristorstellglieder verändert.
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Die Erfindung betrifft nun eine Regelschaltung zur Erzielung einer
IU-Eennlinie bei nicht linearen Verbrauchern, mit der ebenfalls Gleichspannungen,
die der zu regelnden Spannung (Istspannung) und dem zu regelnden Strom (Iststrom)
proportional sind, über eine Istwertablöseschaltung (Ablösegatter) mit einem aus
einer Z-Diode und der Steuerstrecke eines Transistors gebildeten Sollwert in bekannter
Weise verglichen werden, bei welcher jedoch Transistoren als Stellglieder verwendet
sind und die aüs dem Soll-Istwertvergleich sich ergebende Regelabweichung über einen
Regeiverstärker die Stellglieder steuert, so daß keine zusätzliche Steuereinrichtung,
z.B. Steuergerät, benötigt wird.
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Die Regelschaltung gem. der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die. Iststromproportionale Gleichspannung mit Hilfe eines vom Iststrom durchflossenen
Verstellwiderstandes und die istspannungsproportionale Gleichspannung mit Hilfe
eines von einem mittels eines ersten Verstelltransistors gesteuerten Gleichstrom
durchflossenen Verstellwiderstandes vorgegeben wird, daß ferner der Regelverstärker
auf einen den Iststrom steuernden-zweiten Verstelltransistor im Sinne der Verringerung
der Regelabweichung einwirkt und die Spannung am Verbraucher (Istspannung) über
eine in Sperrichtung gepolte Haibleiterdiode auf den ersten Verstelltransistor,
dem ein Emitterwiderstand zugeordnet ist, steuernd einwirkt.
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Die Figur zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Regelschaltung
mit einstufigem Verstärker, die zur Erzielung einer Iu-Eennzinie bei der Steuerstrecke
eines Ehyristors ausgelegt ist. Hierbei ist die Steuerstrecke des Thyristors der
Verbraucher, in den die Regelschaltung z. B.
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bei einer Spannung bis 3 V (Steuerspannung des Thyristors) einen-konstanten
Strom von 50 mA (Steuerstrom des Thyristors) einspeist oder bei einer konstanten
Steuerspannung von 3 V einen Steuerstrom bis zu 50 mA einspeist. Es wird hiermit
zugleich ein Beispiel für eine meß- und prüftechnische Anwendung der Regelschaltung
gemäß der Erfindung erläutert.
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Der prüftechnische Zweck der Schaltung besteht darin, bei einer Serie
von Thyristoren diejenigen Thyristoren zu ermitteln, die. zum Zünden entweder einen
größeren Steuerstrom als 50 mA oder eine höhere Steuerspannung als 3 V benötigen.
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Die Regelschaltung enthält einen Spannungsstabilisator 1 und zwei
Stromkreise 2 und 3, die zusammen an eine gemeinsame Strosquelle mit beispielsweise
18 V Versorgungsgleichspannung angeschlossen sind. In diesen Stromkreisen liegen
je ein Verstellwiderstand
21, 31 und ein Verstelltransistor 22,
32 vom npn-Typ. Im Stromkreis 3 ist dem Verstelltransistor 32 der Verbraucher P
nachgeschaltet und es fließt der Verbraucherstrom (Iststrom). Am Verstellwiderstand
31 wird eine iststromproportionale Gleichspannung erzeugt. Die Verbraucherspannung
(Istspannung) wirkt über eine Halbleiterdiode 23 auf die Basis des Verstelltransistors
22 ein, die über einen hochohmigen Basiswiderstand 24 an den positiven Pol der Versorgungsspannung
angeschlossen ist.
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Die Diode 23 ist entgegengesetzt zum Emitter des Transistors 22 gepolt.
In bekannter Weise kann dadurch der Transistor 22 unabhängig von Temperatureinflüssen
gesteuert werden. Dem Transistor ist ein Emitterwiderstand 25 zugeordnet. Plit dieser
Schaltungsanordnung wird erreicht, daß der im Transistor 22 fließende Gleichstrom
der Istspannung proportional, und daß infolgedessen auch die am Verstellwiderstand
21 entstehende Gleichapannung der Istspannung proportional ist.
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Der Spannungsstabilisator 1 ist eine Reihenschaltung mit einer Z-Diode
11 und einem Widerstand 12. Aus dieser Z-Diode und der Steuerstrecke eines Transistors
42 wird in bekannter Weise eine Sollgleichspannung von beispielsweise 8 V gebildet,
mit der die iststrom- und diw istspannungsproportionale Gleichspannung verglichen
werden. Dieser Soll-Istwertvergleich erfolgt mit Hilfe eines Istwertablösegatters
4, durch das die beiden Gleichspannungen über je eine Ablösediode parallelgeschaltet
und über einen Vorwiderstand 41 mit der Basis des Transistors 42 verbunden sind.
Der Transistor 42 wird von einem Steuerstrom in Abhängigkeit von der Differenz (Regelabweichung)
aus der Jeweils größeren Gleichspannung und der Sollgleichspannung
gesteuert.
Die Verstellwiderstände 21 und 31 sind dabei so einzustellen, daß bei einem Verbraucherstrom
von 50 ii (Steuerstrom des gepriiften Thyristors T) und bei einer Verbraucherspannung
von 3 V (Steuerspannung des Thyristors T) entsprechend dem gewählten Beispiel die
istwertproportionalen Gleichapannungen die Größe der Sollgleichspannung haben.
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Nimmt z. B. bei einer Steuerspannung kleiner als 3 V die Steuerstrecke
des Thyristors T einen Steuerstrom größer als 50 mA auf, so ist auch die Gleichspannung
am Widerstand 31 entsprechend größer als die am Widerstand 21. In diesem Falle wird
der Transistor 42 in Abhängigkeit vom Verbraucheriststrom gesteuert. Sein Kollektorstrom
fließt über den Widerstand 51 und steuert einen Transistor 52, der die Regelverstärkerstufe
der Schaltung bildet. Dieser Transistor ist zu der aus den zwei Basiswiderständen
34, 35, der Steuerstrecke des Verstelltransistors 32 und dem Verbraucher P bestehenden
Reihenschaltung parallelgeschaltet, so daß der Verbraucherstrom in Funktion vom
Kollektorstrom des Transistors 52 verändert wird. Der Verbraucherstrom wird dadurch
im Sinne der Konstantregelung auf den mittels des Verstellwideratandes 31 vorgegebenen
Sollwert 50 mi verstellt.
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Ist der Verbraucher hingegen ein Thyristor, der bei einem Steuerstrom
kleiner als ! mA eine Steuerspannung größer als 3 V benötigt, so wird der Steuertransistor
42 in Abhängigkeit von der Verbraucherspannung gesteuert. Dabei wird mit Rufe der
Verstärkerstufe ebenfalls der Verstelltransistor 32 im Sinne der Konstantregelung
auf den mittels des Verstellwiderstandes 21 vorgegebenen Sollwert 3 V beeinflußt
und zwar in der Richtung des Sperrzustandes
gesteuert, eo daß die
Verbraucherspannung abnimmt und dabei den Kollektorstrom des Verstelltransistors
22 verringert.
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In der Schaltung ist ferner im Kollektrostromkreis des Transistors
52 und zugleich im Basisstromkreis des Verstelltransistors 32 ein Begrenzungswiderstand
33 und zwischen der Verbindung der Basiswiderstände 34 und 35 und dem negativen
Pol der Versorgwngaspannung ein Dämpfungskondensator 36 vorgesehen Die Regel schaltung
gem. der Erfindung ist vielseitig verwendbar, so 1. B. auch für das Iaden mehrerer
Batterie zellen, die nur einen der Strombelastbarkeit des Verstelltransistor 32
entsprechenden Anfangsladestrom erfordern.
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Je nach Größe des konstant zu regelnden Verbraucherstromes kann der
Transistor 32 über einen (z.B. 32') oder mehrere zusätzliche Transistoren, die mit
dem Transistor 32 eine Kaskadenanordnung bilden, angesteuert werden. Es können ferner
auch zwei oder mehrere parallelgeschaltete Verstelltransistoren 32 vorgesehen werden,
die über ebenfalls parallelgeschaltete Basisstrompfade angesteuert sind.
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6. Bl. Beschreibung 1 Patentanspruch 1 Bl. Zeichnung