DE1936847A1

DE1936847A1 - Rectifier arrangement for electrical measuring purposes

Info

Publication number: DE1936847A1
Application number: DE19691936847
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl-Ing Spiesberger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-07-19
Filing date: 1969-07-19
Publication date: 1971-03-11

Description

Gleichrichteranordnung für elektrische Meßzwecke Häufig werden, z. B. in der eß- und Fernmeßtechnik, Meßwerte als eingepragte IYechselepannungen dargestellt. So werden in der Starkstrorntechnik oft die I,Ießgrößen über Strom- bzw. Spannungswandler aus den Hochspannungsnetz abgeleitet. Für die Fernübertragung benutzt man Geber, die als Ausgangsgröße Wechsel- oder Gleichgrößen liefern. Ist die Übertragungsstrecke durch Wandl.er abgeriegelt, so ist es nicht möglich, einen eingeprägten Wechselstrom zu übertragen, da die Fernleitungsübertrager als Spannungswandler ausgebildet sind. Es ist vielmehr zweckmäßig, als Übertragungsgröße eine möglichst eingeprägte Spannung zu wählen.Rectifier arrangement for electrical measurement purposes are often, for. B. in eating and telemetry, measured values are shown as impressed alternating voltages. In heavy current technology, for example, the I, Ießvariables are often transferred via current or voltage converters derived from the high voltage network. Encoders are used for remote transmission, which supply alternating or constant quantities as output quantities. Is the transmission link sealed off by transducers, so it is not possible to apply an impressed alternating current to be transmitted, since the long-distance line transformers are designed as voltage converters. Rather, it is expedient to use a voltage that is as impressed as possible as the transfer variable to choose.

Da die meisten Fernmeßgeräte Gleichstrom als Steuergröße erfordern, muß man an Ende der Ubertragungsstrecke die eßgröße gleichrichten. Dabei zeigt es sich, daß zwischen Singangs- und Ausgangsgrößen derartiger Gleichrichteranordzungen wegen der nicht-linearen Charakteristik der Gleichrichter keine Linearität besteht.Since most telemetry devices require direct current as a control variable, you have to rectify the size at the end of the transmission line. It shows that between Singangs- and output variables of such rectifier arrangements there is no linearity because of the non-linear characteristics of the rectifiers.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 092 -193 ist zwar eine Schaltung bekanntgeworden, die eine weitgehende Linearisierung der Gleichrichterkennlinie ermöglicht. Diese Schaltung liefert als Ausgangsgröße eine Spannung, die aufgrund des verwendeten Prinzips nur wenig belastbar und daher für die meisten Anwendungsfälle ungeeignet ist. Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Gleichrichteranordnung zu schaffen, mit deren Ausgangsstron die nachgeschalteten Instrumente oder Verarbeitungsanlagen direkt gespeist werden können.From the German Auslegeschrift 1 092 -193 there is a circuit became known, which is an extensive linearization of the rectifier characteristic enables. This circuit supplies a voltage as an output variable that is due to of the principle used is only slightly resilient and therefore suitable for most applications is unsuitable. In contrast, the present invention is based on the object to create a rectifier arrangement, with the output current of which the downstream Instruments or processing equipment can be fed directly.

iee ufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß parallel zu einem am Ausgang eines Gleichrichters angeschlossenen Lastwiderstand ein Zvieipol mit solcher spannungsabhängiger 'iiderstandscharakteristik angeschlossen ist, daß die Nichtlinearität des Gleichrichters ausgeglichen ist.The object is achieved according to the invention in that parallel a Zvieipol to a load resistor connected to the output of a rectifier is connected with such a voltage-dependent resistance characteristic that the rectifier non-linearity is balanced.

Zweckmäßig besteht der Zweipol aus der Konbination eines spannungsabhängigen Widerstandes mit einem ohmschen Widerstand. In einfachsten Falle sind der spannungsabhängige und der ohmsche Widerstand in Reihe geschaltet. Bei höhercn Anforderungen an die Genauigkeit der Gleichrichter kennen auch kompliziertere Netzwerke eingesetzt werden.The two-pole suitably consists of the combination of a voltage-dependent one Resistor with an ohmic resistor. In the simplest case, they are voltage-dependent and the ohmic resistor connected in series. With higher demands on the Accuracy of rectifiers know even more complicated networks can be used.

Als spannungsabhängiger Widerstand wird vorzugsweise eine Diode verwendet. Leistens ist es günstig, eine Diode zu verwenden, deren Charakteristik gleich derjenigen der Gleichrichterdioden ist.A diode is preferably used as the voltage-dependent resistor. It is best to use a diode whose characteristics are the same as those the rectifier diodes is.

Anhand der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele dargestellt sind, werden im folgenden die Rrfindung sowie weitere Vorteile und Ergänzungen näher beschrieben und erläutert.Based on the drawing, in which the exemplary embodiments are shown, the invention and other advantages and additions are described in more detail below and explained.

Figur 1 zeigt eine bekannte Gleichrichteranordnung in Graetzschaltung.FIG. 1 shows a known rectifier arrangement in a Graetz circuit.

In Figur 2 ist eine neue Gleichrichteranordnung mit Doppelweggleichrichtung und in Figur 3 eine mit Brückengleichrichtung dargestellt.In Figure 2 is a new rectifier arrangement with full-wave rectification and in Figure 3 one with bridge rectification is shown.

In Figur 4 sind die Kennlinien der Gleichrichter nach den Figuren 1, 2 und 3 abgebildet.In Figure 4 are the characteristics of the rectifier according to the figures 1, 2 and 3 shown.

Die Figuren 5 und 6 zeigen spannungsabhänige Widerstandskombinationen.Figures 5 and 6 show voltage-dependent resistance combinations.

In Figur 7 ist das Schaltbild einer abgeänderten Gleichrichteranordnung mit Brückengleichrichtung dargestellt.In Figure 7 is the circuit diagram of a modified rectifier arrangement shown with bridge rectification.

Die Schaltung nach Figur 1 enthält einen Gleichrichter Gli in Brückenschaltung, der die Eingangswechselspannung UE gleichrichtet und an den ein Lastwiderstand RL angeschlossen ist. In Figur 4 ist mit I die Kennlinie eines solchen Gleichrichters abgebildet. Auf der Abszisse in Figur 4 ist die Eingangspannung in Prozent der Nenneingangsspsnnung und auf der Ordinate die relative Abweichung von der linearen kennlinie aufgetragen. Die Tendenz der Kennlinie ist damit zu erklären, daß bei sinkenden Strom die Gleichrichterdioden einen wachsenden Durchlaßwiderstand aufweisen, der den Lastwiderstand vorgeschaltet ist und damit einen negativen Stromfehler hervorruft. Dieser Fehler ist in der Schaltung nach Figur 1 besonders stark, da bei einer Brükkenschaltung immer zwei Dioden hintereinandergeschaltet sind5 womit der etwa doppelte Fehler gegenüber einer Schaltung auftritt, in welcher der Strom nur jeweils über eine Diode fließt, z. B. in einer einweg- oder Doppelweggleichrichterschaltung.The circuit of Figure 1 contains a rectifier Gli in a bridge circuit, which rectifies the AC input voltage UE and to which a load resistor RL connected. In FIG. 4, I is the characteristic of such a rectifier pictured. On the abscissa in FIG. 4 is the input voltage as a percentage of the nominal input voltage and the relative deviation from the linear characteristic curve is plotted on the ordinate. The tendency of the characteristic curve can be explained by the fact that the rectifier diodes when the current drops have a growing forward resistance, which precedes the load resistance and thus causes a negative current error. This fault is in the circuit particularly strong according to FIG. 1, since two diodes are always connected in series with a bridge circuit sind5 which is roughly double the error compared to a circuit in which the current only flows through one diode at a time, e.g. B. in a one-way or full-wave rectifier circuit.

In den Schaltungen nach Figur 2 und Figur 3 sind die Abweichungen von der linearen Kennlinie dadurch~verringert, daß den Gleichrichter GL bzw. den Lastwiderstand RL ein spannungabhängiger Widerstand RV parallel geschlatet ist.In the circuits according to FIG. 2 and FIG. 3, the deviations are of the linear characteristic curve by ~ reduced that the rectifier GL or the Load resistor RL a voltage-dependent resistor RV is connected in parallel.

Dieser besteht in wesentlichen aus einer Diode D, die zweckmäßig eine ahnliche Charakteristik wie die der Dioden der Gleirichter GL hat. Die Reihenschaltung mit ohmschen Widerstenden R 1 und R 2 ergibt eine solche Charakteristik der Spannungsabhängigkeit des Zweipols RV, daß die Kennlinie der genannten Gleichrichteranordnung der linearen Kcnnlinie angenähert ist. In Figur 4 ist mit der Kurve II die Kennlinie der Gleichrichteranordnung nach Figur 2 dargestellt. I.:an erkennt, daß durch die Zuschaltung des spannungsabhängigen Widerstandes sich die Gesamtkennlinie mit der linearen gev.ünschten Kennlinie außer in Nullpunkt in mindestens zwei weitercn Punkten schneidet und daß die Gesantlinearität v;esentlich verbessert ist.This consists essentially of a diode D, which is expediently a Similar characteristics to those of the diodes of the GL rectifier. The series connection with ohmic resistors R 1 and R 2 results in such a characteristic of the voltage dependence of the two-pole RV that the characteristic of the said rectifier arrangement of the linear Kcnnlinie is approximated. In FIG. 4, curve II is the characteristic curve of the rectifier arrangement shown in FIG. I.:an recognizes that by switching on the voltage-dependent Resistance, the overall characteristic curve with the linear desired characteristic curve except in the zero point intersects in at least two further points and that the total linearity v; it is considerably improved.

Nicht so günstig wie die Kennlinie der Schaltung nach Figur 2 ist die der Schaltung nach Figur 3, die mit III bezeichnet ist. Wie schon erwähnt, rührt dies daher, daß in Falle einer Brückenschaltung der Stron immer jeweils zwei Dioden durchfließt. Die Verbesserung gegenüber der Kennlinie I ist aber beträchtlich. Die Schaltung nach Figur 3 wird man einsetzen, wenn man auf einen Übertrager verzichten will oder muß. Anhand der Kennlinien II und III ist ersichtlich, welche Verbesserungen schon mit einer einfachen Reihenschaltung aus einer Diode und einem ohmschen Widerstand erzielt werden können.Not as favorable as the characteristic curve of the circuit according to FIG. 2 is that of the circuit of Figure 3, which is designated by III. As already mentioned, stir this is because, in the case of a bridge circuit, the current is always two diodes flows through. However, the improvement over characteristic curve I is considerable. the The circuit according to FIG. 3 will be used if a transformer is not used wants or must. The characteristics II and III show which improvements with a simple series connection of a diode and an ohmic resistor can be achieved.

In den Figuren 5 und 6 sind Netzwerke gezeigt, mit denen die Kennlinien der Gleichrichteranordnungen noch weiter der idealen Kennlinie angenähert werden können. In der Schaltung nach Figur 5 liegt der spannungsabhängige widerstand RS in Reihe mit zwei ohmschen Widerstünden R 3 und R 5. Den Widerständen R 3 und RS ist ein weiterer ohnscher Widerstand R-4 parallel-geschaltet. In der Schaltung nach Figur 6 ist dem spannungsabhängigen Widerstand RS ein ohrischer Widerstand R 6 parallel geschaltet. Den Widerstän den RS und R 6 ist ein widerstand R 7 in Reihe geschaltet.In the figures 5 and 6 networks are shown with which the characteristic curves the rectifier arrangements can be brought closer to the ideal characteristic curve can. In the circuit according to FIG. 5, there is the voltage-dependent resistance RS in series with two ohmic resistances R 3 and R 5. The resistors R 3 and RS Another ohnscher resistor R-4 is connected in parallel. In the circuit after FIG. 6 has an ear resistor R 6 parallel to the voltage-dependent resistor RS switched. The resistors RS and R 6, a resistor R 7 is connected in series.

Dieser Widerstandskombination liegt ein weiterer ohmscher Widerstand R 8 parallel. In vielen Fällen erreicht man die gewünschte Charakteristik schon mit weniger Widerständen als dcn in den Schaltungen nach den Figuren 6 und 7 verwendeten, wobei dann ein oder mehrere Widerstände dieser Netzwerke weggelassen bzw. durch einen Kurzschluß ersetzt werden können.This combination of resistors is another ohmic resistance R 8 in parallel. In many cases, the desired characteristics are already achieved with fewer resistances than dcn used in the circuits according to FIGS. 6 and 7, in which case one or more resistors of these networks are omitted or by a short circuit can be replaced.

Figur 7 zeigt das Prinzipschaltbild einer weiteren Gleichrichteranordnung, die eine annähernd lineare Kennlinie hat.Figure 7 shows the basic circuit diagram of a further rectifier arrangement, which has an approximately linear characteristic.

In dieser Schaltung liegt der mit D 5 bezeichnete spannungsabhängige Widerstand nicht unnittelbar zum Lastwiderstand RL, sondern ist an eine Mittelanzapfung der Sekundärwicklung eines Ubertragers U angeschlossen. Dennoch läßt sich diese Schaltung grundsätzlich auf das Prinzip der Schaltungen nach den Figuren 2 und 3 zurückführen. I-lit den tastwiderstand RL liegt ein Widerstand RK in Reihe, durch den der Stron des Gleichrichters mit den Dioden D 1, D 2, D 3 und D 4 und der Stron der Diode D 5 fließt. Der Widerstand RK ist so gewählt, daß durch ihn der doppelte Stron wie durch Rt fließt, d. h. daß der Stron durch die Gleichrichterdioden gleich dem Stron durch die Diode D 5 ist. Während der positiven Halbwelle ist dann der Stron durch die Diode D 1 gleich dem Stron durch die Diode D 5. Haben beide Dioden die gleiche Charakteristik, dann treten an ihnen auch dieselben Spannungsabfälle auf. Danit wird der Spannungsabfall an der Diode D 1 durch den Spannungsabfall an der Diode D 5 kompensiert, so daß die Spannung über den Lastwiderstand RL und damit der durch diesen fließende Stron unabhängig vom Durchlaßwiderstand der Dioden sind. In der negativen Halbwelle sind die Ströme durch die Dioden D 3 und D 5 gleich und ihre Spannungsabfälle kompensieren sich in entsprechender Weise. Die Sekundärspannungen U 1 und U 2 des Übertragers U sollten gleich sein. Die Kennlinie einer solchen Schaltung liegt etwa zwischen den Kennlinien II und III der Figur 4.The voltage-dependent circuit designated by D 5 is located in this circuit Resistance is not direct to the load resistance RL, but is at a center tap the secondary winding a transformer U connected. Yet this circuit can basically be based on the principle of the circuits according to the Figures 2 and 3 lead back. I-lit the sensing resistor RL is a resistor RK in series, through which the current of the rectifier with the diodes D 1, D 2, D 3 and D 4 and the current of the diode D 5 flows. The resistance RK is chosen so that through double the current flowing through Rt, d. H. that the current through the rectifier diodes is equal to the current through the diode D 5. Then, during the positive half-wave the current through the diode D 1 is equal to the current through the diode D 5. Have both Diodes have the same characteristics, then the same voltage drops occur across them on. The voltage drop across the diode D 1 is then caused by the voltage drop the diode D 5 compensates, so that the voltage across the load resistor RL and thus the current flowing through it are independent of the forward resistance of the diodes. In the negative half-wave the currents through the diodes D 3 and D 5 are equal and their voltage drops compensate each other accordingly. The secondary voltages U 1 and U 2 of the transformer U should be the same. The characteristic of such a circuit lies approximately between the characteristic curves II and III in FIG. 4.

8 Patentansprüche 7 Figuren8 claims 7 figures

Claims

Claims 1. Rectifier arrangement for electrical measuring purposes with a linear voltage characteristic, characterized in that parallel to one a two-pole load resistor (RL) connected to the output of a rectifier (GL) (RV) is connected with such a voltage-dependent resistance characteristic, that the non-linearity of the rectifier (GL) is balanced.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the two-pole (Ry) from the combination of a voltage-dependent resistor (D) with an ohmic one Resistors (R 2) consists.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that at least an ohmic resistor (R 2) and a voltage-dependent resistor (D) in series are switched.

4. Arrangement according to claim 2, characterized in that the series connection an ohmic (R 3) and a voltage-dependent resistor (RS) an ohmic one Resistor (R 4) is connected in parallel and that with those parallel connection ohmic resistance (R 5) is in series.

5. Arrangement according to A.nspr-uch 2, characterized in that to the Parallel connection of a voltage-dependent resistor (Rs) and an ohmic one Resistor (R 6) another ohnscher resistor (R 7) is in series and that this one Resistor combination another ohmic resistor (R 8) connected in parallel is.

6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the voltage-dependent resistor is a diode (D).

7. Cleichrichtereinrichtung in particular according to claims 1 and .6, through this. marked that on the outer terminals of the center-tapped secondary winding of a converter (ü) a rectifier is connected, at the output of which the load resistance (RL) and a compensation resistor (RK) are connected in series, and that between the connection point of the load resistor (RL) and the compensation resistor (RK) on the one hand and the center tap of the transformer secondary winding on the other a voltage-dependent resistor, preferably a diode (D 5) with the same characteristics how the diodes (D 1, D 3) used in the rectifier are connected.

8. Arrangement according to claim 7, characterized in that the rectifier is a flyback.