DE2138216B2

DE2138216B2 - Regulation of load current - involves temperature dependent resistor with operates to control regulating transistor to maintain current constant

Info

Publication number: DE2138216B2
Application number: DE2138216A
Authority: DE
Inventors: Guenther 8000 Muenchen Mieth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-07-30
Filing date: 1971-07-30
Publication date: 1975-12-04
Also published as: DE2138216A1

Abstract

A temperature dependent resistor is located in series with the load avalanche diode across which a constant current is to be maintained. When the diode current increases above the predetermined value, the voltage drop across the temperature dependent resistor begins to increases and an increased current flows across a difference amplifier. The inverting transistor resistance goes low and the regulating transistor resistance increases as the temperature dependent resistor holds steady. The voltage across the filter capacitor and therefore across the load avalanche diode reduces to adjust the load current to the required value. The regulating transistor operates over specific range.

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine geregelte Stromversorgungseinrichtung mit einem zum Verbraucher in Reihe angeordneten temperaturabhängigen Widerstand. The invention relates to a regulated power supply device with a temperature-dependent resistor arranged in series with the consumer.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist bereits bekannt (US-PS 33 88 316). Die von dieser bekannten Schaltungsanordnung zu lösende Aufgabe besteht darin, die Temperaturabhängigkeit eines mit dem Verbraucher in Reihe geschhlteten Strombegrenzungswider-Standes und damit die des Kurzschlußstromes zu beheben. Such a circuit arrangement is already known (US-PS 33 88 316). The ones known from this Circuit arrangement task to be solved is the temperature dependence of a with the consumer in series connected current limiting resistance and thus to remedy the short-circuit current.

Es ist außerdem bekannt, den Temperaturkoeffizienten einer Z-Diode am Ausgang einer Konstantspannungsquelle durch einen temperaturabhängigen Widerstand im Ausgangsspannungsteiler auszugleichen (Technische Mitteilungen AEG-Telefunken 58 (1968), S. 363/364).It is also known, the temperature coefficient of a Zener diode at the output of a constant voltage source to be compensated by a temperature-dependent resistor in the output voltage divider (Technical communications AEG-Telefunken 58 (1968), p. 363/364).

Die Temperaturkompensation eines Steuerverstärkers durch Verwendung einer Kompensationsdiode, die mit dem Verbraucher in Reihe geschaltet ist, ist aus der US-PS 32 57 596 bekannt.The temperature compensation of a control amplifier by using a compensation diode that is connected in series with the consumer is known from US Pat. No. 3,257,596.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stromregelschaltung zu schaffen, die einen Verbraucher mit einem in Abhängigkeit von der Temperatur am Verbraucher sich ändernden Strom speist. Zur Lösung dieser Aufgabe wäre eine Schaltung denkbar, bei der die Temperatur durch den Spannungsabfall an einem Widerstand mit konstantem Temperaturkoeffizienten bestimmt wird und bei der mit diesem Spannungsabfall über einen logarithmischen Verstärker der Speisestrom mit dem geforderten exponentiellen Verlauf erhalten wird.The invention is based on the object of creating a current control circuit that has a load feeds with a current that changes depending on the temperature at the consumer. To the solution For this task a circuit would be conceivable in which the temperature increases due to the voltage drop a resistor with constant temperature coefficient is determined and with this voltage drop the supply current with the required exponential curve via a logarithmic amplifier is obtained.

Um den Aufwand spezieller Verstärkeranordnungen zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung eine den Verbraucherstrom temperaturabhängig regelnde Schaltung angegeben, die darin besteht, daß die Temperaturkonstante des temperaturabhängigen Widerstandes der geforderten Temperaturabhängigkeit des Verbraucherstromes umgekehrt proportional ist und daß der Spannungsabfall am temperaturabhängigen Widerstand durch die Stromversorgungseinrichtung auf einen konstanten Spannungsabfall geregelt ist.In order to avoid the expense of special amplifier arrangements, according to the invention, the consumer current temperature-dependent regulating circuit specified, which consists in the fact that the temperature constant the temperature-dependent resistance of the required temperature dependency of the consumer current is inversely proportional and that the voltage drop across the temperature-dependent resistor is regulated to a constant voltage drop by the power supply device.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird für die Stromversorgungseinrichtung eine Serienregelschaltung verwendet, in welcher der im Verbraucherstromkreis liegende temperaturabhängige Widerstand als Meßwiderstand an den Eingang eines das Stellglied der Serienregelschaltung steuernden Regelverstärkers angeschlossen ist.According to an advantageous development of the invention, a Series control circuit used in which the temperature-dependent Resistance as a measuring resistor at the input of a control amplifier controlling the actuator of the series control circuit connected.

Zur Erzielung eines nahezu exponentiellen Stromverlaufs kann als Meßwiderstand ein Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten verwendet werden. To achieve an almost exponential current curve a resistor with a negative temperature coefficient can be used as a measuring resistor.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, das sich mit der Erzeugung eines eingeprägten temperaturabhängigen Stromes in einer Avalanche-Diodenschaltung befaßt.Further details of the invention are based on an embodiment shown in the figure explained in more detail, which deals with the generation of an impressed temperature-dependent current in an avalanche diode circuit deals.

Die Verwendung einer Avalanche-Diode als Empfangsdiode in einer Laserschaltung benötigt für optimale Betriebsweise einen sich mit der Temperatur exponentiell ändernden Dunkelstrom. Die Diode D (Avalanche-Diode) liegt als ein mit eingeprägtem Strom gespeister Verbraucher in einem an die Spannungsquelle U angeschlossenen Serienregelkreis mit einem Stelltransistor Ts 1. Die Temperaturabhängigkeit des Stromes wird durch den zwischen der Emitter-Kollektorstrecke des Transistors Ts 1 und der Diode D eingeschalteten temperaturabhängigen Widerstand Th erzielt Der Regelverstärker, der über den Transistor 7s 5 einer Treiberstufe und den Umkehrtransistor 7s 2 den Stelltransistor Ts ί steuert ist als Differenzverstärker mit den beiden Feldeffekttransistoren Ts3 und Ts4 ausgebildet. Die Verwendung von Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel wegen des sehr kleinen Verbraucherstromes (Diodenstrom) im μΑ-Bereich von Bedeutung. Der Eingang der Transistorstufe mit dem Feldeffekttransistor Ts 4 ist an die Reihenschaltung des als Meßwiderstand dienenden temperaturabhängigen Widerstandes Th und der Z-Diode D2 angeschlossen. Die Z-Diode, die in Zienerstromrichtung vom Verbraucherstrom durchflossen wird, hat die Aufgabe, dem Feldeffekttransistor Ts4 zur Überwindung der Steuerspannungsschwelle eine konstante öffnende Vorspannung zu geben. Dieser Zenerspannung ist der Spannungsabfall am temperaturabhängigen Widerstand Th (Meßwiderstand) in Reihe geschaltet. Dem Feldeffekttransistor Ts3 wird eine konstante Referenzspannung zugeführt. Mit dem Potentiometer R kann der jeweils gewünschteThe use of an avalanche diode as a receiving diode in a laser circuit requires a dark current that changes exponentially with temperature for optimal operation. The diode D (avalanche diode) is present as a fed with impressed current consumer in a connected to the voltage source U series control circuit with a control transistor Ts 1. The temperature dependence of the current is carried to between the emitter-collector path of the transistor Ts 1 and the diode D switched-on temperature-dependent resistance Th achieved the control amplifier, the 7s 5 one driver stage via the transistor and the inverted transistor 7s 2 shows the control transistor Ts ί controls is designed as a differential amplifier with two field effect transistors Ts and Ts 3. 4 The use of field effect transistors with an insulated gate is important in the present exemplary embodiment because of the very small consumer current (diode current) in the μΑ range. The input of the transistor stage with the field effect transistor Ts 4 is connected to the series circuit of the temperature-dependent resistor Th serving as a measuring resistor and the Zener diode D2 . The Zener diode, through which the consumer current flows in the Ziener current direction, has the task of giving the field effect transistor Ts 4 a constant opening bias to overcome the control voltage threshold. This Zener voltage is the voltage drop across the temperature-dependent resistor Th (measuring resistor) connected in series. A constant reference voltage is fed to the field effect transistor Ts 3. With the potentiometer R the desired

Arbeitspunkt des Diodenstromes eingestellt werden. Die Z-Diode D1 stabilisiert die Vsrsorgungsspannung für den Regelverstärker. Die Versorgung des Regelverstärkers kann auch aus einer eigenen Hilfsspannungsquelle erfolgen, wenn bei kapazitiver Last Einschalt-Schwierigkeiten auftreten. An die Ausgänge der Differenzverstärkerstufen ist die Steuerstrecke des Transistors Ts5 der Treiberstufe angeschlossen, der den Umkehrtransistor Ts2 steuert. Die Emitter-Kollektorstrekke des Umkehrtransistors liegt in Reihe mit einer in Durchlaßrichtung vom Verbraucherstrom durchflossenen Diode D6 im Basis-Emitterkreis des Stelltransistors Ts 1.Working point of the diode current can be set. The Zener diode D 1 stabilizes the supply voltage for the control amplifier. The control amplifier can also be supplied from its own auxiliary voltage source if switch-on difficulties occur with a capacitive load. The control path of the transistor Ts 5 of the driver stage, which controls the inverting transistor Ts2 , is connected to the outputs of the differential amplifier stages. The emitter-collector path of the reversing transistor is in series with a diode D6 through which the consumer current flows in the forward direction in the base-emitter circuit of the control transistor Ts 1.

Zur Erklärung der Wirkungsweise der Schaltung wird davon ausgegangen, daß der Diodenstrom von der vorgegebenen Kennlinie abweichend zu steigen versucht. Damit steigt der Spannungsabfall am temperaturabhängigen Widerstand Th (Meßwiderstand), wodurch der Feldeffekttransistor TsA einen größeren Strom führt. Der vom Ausgang des Differenzverstärkers gesteuerte Transistor Ts5 der Treiberstufe und ebenso der Umkehrtransistor Ts 2 werden niederohmig. Der Stelltransistor Ts 1 wird durch Verringerung seines Basistromes in dem Maße hochohmiger, als der Spannungsabfall am temperaturabhängigen Widerstand Th (Meßwiderstand) konstant bleibt. Die Spannung am Siebkondensator C und damit auch am Verbraucher D (Empfangsdiode) geht soweit zurück, daß der gewünschte Strom eingehalten wird.To explain the mode of operation of the circuit, it is assumed that the diode current tries to increase in a manner deviating from the specified characteristic. This increases the voltage drop across the temperature-dependent resistor Th (measuring resistor), as a result of which the field effect transistor TsA carries a larger current. The transistor Ts 5 of the driver stage, which is controlled by the output of the differential amplifier, and likewise the reversing transistor Ts 2 become low-resistance. By reducing its base current, the setting transistor Ts 1 becomes more highly resistive to the extent that the voltage drop across the temperature-dependent resistor Th (measuring resistor) remains constant. The voltage on the filter capacitor C and thus also on the consumer D (receiving diode) goes back so far that the desired current is maintained.

Über den Stelltransistor Ts 1 fließt außer dem Diodenstrom auch noch der Versorgungsstrom für die Z-Diode DI und den Regelverstärker. Der Stelltransistor Ts 1 erhält dadurch ein sicheres Arbeitsgebiet und braucht nicht im Bereich des sehr geringen Verbraucherstromes (μΑ) zu arbeiten. Wird der Verstärker aus einer eigenen Hilfsspannungsquelle versorgt, kann eine geringe Vorlast zum Siebkondensator C vorgesehen werden.In addition to the diode current, the supply current for the Zener diode DI and the control amplifier also flows through the setting transistor Ts 1. The setting transistor Ts 1 receives a safe working area and does not need to work in the area of the very low consumer current (μΑ). If the amplifier is supplied from its own auxiliary voltage source, a low preload to the filter capacitor C can be provided.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

2ί 38216 patent claims:

1. Regulated power supply device with a temperature-dependent resistor arranged in series with the consumer, characterized in that the consumer current is regulated as a function of temperature in such a way that the temperature constant of the temperature-dependent resistor (Th) is inversely proportional to the required temperature dependence of the consumer current and that the voltage drop across the temperature-dependent resistor (Th ) is regulated to a constant voltage drop by the power supply device.

2. Regulated power supply device according to claim 1, characterized in that a series control circuit is used for the power supply device, in which the temperature-dependent resistor (Th) located in the consumer circuit is connected as a measuring resistor to the input of a control amplifier controlling the actuator of the series control circuit.

3. Regulated power supply device according to claim 1 or 2, characterized in that by using a resistor with a negative temperature coefficient an almost exponential one Course of the regulated current is educated.

4. Regulated power supply device according to claim 2, characterized in that for regulation using very small currents of the control amplifier with a differential amplifier circuit of field effect transistors (7s3, 7 "s4) with isolated Gate is formed.

5. Regulated power supply device according to one of claims 2 to 4, characterized in that that in the input circuit of the control amplifier as a measuring resistor (5) with one of the consumer current Zener diode (D 2) through which the zener is passed is connected in series and that the Zener diode (D2) is optionally controlled by means of a bias current in the Zcnerknick.