DE2502527A1 - Gleichstromstabilisierungsvorrichtung - Google Patents

Description

ρ 8878 D 2 2. Jan. 1975

DipL-lng. Jürgen WEINMILLE?. £ O U £ O 4/ PATENTASSESSOR

SOSPi GmbH

8OOO München SO
Zeppelinätr. 63

COMPAGNIE INDUSTRIELLE DES TELECOMMUNICATIONS CIT-ALCATEL 12, rue de la Baume, 75008 PARIS (Frankreich)

GLEICHSTROMSTABILISIERUNGSVORRICHTUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stabilisierung des Stroms einer Gleichstromquelle zur Versorgung eines Lastwiderstands mit einem konstanten Strom, wobei die elektromotorische Kraft der Stromquelle und der Lastwiderstand Veränderungen unterliegen können.

Zur Stabilisierung eines Stroms, der aus einer Strom- ■ quelle stammt, die eine Spannung von mehreren hundert Volt liefert, wie es beispielsweise bei der Stromfernversorgung von Verstärkern bei Kabelfernmeldesystemen der Fall ist, muß der

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ORrGiNAL INSPECTED

eingesetzte Stabilisationsschaltkreis bei evtl. Lastwiderstandverringerungen hohe Spannungen aufnehmen können. Es ist vorteilhaft, zu diesem Zweck dipolförmig aufgebauten Einheiten zu verwenden, die in Reihe geschaltet sind, um die Spannungen zu verteilen.

Es sind zur Stromstabilisierung einer Stromversorgungsquelle Dipole bekannt, die aus einem mit einem Ballasttransistor in Reihe geschalteten Widerstand bestehen, wobei der Kollektorstrom durch die Parallelschaltung einer Spannungsstabilisierungsdiode mit dem Widerstand und durch Reihenschaltung der Basis-Emitter-Verbindung des Transistors bestimmt ist.

Solche Dipole sind sehr einfach, gewähren aber keine sehr große Stabilisierung des Speisestroms.

Die amerikanische Patentschrift 3 652 922 schlägt eine andere kompliziertere Dipolbauweise vor, bei der die zu regelnden Stromschwankungen mit Hilfe eines ersten Transistors festgestellt werden, der den Spannungsabfall an den Klemmen eines ersten Widerstands mit der Spannung an den Klemmen einer Spannungsstabilisierungsdiode vergleicht, durch die ein mit Hilfe eines zweiten, mit der Basis-Emitter-Verbindung dieses Transistors parallel geschalteten und mit der Diode in Reihe geschalteten Widerstands stabilisierter Strom fließt. Der erste Transistor steuert einen zweiten Transistor, durch den ein Teil des zu regelnden Stroms fließt und dessen Funktion darin besteht, im Falle einer Erhöhung des zu regelnden Stroms mehr und im entgegengesetzten Fall weniger Strom aufzunehmen und so eine Gruppe von zwei weiteren Transistoren zu steuern, die die Rolle einer in Reihe mit dem ersten

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Widerstand geschalteten veränderlichen Impedanz spielen und so die Veränderungen des zu regelnden Stroms ausgleichen können.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll eine bessere Stromstabilisierung mit einfacheren Mitteln erreicht werden. Gegenstand der Erfindung ist eine Stabilisierungsvorrichtung für den Strom einer Gleichstromquelle zur Versorgung einer Last, wobei die Vorrichtung aus einem mit der Last in Reihe geschaltetem Dipol besteht und in Reihe mit ihren beiden Klemmen die Emitter-Kollektor-Strecke eines ersten Transistors und einen ersten Widerstand enthält sowie einen an die Basis des ersten Transistors und an diejenige Klemme des Dipols, die mit einer Klemme des ersten Widerstands in Verbindung steht, angeschlossenen Zweig aufweist, der seinerseits eine erste Spannungsstabilisierungsdiode enthält, die durch ein zwischen dieser ersten Diode und der anderen Klemme des Dipols angeordnetes Widerstandsnetz vorgespannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Zweig darüber hinaus zwischen dem ersten Transistor und der ersten Diode eine zweite Spannungsstabilisierungsdiode und die Basis-Kollektor-Strecke eines zweiten Transistors enthält, dessen Emitter-Kollektor-Strecke mit einem Teil des Widerstandsnetzes parallel geschaltet ist, so daß die erste Diode mit einem stabilisierten Strom versorgt wird, und daß die Vorrichtung einen dritten Transistor enthält, dessen Kollektor mit der Basis des zweiten Transistors verbunden ist und dessen Basis-Emitter-Strecke parallel zur aus dem ersten Widerstand und der ersten Diode gebildeten Serienschaltung angeordnet ist.

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Die Erfindung wird im Verlauf der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 stellt einen Gleichstromkreis mit einer 'erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Stromstabilisierung dar.

Fig. 2 stellt eine graphische Darstellung dar, die den Stromverlauf an zwei Punkten der Vorrichtung gemäß der Fig. wiedergibt·

Fig. 3 zeigt einen Gleichstromkreis, der zwei in Reihe geschaltete erfindungsgemäße Vorrichtungen enthält.

In Fig. 1 ist eine Gleichstromquelle 1, ein die erfindungsgemäße Vorrichtung bildender Dipol 2 und ein Lastwiderstand 3 zu sehen, der mit dem Dipol 2 in Reihe geschaltet ist.

Der Dipol 2 enthält in Reihe zwischen einer Eingangsklenune a, die mit der negativen Klemme der Spannungsquelle 1 verbunden ist, und einer Ausgangskleirane b, die mit dem Lastwiderstand 3 verbunden ist, die Emitter-^Kollektor-Strecke eines ersten NPN-Ballasttransistors 4 und einen Widerstand 5; ein Widerstand 6 ist mit der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 4 parallel geschaltet, während die Basis mit der Eingangsklemme a über einen Widerstand 7 in Verbindung steht. Der Dipol 2 enthält darüber hinaus einen Zweig, der einerseits mit der Basis des Transistors 4 und andererseits mit der Ausgangsklemme b verbunden ist und in Reihe eine Zenerdiode 8, die Basis-Kollektor-Strecke eines zweiten NPN-Transistors 9 sowie eine weitere Zenerdiode 10 aufweist, die vorteilhafterweise durch

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zwei Dioden 15 und 16 temperaturkompensiert ist; der Emitter des Transistors 9 ist an die Eingangsklemme a über einen Widerstand 11 angeschlossen. Ein dritter PNP-Transistor 12 ist mit seinem Kollektor an die Basis des Transistors 9 und mit seinem Emitter und seiner Basis an die Kollektoren der Transistoren 4 bzw. 9 angeschlossen; die Basis-Emitter-Strecke des Transistors

12 ist so parallel zur aus dem Widerstand 5 und der Zenerdiode 10 gebildeten Reihenschaltung angeordnet.

Der Dipol 2 enthält darüber hinaus einen Lastwiderstand

13 für den Transistor 12, der zwischen dem Pol a und die der Diode 8 und der Basis des Transistors 9 gemeinsame Klemme geschaltet ist, ferner einen Widerstand 14, der mit der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 9, der das Zünden der Zenerdiode 10 ermöglicht, parallel geschaltet ist.

In einem weiteren mit den beiden Polen a und b des Dipols 2 verbundenen Zweig sind vorteilhafterweise zwei Zenerdioden 17 und 18 in Reihe geschaltet. Ihre Aufgabe besteht darin, zu verhindern, daß der Potentialunterschied zwischen den Klemmen a und b einen bestimmten Wert überschreitet. Oberhalb dessen der Transistor 4, der den größten Teil dieses Potentialunterschieds zwischen seinem Emitter und seinem Kollektor aushält, zerstört werden könnte. Eine Diode 19 liegt zwischen der Basis und dem " Emitter des Transistors 12, um diesen Transistor während Übergangsbetriebsphasen zu schützen.

Jegliche Stromveränderung in der Leitung, die auf eine Schwankung der elektromotorischen Kraft der Quelle 1 oder des

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Lastwiderstands 3 zurückzuführen ist, ruft eine Veränderung des Spannungsabfalls an den Klemmen des Widerstands 5 hervor. So führt eine positive Veränderung des Stroms zu einer weniger negativen Polarisierung der Basis des Transistors 12 im Verhältnis zu seinem Emitter; der Transistor 12 wird weniger leitfähig, was zu einer Verringerung des Basisstroms des Transistors 4 führt, der seinerseits weniger leitend wird. Analog macht eine negative Veränderung des Leitungsstroms den Transistor 4 leitfähiger.

Die Spannung an den Klemmen des Widerstands 11 ist in erster Näherung konstant; dieser Widerstand ist parallel zu der Serienschaltung der Zenerdiode 8 und der beiden Basis-Emitter-Strecken der Transistoren 4 und 9 geschaltet; diese Gruppe bildet so einen Konstantstromgenerator, der die Zenerdiode IO versorgt; die Spannung an den Klemmen der Zenerdiode 10 ist daher besonders stabil.

Fig. 2 zeigt deutlich die Aufgabe des Widerstands 6. Für einen gegebenen Wert der von der Stromquelle 1 gelieferten Spannung, beispielsweise 200 V, ist die Stromverteilung zwischen dem Widerstand 6 (Strom 16) und dem Transistor 4 (Strom 16) in Abhängigkeit vom Wert der Kollektor-Emitter-Spannung V4 des Transistors 4, deren Wert seinerseits vom Wert des Lastwiderstands abhängt. Bei einem niedrigen Lastwiderstand ist die Spannung V4 hoch, jedoch fließt lediglich ein geringer Teil des Stroms durch den Transistor 4, während der Widerstand 6 den größeren Teil dieses Stroms aufnimmt; im Falle eines hohen

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Lastwiderstands fließt der größere Teil des LeitungsStroms durch den Transistor 4, jedoch ist die Spannung V4 gering. Die im Transistor 4 freigesetzte Gesamtleistung wird so begrenzt.

Wenn die von der Stromquelle 1 gelieferte Nominalspannung zu hoch ist, so daß ein einziger Dipol ggf. diese Spannung nicht mehr fast vollständig an seinen Klemmen aufnehmen kann, können mehrere erfindungsgemäße Dipole in Reihe geschaltet werden.

Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Schaltkreis, der aus zwei Dipolen 21 und 22 gebildet wird, die jedem Dipol 2 gemäß Fig. 1 gleichen, und zwischen einer Gleichstromquelle I¹ und einem Lastwiderstand 3· in Reihe geschaltet sind.

Im Rahmen der Erfindung kann der Dipol einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auch zwischen die positive Klemme der Stromquelle und den Lastwiderstand geschaltet werden, wobei dann die NPN-Transistoren 4, 9, der Vorrichtung gemäß Fig. 1 zu PNP-Transistoren werden und umgekehrt. Weiter kann der Emitter des Ballasttransistors 4 mit dem Lastwiderstand verbunden werden; der Widerstand 5, der mit dem Emitter-Kollektor-Raum dieses Transistors in Reihe geschaltet ist, würde dann mit der Stromquelle verbunden. Es .sei noch darauf hingewiesen, daß bei Verwendung von mehreren in Reihe geschalteten erfindungsgemäßen Dipolen einige zwischen die positive Klemme der Stromquelle und den Lastwiderstand und andere zwischen die negative Klemme der · Stromquelle und den Lastwiderstand geschaltet werden können.

,sprüche

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   /l -J Stabilisierungsvorrichtung für den Strom einer Gleichstromquelle zur Versorgung einer Last, wobei die Vorrichtung aus einem mit der Last in Reihe geschalteten Dipol besteht und in Reihe mit ihren beiden Klemmen die Emitter-Kollektor-Strecke eines ersten Transistors und einen ersten Widerstand enthält sowie einen an die Basis des ersten Transistors und an diejenige Klemme des Dipols, die mit einer Klemme des ersten Widerstands in Verbindung steht, angeschlossenen Zweig aufweist, der seinerseits eine erste Spannungsstabxlxsxerungsdiode enthält, die durch ein zwischen dieser ersten Diode und der anderen Klemme des Dipols angeordnetes Widerstandsnetz vorgespannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Zweig darüber hinaus zwischen dem ersten Transistor (4) und der ersten Diode (10) eine zweite Spannungsstabxlxsxerungsdiode (8) und die Basis-Kollektor-Strecke eines zweiten Transistors (9) enthält, dessen Emitter-Kollektor-Strecke mit einem Teil (14) des Widerstandsnetzes (11, 14) parallel geschaltet ist, so daß die erste Diode (10) mit einem stabilisierten Strom versorgt wird, und» daß die Vorrichtung einen dritten Transistor (12) enthält, dessen Kollektor mit der Basis des zweiten Transistors (9) verbunden ist und dessen Basis-Emitter-Strecke parallel zur aus dem ersten Widerstand (5) und der ersten Diode (10) gebildeten Serienschaltung abgeordnet ist.

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   2 - Vorrichtung gemäß Anspruch Ϊ, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (6) zur Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistors (4) parallel geschaltet ist.

   3 - Stabilisierschaltkreis für einen aus einer Gleichstromquelle stammenden Strom zur Versorgung eines Verbrauchers, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens zwei Vorrichtungen (21, 22) gemäß Anspruch 1 oder 2 in Reihe enthält.

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