DE3516112A1 - Integrierbare lastspannung-samplingschaltung fuer effektivlast-mittelwertspannungs-steuereinrichtung - Google Patents

Integrierbare lastspannung-samplingschaltung fuer effektivlast-mittelwertspannungs-steuereinrichtung

Info

Publication number
DE3516112A1
DE3516112A1 DE19853516112 DE3516112A DE3516112A1 DE 3516112 A1 DE3516112 A1 DE 3516112A1 DE 19853516112 DE19853516112 DE 19853516112 DE 3516112 A DE3516112 A DE 3516112A DE 3516112 A1 DE3516112 A1 DE 3516112A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
current
voltage
circuit according
sample circuit
fet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19853516112
Other languages
English (en)
Inventor
William Jeral Schenectady N.Y. Laughton
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE3516112A1 publication Critical patent/DE3516112A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/02—Measuring effective values, i.e. root-mean-square values
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/081—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters wherein the phase of the control voltage is adjustable with reference to the AC source

Description

Integrierbare Lastspannung-Samplingschaltung für Effektivlast-Mittelwertspannungs-Steuereinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf Lastschaltanordnungen und insbesondere auf eine integrierbare Lastspannung-Probenentnahmeschaltung für eine Einrichtung zum Steuern der Effektivgröße einer Wechselspannung über einer Last.
Es ist bekannt, die Größe eines durch eine Last fließenden Stromes aus einer Wechselstromquelle durch eine Phasensteuerschaltung zu steuern, wobei entweder eine Vorwärtsphasensteuerung oder eine Rückwärtsphasensteuerung verwendet wird, wobei letztere in der deutschen Patentanmeldung P 34 32 225.6 angegeben ist. Bei vielen Anwendungsfällen ist die Steuerung der Lastspannung und demzufolge der Lastleistung angemessen. In vielen anderen Fällen, beispielsweise bei einem Leitungsspannungswandler zum Speisen von Glühlampen mit kleinerer Spannung, ist eine Regelung der Last- bzw. Lampenspannung und deshalb der Lastleistung wünschenswert. Es ist weiterhin wünschenswert, daß irgendeine Steuereinrichtung für die Größe der Lastspannung (Steuerung des Mittelwertes, d. h. des Effektivwertes) mit einem SpannungsumschaIt- oder Phasensteuerungs(entweder Vorwärtssteuerung oder Rückwärtssteuerung)-Spannungswandler verwendbar ist und in gleicher Weise auch geeignet ist für eine Verwendung in Verbindung mit Leistungsschaltvorrichtungen, die zwischen der gesteuerten Last und einer Wechselstromquelle in Reihe geschaltet ist, die regenerativ oder gesteuert abschaltbar sein kann. Es ist weiterhin höchst wünschenswert, daß jede Steuereinrichtung für die Größe der Lastspannung in Verbindung mit einer Laststromsteuereinrichtung arbeitet, wie beispielsweise die Rückwärtsphasen-Laststromsteuerung, wie sie in der vorgenannten deutschen Patent-
anmeldung P 34 32 225.6 angegeben ist, die für eine Laststeuerung während des den höchsten Strom aufweisenden Anfangsintervalls sorgt, wenn eine "kalte" Last eingeschaltet wird. Eine derartige Lastspannungssteuereinrichtung ist in der deutschen Patentanmeldung P 34 45 296.6 angegeben. Dort wird eine Lastspannung-Probenentnahmeeinrichtung (sampling means) verwendet, die mehrere Festwiderstände erfordert, die jeweils recht enge absolute und relative Werte aufweisen müssen. Diese Schaltungsanordnung ist somit weder auf einfache Weise implementierbar in vollständig integrierten Schaltungsanordnungen, noch kann eine derartige Schaltungsanordnung so billig gebaut werden, wie es wünschenswert ist. Es ist deshalb wünschenswert, eine billigere und vollständig integrierbare Lastspannungs-Probenentnahmeeinrichtung zur Verfügung zu haben.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine integrierbare Lastspannungsabtastschaltung für eine Einrichtung zu schaffen, um die Größe der Effektivspannung über einer mit einer Stromquelle verbundenen Last zu steuern.
Gemäß der Erfindung wird eine integrierbare Lastspannungs-Probenentnahmeeinrichtung geschaffen zur Probenentnahme (sampling) der Größe der Spannung über einer Last während wenigstens einem der Zeitintervalle, in denen Laststrom während einer periodischen Quellenkurve fließt. Die durch die Probenentnahme erhaltene Lastspannung wird in einen Strom umgewandelt, der zum Setzen des Ausgangsstromes eines Stromspiegels verwendet wird. Der Ausgangsstrom, der sich wie der Effektivwert der Lastspannung ändert, wird mit einem Referenzwert verglichen, und die Differenz zwischen den Probenentnahme- und Referenzwerten wird integriert bezüglich der Zeit, um ein Leitungswinkel-Einstellsignal zu liefern.
In bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung wird die Probenentnahmeeinrichtung durch nur ein Entnahmesignal (sampling signal) gesteuert. Der Fühler erfordert nur ein einzelnes Widerstandselement. Die Größe des AusgangsStroms der Abtast- bzw. Fühlerschaltung wird durch die Verhältnisse von Breite zu Länge eines Kanals in mehreren Feldeffekttransistoren (FETs) gebildet, die in dem Stromspiegel verwendet sind, und durch den Wert des einzelnen Widerstandes, wodurch lediglich das einfache Trimmen des einzigen Widerstandes erforderlich ist zum Einstellen einer integrierten Schaltungsanordnung zur Lastspannungssteuerung.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Figur 1 ist ein schematisches Blockdiagramm von einem bekannten Lastspannungssensor für eine Verwendung in einer Steuereinrichtung.
Figur 2 ist ein schematisches Schaltbild von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der integrierbaren Lastabtastschaltung gemäß der Erfindung zum Abtasten der Größe der effektiven Lastspannung.
Figuren
2a - 2d sind zeitliche Kurvenverläufe von mehreren
Kurven, wie sie in der Schaltungsanordnung gemäß Figur 2 auftreten und die zum Verständnis der Arbeitsweise der Schaltungsanordnung nützlich sein können.
In Figur 1 ist eine bekannte Lastspannungs-Probenentnahmeschaltung 32 gezeigt, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 34 45 296.6 angegeben ist. Diese Schaltungsanordnung 32 ist so verbunden, daß sie für eine Probenentnahme (sample)
der Spannung VL am Anschluß 32a und über einem Lastwiderstand 10 während einer spezifizierten Polarität, beispielsweise der .positiven Polarität, der Halbwellen einer Spannung einer Wechselspannungsquelle 11 sorgt, wenn eine Schalteinrichtung 12 aufgrund eines Steuersignals V geschlossen ist, das zwisehen dem Schalteingang 12a und einem gemeinsamen bzw. Massepotential am Anschluß 32c auftritt. Eine Probenentnahme des Potentials V- (Leitung L1 zum gemeinsamen Schaltungspunkt) wird bei einer Abtastung des Schaltungsausgangs 32b nur dann geliefert, wenn ein Η-Wert bzw. eine logische 1 von einem Probenentnahmesteuersignal an dem Steuereingang 32d vorhanden ist. Eine abgetastete Effektivgröße wird geliefert, wenn die Steuerspannung V am Eingang 126a (am Schaltungseingang 32d) verwendet wird, um das Probenentnahmezeltintervall tw> zu steuern. Der Effektivwert der Lastspannung, von der eine Probenentnahme durch die Einrichtung 32 durchgeführt wird, wird als ein Signal am Ausgang 32b geliefert und einem Lastspannungs-Probenentnahmeeingang 34a einer Spannungsdifferenz-Integriereinrichtung 34 zugeführt. Ein Referenzpotential Vf wird durch eine Einrichtung 36 an einen zweiten Eingang 34b der Integriereinrichtung 34 geliefert. Das Signal an deren Ausgang 34c ändert sich in der Größe wie das Zeitintegral der Differenz zwischen der Sample-Spannung V und der Referenzspannung V f. Die Stellausgangsspannung am Anschluß 34c wird als ein Laststeuersignal an eine sich daran anschließende Leitungswinkel-Steuerschaltung (nicht gezeigt) geliefert.
Solange das Lastspannungs-Samplesignal V am Ausgang 32b der Sample-Einrichtung gleich der Größe der Referenzspannung am Eingang 34b der Integriereinrichtung 34 ist, beeinflußt die Stellspannung der Leitungswinkel-Steuerschaltung, die am Ausgang 34c geliefert wird, nicht das Ein- und Ausschalten der Leistungsschalteinrichtung 12. Wenn die Einrichtung 32 eine Lastspannung entnimmt, die kleiner als die gewünschte Größe ist, die durch die Größe der Referenzspannung am Eingang 34b der Integriereinrichtung 34 eingestellt ist, nimmt die Größe der Stellspannung zu, wodurch die Schalteinrich-
tung 12 für eine längeres Zeitintervall angesteuert ist, um den Effektivwert der Lastspannung VL zu vergrößern. Wenn umgekehrt die Lastspannungs-Probenentnahmeeinrichtung 32 eine größere Lastspannung abtastet als der gewünschte Wert, der durch die Referenzspannung am Eingang 34b der Integriereinrichtung 34 eingestellt ist, nimmt die Größe der Stellspannung am Ausgang 34 ab, um das Zeitintervall zu verkürzen, in dem die Schalteinrichtung 12 gesteuert ist; die Leistungsschalteinrichtung 12 sperrt also die Stromleitungsbahn nach einem kürzeren Zeitintervall, wodurch der Effektivwert der Spannung V über der Last 10 verkleinert wird.
Somit wird deutlich, daß der Sensor gemäß Figur 1 nicht nur vier Widerstandselemente R1 bis R4 benötigt, sondern darüberhinaus erforderlich macht, daß jedes dieser vier Widerstandselemente mit einer relativ hohen absoluten Genauigkeit versehen ist. Ferner muß auch das Verhältnis der Widerstandselemente R2/R1 und R3/R2 eine relativ hohe Genauigkeit haben. Diese Vielzahl von Widerstandselementen führt zu einer Schaltungsanordnung, die nicht leicht integriert werden kann, und sie hat auch eine Konfiguration zur Folge, in der das Trimmen von einem der Widerstandselemente R1-R3 nicht allein einen bestimmten Lastparameter, der abgetastet werden soll, bildet. Vielmehr kann das Trimmen von einem der Widerstandselemente R1 bis R3 das Trimmen von wenigstens einem, üblicherweise beiden anderen Widerstandselementen der Einrichtung 32 erfordern. Dies hat Kosten zur Folge, die höher als wünschenswert sind.
Gemäß Figur 2 sorgt eine integrierbare Lastspannungs-Samplingschaltung 14 für eine Abtastung des Effektivwerts der Lastspannung, um eine nachfolgende Leitungswinkel-Steuerschaltung mit dem gleichen Steuersignal zu versorgen, wie die bekannte Schaltungsanordnung gemäß Figur 1, in Abhängigkeit von dem gleichen Steuereingangssignal? aber die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 14 verwendet nur ein einziges Widerstandselement 16, das auf einfache Weise getrimmt werden
kann, um unabhängig einen Steuereingangsparameter zu bestimmen. Bei der integrierbaren Lastspannungs-Samplingschaltung ist die Kathode einer Schutzdiode 18 mit demjenigen Anschluß eines Eingangswiderstandes 16 verbunden, der von dem Eingangsanschluß 14a der Leitung 1 am weitesten entfernt ist. Die Anode der Diode 18 ist mit dem auf Massepotential liegenden Anschluß 14c verbunden, mit dem auch der Anschluß der Quelle 11 über die Leitung 2 in Verbindung steht. Die Gate- und Drain-Anschlüsse eines ersten Feldeffekt-Transistors (FET) sind mit dem Knotenpunkt zwischen dem Widerstand 16 und der Diode 18 verbunden, wobei die Source-Elektrode des FET 20 an das Massepotential am Anschluß 14c gelegt ist. Das Verhältnis von Kanalbreite zu Kanallänge des FET 20 ist genügend groß gemacht, so daß nur eine kleine Spannung, in der Größenordnung von 2 Volt, über dem Drain-Source-Kanal mit gesteuerter Leitfähigkeit des leitenden FET 20 abfällt. Deshalb tritt praktisch die gesamte Leitungsspannung VT zwischen den Anschlüssen 14a und 14c über dem Widerstand 16 auf. Für eine typische Wechselspannungsquelle 11 mit einer Effektivspannung von 120 Volt liegt der Spitzenwert dieser Spannung in der Größenordnung von 170 Volt. Somit ist während jeder positiven Halbwelle 41 der Quellenleitungsspannungskurve die Diode 18 rückwärts vorgespannt, und der Eingangsstrom I. ist stark angenähert gleich V1./R, wobei R der Widerstands wert des Widerstands 16 ist. Dieser Strom fließt durch den ersten FET 20 als Strom Während der negativen Halbwelle 42 der Quellenspannungskurve ist der FET 20 in Sperrichtung vorgespannt (d. h. 11 ist im wesentlichen null), und die Diode 18 ist vorwärts vorgespannt, um die negative Gate-Source-Spannung am FET 20 im wesentlichen auf das Massepotential festzuklemmen, wodurch ein Spannungsdurchbruch des FET 20 verhindert wird.
Der FET 20 bildet eine erste Stromspiegeleinrichtung mit einem zweiten FET 22 und eine zweite Stromspiegeleinrichtung mit einem dritten FET 23. Die Gate-Elektroden der beiden FETs 22 und 23 sind mit den Gate-Drain-Elektroden des FET 20
4i-,:..= ■„:..- 3S16T12
verbunden, während die Source-Elektroden S der beiden FETs 22 und 23 mit dem Massepotentialanschluß 14c verbunden sind. Die Drain-Elektrode D des FET 22 ist mit der Source-Elektrode eines vierten FET 24 verbunden, dessen Gate-Elektrode mit einem Schaltspannungs-Eingangsanschluß 14d verbunden ist, an den eine Schaltspannung Vgw anlegbar ist. Die Drain-Elektrode D von jedem FET 23 und 24 ist mit einem gemeinsamen Knotenpunkt 25 verbunden. Die Schwellspannungen und andere Parameter der FETs 20, 22 und 23 sind sehr eng aneinander angepaßt, beispielsweise durch Fertigung dieser drei Vorrichtungen in dem gleichen Substrat unter Verwendung der gleichen Fertigungsprozesse. Die Verhältnisse der Kanalbreite W 22 oder W 23 und der Kanallänge L2? bzw· L 23 der FETs 22 23 und auch das Verhältnis der Kanalbreite W 2o un^ der Kanallänge L 2O des FET 20 sind so ausgelegt, daß sie eine vorbestimmte Relation aufweisen, so daß das Verhältnis von Kanalbreite zu Kanallänge der Vorrichtungen 20 und 22 zum Verhältnis der Kanalbreite zur Kanallänge der Vorrichtung 20 die Größe des entsprechenden Stroms 12 bzw. 13 festlegt, der in die Drain-Elektrode der entsprechenden FETs 22 oder 23 fließt, wenn der Strom 11 gleich dem Eingangsstrom I. ist. Es wird deutlich, daß der Strom 12 nur fließt, wenn der FET 24 in Sättigung geschaltet ist, wodurch der Strom 14, der den Knotenpunkt 25 verläßt, im wesentlichen gleich dem Strom 12 ist, der durch den FET 22 fließt. Ein im wesentlichen konstanter Strom I r; wird an den Knotenpunkt 25 durch eine Referenzstromquelle 27 geliefert.
Wie in Figur 2b gezeigt ist, ist der Strom 11 = I. während der gesamten positiven Halbwelle 41 der Quellenspannungskurve vorhanden. Ein Strom 14 = 12 ist nur bei einem "Ein"-Pegel der Spannung am Anschluß 14d (sh. Figur 2d) vorhanden in einem Meßzeitintervall tM unmittelbar nach dem Nulldurchgang 41a der Leitungsspannungskurve am Beginn der positiven Halbwelle. Somit hat der Strom 12 = 14 einen ansteigenden sinusförmigen Abschnitt während des Zeitintervalls t , wie es in Figur 2b gezeigt ist, und fällt dann praktisch auf null ab, wenn die
Vorrichtung 24 am Ende dieses Zeitintervalls in den Sperrzustand geschaltet wird. Lediglich zu Darstellungszwecken sind die Verhältnisse von Kanalbreite zu Kanallänge der Vorrichtung 22 und der Vorrichtung 23 so gezeigt, daß sie in Beziehung stehen zu dem Verhältnis von Kanalbreite zu Kanallänge der Vorrichtung 20 derart, daß der Drain-Strom 13 der Vorrichtung 23 die Hälfte des EingangsStroms 11 der Vorrichtung 20 beträgt und der Strom 12 der Vorrichtung 22 drei Viertel des EingangsStroms 11 der Vorrichtung 20 beträgt. Somit beginnen am Anfang des Meßintervalls tM, d. h. beim Nulldurchgang 41a in Richtung positiver Polarität der Eingangsspannung V_, sowohl der Strom 13 als auch der Strom 14 praktisch bei null und wachsen sinusförmig an auf entsprechende Größen I (beispielsweise 11/2) und I ' (beispielsweise
P P
311/4) am Ende des Meßzeitintervalls tM· Deshalb hat der Gesamtstrom Ι»,der in den Knotenpunkt 25 fließt, wie es in Figur 2c gezeigt ist, einen ersten, sinusförmig ansteigenden Abschnitt 44, der praktisch bei null am positiv werdenden Nulldurchgang 41a beginnt, und wächst dann auf einen Spitzenwert von I + I , (beispielsweise 511/4) am Ende des Meßinter-
PP
valls tM an. Der gesamte Stromspiegelstrom 1™ fällt mit einer fallenden Flanke 45 abrupt ab am Ende des Meßintervall-Einschaltimpulses 43 (beispielsweise etwa auf die Größe I , beispielsweise etwa IT/2) und setzt sich anschließend mit einem Abschnitt 46 fort, der dem sinusförmigen Stromabschnitt 13 der Vorrichtung 23 folgt, die während der gesamten positiven Halbwelle 41 der Schwellenspannungskurve leitend ist. Der Gesamtstrom IT der Stromspiegeleinrichtung fällt im wesentlichen auf null ab am negativ werdenden Nulldurchgang 42a und bleibt im wesentlichen null während der gesamten negativen Halbwelle 42 der Quellenspannungskurve. Somit hindert der Schaltvorgang des FET 24 den Gesamtstrom I„ daran, dem gestrichelten Kurvenabschnitt 47 während des späteren Abschnitts der positiven Halbwelle 41 zu folgen. Der Effektivwert des Gesamtstroms I„ der Stromspiegeleinrichtung wird somit durch die Dauer des das Meßzeitintervall· tM bestimmenden Impulses 43 festgelegt, der von dem Signal V,. abgeleitet wird, das
zur Steuerung der Leitfähigkeit der Laststrom-Schalteinrichtung 12 verwendet wird. Deshalb ist die Dauer des Meßimpulses 43 gleich der Leitungszeit der Lastschaltvorrichtung 12. Wenn beispielsweise die Last 10 eine 36-Volt-Lampe wäre, die aus einer Spannung von 120 Volt zwischen L1-L2 gespeist wird, würde die Meßzeit t (gleich dem Laststrom-Leitungszeitintervall) etwa 45 von jeder 60-Hz-Periode sein; der Leitungswinkel wird durch eine Schaltungsanordnung gesteuert, die derjenigen der eingangs genannten deutschen Patentanmeldung P 34 32 225.6 ähnlich ist. Der jeweilige Impuls 43 für die Schaltspannung Vgw tritt an dem dort gezeigten Anschluß 62-3 auf. Der Drain-Strom 13 der Vorrichtung 23 kompensiert den Effektivwert/Durchschnittsspannungsmeßfehler, der üblicherweise auftritt, wenn eine mittlere Spannung oder Durchschnittsspannung für eine phasengesteuerte Last über einem Schwankungsbereich der Leitungsspannung gemessen wird, wie beispielsweise der übliche Bereich von 108 zu 132 Volt der minimalen zur maximalen Leitungsspannung, wie sie üblicherweise in den Vereinigten Staaten von Amerika auftreten. Für andere Länder würde entsprechendes gelten.
Der Gesamtstrom !_, der Stromspiegeleinrichtung wird von dem Referenzstrom I f der Stromquelleneinrichtung 27 subtrahiert, um einen Strom I für einen nachfolgenden Integrator zu bilden. Der Referenzstrom kann eingestellt werden, beispielsweise durch bekannte Mittel für die Schaltungsanordnung 14 in diskreter, hybrider oder integrierter Schaltungsform, um den Arbeitspunkt der Last 10 festzulegen. Die algebraische Differenz zwischen dem Strom I f der Quelle 27 und dem Gesamtstrom IT der Stromspiegeleinrichtung ist der verbleibende Strom I , der durch den Integrationskondensator 28 fließen muß, der zwischen den invertierenden negativen Eingang 29a und den Ausgang 29b eines Operationsverstärkers 29 geschaltet ist. Der Ausgang 29b des Operationsverstärkers ist mit dem Ausgangsanschluß 14b der Abtastschaltung verbunden, während der nicht-invertierende positive Eingang 29c des Operationsverstärkers mit dem Eingangsanschluß 14e der Vorspannung der
Schaltungsanordnung verbunden ist, wobei der Anschluß 14e seinerseits mit der die Vorspannung liefernden Einrichtung 30 verbunden ist. Die Einrichtung 30 liefert eine Vorspannung V, am Anschluß 14e und am Eingang 29c, wodurch eine ähnliche Spannung V. am anderen Eingang 29a des Operationsverstärkers vorhanden sein muß aufgrund des relativ hohen Verstärkungsgrades des Operationsverstärkers 29. Die Differenz zwischen dem Referenzstrom der Stromquelle und dem Gesamtstrom der Stromspiegeleinrichtung bewirkt somit eine Aufladung des Kondensators 28 und verändert die Spannung am Ausgang 14b, um die nachfolgende Leitungswinkel-Steuerschaltung mit einem richtigen Sensorsignal V ,. zu versorgen, um die Lastspannung
äU]
einzustellen. Beispielsweise sei angenommen, daß der Gesamtstrom IT der Stromspiegeleinrichtung größer ist als der Referenzstrom I - der Stromquelle. Somit ist ein resultierender Stromfluß aus dem Integrationskondensator 28 in einer Richtung entgegengesetzt zu der dargestellten Richtung des Ladestroms I vorhanden. Dieser Strom muß durch den Integrationskondensator 28 in der Richtung von dem Ausgang 29b des Operationsverstärkers zum Eingang 29a des Operationsverstärkers fließen. Da der Eingang 29a im wesentlichen auf die Vorspannung V, festgelegt ist, muß die Spannung am Verstärkerausgang 29b zunehmend positiver werden, wodurch eine zunehmend positiver werdende Einstellspannung V ,. an die nachfolgende Leitungs-
aci]
Winkelschaltung geliefert wird. Da der Gesamtstrom I™ der Stromspiegeleinrichtung größer als erwartet war, was auf eine größer als erwartete effektive Lastspannung V, hindeutet, wird das zunehmend positiver werdende Einstellspannungssignal am Anschluß 14b durch die nachfolgende Leitungswinkel-Steuerschaltung dazu verwendet, die Leitungszeit t„ der Schalteinrichtung 12 zu verkleinern und somit die Spannung V-der Last 10 zu senken. Ähnliches gilt, wenn eine kleiner als erwartete effektive Lastspannung vorhanden ist. Dann nimmt die Große der Einstellspannung am Anschluß 14b ab und bewirkt eine Vergrößerung der Leitungszeit t , um die Lastspannung während der nachfolgenden Quellenspannungsperioden zu vergrößern. Somit wird deutlich, daß in einer Regelungsanordnung
bei einem Gleichgewichtszustand praktisch keine Änderung in dem durch den Integrationskondensator fließenden Strom I auftritt, da der Gesamtstrom IT der Stromspiegeleinrichtung im wesentlichen gleich dem praktisch konstanten Strom I ~ der Stromquelle 27 ist. Wie bereits ausgeführt wurde, ist der Strom I f so eingestellt, daß er eine Effektivspannung bei Lastgleichgewicht liefert. Da sich die Größe des Stroms I des Integrationskondensators nicht ändert, gibt es auch keine resultierende Änderung von Periode zu Periode in dem Lastspannungssignal am Sensorausgang 14b. Es wird weiterhin deutlich, daß die Lastspannung-Abtastschaltung 14 vollständig in Form einer integrierten Schaltungsanordnung mit billiger CMOS-Technologie hergestellt werden kann, und daß die vollständig integrierte Schaltungsimplementation für einen bestimmten Wert der effektiven Lastspannung getrimmt werden kann durch Wahl der Größen von entweder dem Strom der Referenzstromquelle 27 oder dem Widerstandswert R des Eingangswiderstandselementes 16. Beispielsweise würde nur der Widerstandswert R des Eingangswiderstandselementes 16 getrimmt werden, um die gewünschte effektive Lastspannung zu erhalten, und die Schaltungsanordnung, die zum Einstellen des Referenzstromes der Quelle verwendet wird, wird auf die gewünschte Leistungsfähigkeit relativ zu anderen variablen Parametern optimiert, beispielsweise hinsichtlich des Temperaturbereichs und ähnliches.

Claims (20)

Paten t an sprüche
1. Integrierbare Probenentnahme- bzw. Samplingschaltung zur Lieferung eines Ausgangssignals in Abhängigkeit von der Größe der effektiven Durchschnittsspannung über einer Last, die an eine Wechselspannungsguelle während eines Teils der periodischen Quellenspannung angeschlossen ist durch Schliessen bzw. Leitfähigkeit einer Leistungsschaltvorrichtung, gekennzeichnet durch : Mittel zum Empfang eines Samplesignals, wenn die Schaltvorrichtung leitend bzw. durchgeschaltet ist, Mittel zum Umwandeln der Größe der augenblicklichen Lastspannung in eine Eingangsstromgröße, erste Stromspiegelmittel zur Lieferung eines ersten Stroms bei einem ersten festgelegten Vielfachen des Eingangsstroms nur bei Anliegen des Samplesignals,
zweite Stromspiegelmittel zur Lieferung eines zweiten Stroms bei einem zweiten festgelegten Vielfachen des Eingangsstroms,
Mittel zur Lieferung eines im wesentlichen konstanten Referenzstroms und
Mittel zum zeitlichen Integrieren der Differenz zwischen dem Referenzstrom und dem Gesamtwert der ersten und zweiten Ströme zur Lieferung des Ausgangssignals.
2. SampIeschaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind zum Sperren des Betriebs der ersten und zweiten Stromspiegelmittel während eines vorbestimmten Teils der Halbwelle der Quellenspannungskurve.
3. Sampleschaltung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrmittel ein unidirektional leitendes Element aufweisen, das mit\der Wandlereinrichtung verbunden ist.
4. Sampleschaltung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Effektivwert der Lastspannung variabel anspricht auf eine Änderung in der Wandlereinrichtung.
5. Sampleschaltung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerschaltung ein Widerstandselement aufweist.
6. Sampleschaltung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement einen in vorbestimmter Weise ausgewählten Widerstandswert aufweist, derart, daß die Größe des Eingangsstroms bei einem vorgewählten Wert für einen vorgewählten Wert der Effektivspanung über der Last lieferbar ist.
7. Sampleschaltung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Sperrmittel ein unidirektional leitendes Element auf-
Γ" j ""
weisen , das mit dem Widerstandselement über der Quelle in Reihe geschaltet ist.
8. Sampleschaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Integrationsmittel aufweisen:
Mittel zur Lieferung einer Vorspannung, einen Operationsverstärker mit einem ersten Eingang, dem der Differenzstrom zugeführt ist, einem zweiten Eingang, der die Vorspannung empfängt/und einem Ausgang, an dem das Ausgangssignal auftritt, und ein integrierendes Element, das zwischen den ersten Eingang und den Ausgang des Operationsverstärkers geschaltet ist zum zeitlichen Integrieren des Differenzstroms zur Lieferung des Ausgangssignals.
9. Sampleschaltungvnach Anspruch 8,
dadurch v gekennzeichnet, daß
das integrierende Element ein Integrationskondensator ist. /
10. Sampleschaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die ersten und zweiten Stromspiegelmittel sich jeweils eine gemeinsame erste Halbleitervorrichtung teilen.
11. Sampleschaltung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorrichtung ein erster Feldeffekttransistor (FET) ist.
12. Sampleschaltung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gate- und Drain-Elektroden des ersten FET beide mit der Wandlereinrichtung verbunden sind.
13. Sampleschaltung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
die ersten Stromspiegelmittel ferner aufweisen: *
einen zweiten Feldeffekttransistor (FET), dessen Gate-Elek-
trode mit dem ersten FET verbunden ist und der einen Stromkreis mit gesteuerter Leitfähigkeit aufweist, durch den der erste Strom fließt bei einer Spannung an der Gate-Elektrode .
14. Sampleschaltung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten FETs jeweils ein Breiten/Längenverhältnis des gesteuerte Leitfähigkeit aufweisenden Kanals haben, wobei die Verhältnisse der ersten und zweiten FETs derart gewählt sind, daß das erste feste Vielfache ausgebildet ist.
15. Sampleschaltung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
das erste feste-Vielfache kleiner als 1 ist.
16. Sampleschaltung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Stromspiegelmittel ferner aufweisen: einen weiteren Feldeffekttransistor (FET), dessen Gate-Elektrode das Samplesignal empfängt und der einen Stromkreis mit steuerbarer Leitfähigkeit aufweist, der mit dem eine steuerbare Leitfähigkeit aufweisenden Stromkreis des zweiten FET in Reihe geschaltet ist, um das erste feste Vielfache des Eingangsstroms auf entsprechende Weise ein- und auszuschalten in Abhängigkeit von dem Anliegen und Nicht-Anliegen des Samplesignals an der Gate-Elektrode des anderen FET.
17. Sampleschaltung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Stromspiegelmittel ferner aufweisen: einen dritten Feldeffekttransistor (FET), dessen Gate-Elektrode mit dem ersten FET verbunden ist und der einen Stromkreis mit steuerbarer Leitfähigkeit aufweist, durch den der zweite Strom bei der Spannung an der Gate-Elektrode fließt.
18. Sampleschaltung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und dritten FETs jeweils ein Breiten/Längenverhältnis des steuerbare Leitfähigkeit aufweisenden Kanals aufweisen, wobei die Verhältnisse der ersten und dritten FETs derart gewählt sind, daß das zweite feste Vielfache ausgebildet ist.
19. Sampleschaltung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
das zweite feste Vielfache kleiner als 1 ist.
20. Sampleschaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß alle Empfangsmittel, Umwandlungsmittel, erste und zweite Stromspiegelmittel, den Referenzstrom liefernde Mittel und die Integrationsmittel in wenigstens einem Teil einer einzigen monolithischen integrierten Schaltungsanordnung integriert sind.
DE19853516112 1984-05-07 1985-05-04 Integrierbare lastspannung-samplingschaltung fuer effektivlast-mittelwertspannungs-steuereinrichtung Withdrawn DE3516112A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/608,043 US4578632A (en) 1984-05-07 1984-05-07 Intergratable load voltage sampling circuit for R.M.S. load average voltage control apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3516112A1 true DE3516112A1 (de) 1985-11-07

Family

ID=24434782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19853516112 Withdrawn DE3516112A1 (de) 1984-05-07 1985-05-04 Integrierbare lastspannung-samplingschaltung fuer effektivlast-mittelwertspannungs-steuereinrichtung

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4578632A (de)
JP (1) JPS613215A (de)
BE (1) BE902351A (de)
BR (1) BR8502194A (de)
DE (1) DE3516112A1 (de)
FR (1) FR2563956A1 (de)
GB (1) GB2158952A (de)
NL (1) NL8501263A (de)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2183048B (en) * 1985-11-11 1989-12-20 British Gas Plc Method and apparatus for testing ac generators
US5576614A (en) * 1994-05-27 1996-11-19 Xerox Corporation Circuit for supplying constant voltage to a lamp from an AC input
JP3942605B2 (ja) * 2004-05-17 2007-07-11 東芝テック株式会社 モータ制御装置及び電気機器
KR101284492B1 (ko) * 2005-03-08 2013-07-16 도시바 테크 가부시키가이샤 전기 진공 청소기
JP4079962B2 (ja) * 2005-08-30 2008-04-23 株式会社東芝 電気掃除機
US7821245B2 (en) * 2007-08-06 2010-10-26 Analog Devices, Inc. Voltage transformation circuit
US8193787B2 (en) 2010-07-06 2012-06-05 V Square/R, LLC System and method for regulating RMS voltage delivered to a load
US10216523B2 (en) 2015-07-17 2019-02-26 General Electric Company Systems and methods for implementing control logic
CN107894530A (zh) * 2017-12-25 2018-04-10 峰岹科技（深圳）有限公司 负电压检测电路及电机驱动装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4063149A (en) * 1975-02-24 1977-12-13 Rca Corporation Current regulating circuits
US4283638A (en) * 1979-07-23 1981-08-11 Honeywell Inc. Field effect transistor switched temperature control circuit
US4331914A (en) * 1980-08-27 1982-05-25 General Electric Company Load control and switching circuits
US4435678A (en) * 1982-02-26 1984-03-06 Motorola, Inc. Low voltage precision current source
FR2525841B1 (fr) * 1982-04-21 1990-11-02 Motorola Inc Dispositif de traitement de signaux pour circuit de conversation telephonique
US4477737A (en) * 1982-07-14 1984-10-16 Motorola, Inc. Voltage generator circuit having compensation for process and temperature variation
JPS5941022A (ja) * 1982-09-01 1984-03-07 Toshiba Corp 定電流回路
US4528494A (en) * 1983-09-06 1985-07-09 General Electric Company Reverse-phase-control power switching circuit and method

Also Published As

Publication number Publication date
JPS613215A (ja) 1986-01-09
GB8510427D0 (en) 1985-05-30
GB2158952A (en) 1985-11-20
BE902351A (fr) 1985-11-06
FR2563956A1 (fr) 1985-11-08
US4578632A (en) 1986-03-25
BR8502194A (pt) 1986-01-07
NL8501263A (nl) 1985-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19530472B4 (de) Konstantstromschaltung
DE3204840A1 (de) Gleichstromnetzgeraet mit stromkonstanthaltung, insbeondere fuer eine fernmeldeanlage
DE2415803C3 (de) Konstantstromquelle
DE3108515A1 (de) "stromquellenschaltung"
DE2641860A1 (de) Integrierte stromversorgungsschaltung
DE2337138A1 (de) Verstaerkerschaltung
DE2542403A1 (de) Komparatorschaltung
DE2554054A1 (de) Differentialverstaerkerschaltung in cmos-bauweise
DE2240971C3 (de) Torschaltung
EP0010149B1 (de) Referenzquelle auf einem integrierten FET-Baustein sowie Verfahren zum Betrieb der Referenzquelle
EP0648019A2 (de) CMOS-Schaltung mit erhöhter Spannungsfestigkeit
DE3516112A1 (de) Integrierbare lastspannung-samplingschaltung fuer effektivlast-mittelwertspannungs-steuereinrichtung
EP0162214A1 (de) Verfahren und Schaltung zur Temperaturkompensation eines stromgespeisten Hallelementes
DE3017669A1 (de) Regelverstaerker
DE69729914T2 (de) Verstärker mit negativer Rückkopplung
DE69815289T2 (de) Spannungsreglerschaltungen und halbleiterschaltung
DE3102398C2 (de)
DE2527172B2 (de) Signalverstaerkerschaltung mit einer komplementaeren gegentakt-endstufe
EP0650112A2 (de) Konstantstromquelle
DE3433817A1 (de) Konstantspannung-schaltkreis
DE69920583T2 (de) Sollwertsendung über ein Wechselstromversorgungsnetz
EP0944159A2 (de) Gleichspannungswandler
DE3024014C2 (de) Wechsel-Gleichspannungswandler in Form einer integrierten Schaltung
DE2751886A1 (de) Monolithisch integrierte, rueckgekoppelte verstaerkerschaltung
DE1948178C3 (de) Aus einer Vielzahl individueller logischer Kreise bestehende monolithische Halbleiterschaltung mit integrierter Gleichspannungsstabilisierungs-Halbleiterschaltung

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee