DE69429080T2

DE69429080T2 - Konstantstromquelle

Info

Publication number: DE69429080T2
Application number: DE69429080T
Authority: DE
Inventors: Syuzi Ichikawa; Kazuhiro Umeda
Original assignee: Tokyo Tsuki Co Ltd
Current assignee: Tokyo Tsuki Co Ltd
Priority date: 1993-10-19
Filing date: 1994-10-18
Publication date: 2002-03-28
Anticipated expiration: 2014-10-19
Also published as: JP3016593B2; EP0676862B1; WO1995011549A1; EP0676862A4; EP0676862A1; FI113593B; KR100195309B1; CN1116019A; NO952416D0; AU7864494A; AU677444B2; NO952416L; ES2167380T3; DE69429080D1; US5796279A; KR950704854A; FI952962A7; FI952962A0; NO314706B1; CN1036750C

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gleichstrom-Anlegeschaltung zum Anlegen eines Gleichstroms an einen Transformator oder eine Drosselspule zur Verwendung in verschiedenen Übertragungsschaltungen.

STAND DER TECHNIK

Um Wechselstromkomponenten aus Signalen zu extrahieren, die Gleichstromkomponenten und Wechselstromkomponenten enthalten, wurde bisher ein Transformator benutzt, wie z. B. in Fig. 14 gezeigt ist. In diesem Schaubild ist eine Drosselspule L&sub1; parallel zur Eingangsseite eines Transformators T&sub1; über einen Gleichstromisolationskondensator C&sub1; angeschlossen. Wenn somit diese Schaltung überlagerte Gleichstrom/Wechselstrom-Signale empfängt, werden nur die Wechselstromkomponenten an den Transformator T&sub1; angelegt. Diese Konfiguration weist jedoch das Problem auf, daß die Tendenz zu einer großen Drosselspule L&sub1; besteht, was zu vergrößerten Abmessungen der gesamten Schaltung führt, oder daß die Verwendung der Drosselspule L&sub1; zu erhöhten Bauteilkosten führt.
Um solche Probleme zu lösen, kann als Transformator ein mit Gleichstrom beaufschlagbarer Transformator T&sub2; verwendet werden, wie z. B. in Fig. 15 gezeigt ist. Der mit Gleichstrom beaufschlagbare Transformator T&sub2; enthält einen großen Spalt in seinem Magnetpfad, um den Einfluß einer Gleichstrommagnetisierung zu eliminieren, um somit das Anlegen der Gleichstromkomponenten zu ermöglichen.
Ungünstigerweise muß die Konfiguration, wie in Fig. 15 gezeigt, aufgrund des Vorsehens des Spalts zum Eliminieren des Einflusses der Gleichstrommagnetisierung große äußere Abmessungen aufweisen. Die Anzahl der Windungen des Transformators T&sub2; beträgt z. B. sowohl auf der Primärseite als auch der Sekundärseite 1.600 bei einer Kerngröße von 35 mm (bezeichnet mit EI-35). Die Verwendung eines solchen großen Transformators T&sub2; führt zu einem Dämpfungswert von lediglich 3 dB bei 100 Hz, wie in Fig. 16 gezeigt ist.
Das japanische Patent Nr. JP-A-1.143.528 zeigt eine Schaltung zum Kombinieren eines Wechselstromsignals mit einem Gleichstromsignal. Ein Stromspiegel wird verwendet, um einen Gleichstrom sowohl an die primäre als auch die sekundäre Wicklung eines Transformators anzulegen. Die an die jeweiligen Wicklungen angelegten Ströme fließen in entgegengesetzten Richtungen mit Werten, die so gewählt sind, daß sie die Kernvormagnetisierung des Transformators beseitigen.
Das japanische Patent Nr. JP A-58-25.755 zeigt eine Schaltung, die einen Hybrid-Transformator mit drei Primärwicklungen zeigt. Ein an den Transformator angelegtes Gleichstromsignal wird über eine zusätzliche Wicklung in entgegengesetzter Richtung zu den Hauptwicklungen geleitet, wodurch das Gleichstrommagnetfeld im Eisenkern des Transformators reduziert wird.
Diese beiden Anwendungen erfordern zusätzliche Wicklungen, um die Gleichstrommagnetisierung eines magnetischen Elements, das dem Transformator zugeordnet ist, zu reduzieren.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, die obigen Probleme zu beseitigen. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Zu ermöglichen, daß ein Gleichstrom an eine Wicklung eines Transformators oder einer Drosselspule angelegt wird, ohne die Größe einer Schaltungskonfiguration zu erhöhen, wobei ferner die Eigenschaften verbessert werden sollen.
In den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Gleichstrommagnetisierung, die durch die Gleichstromkomponente eines den Wicklungen zugeführten überlagerten Gleichstrom/Wechselstrom-Signals hervorgerufen wird, reduziert oder eliminiert durch eine Gleichstrommagnetisierung- Verhinderungsschaltung. Es besteht somit nicht die Notwendigkeit, einen Spalt vorzusehen, um den Einfluß der Gleichstrommagnetisierung zu kompensieren, so daß es zu keiner Erhöhung der äußeren Abmessungen und zu keiner Beeinträchtigung der Eigenschaften kommt. Bezüglich der Bewertung der Eigenschaften variieren außerdem die Eigenschaften kaum in Abhängigkeit davon, ob das Eingangssignal ein überlagertes Gleichstrom/Wechselstrom-Signal oder nur ein Wechselstromsignal ist, wodurch die Bewertung und Prüfung erleichtert wird. Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können sehr weit auf allgemeine Übertragungsschaltungen angewendet werden.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Schaltung geschaffen zum Anlegen eines Gleichstroms an eine Wicklung, die eine eine zentrale Anzapfung enthaltende Wicklung zum Führen eines überlagerten Gleichstrom/Wechselstrom-Signals, das aus einer Gleichstromkomponente und einer Wechselstromkomponente besteht, die einander überlagert sind, und eine Gleichstrommagnetisierung-Verhinderungsschaltung umfaßt zum Verhindern einer Gleichstrommagnetisierung eines der Wicklung zugeordneten magnetischen Elements aufgrund der hindurchfließenden Gleichstromkomponente, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralanzapfung so angeordnet ist, daß sie das überlagerte Gleichstrom/Wechselstrom-Signal aufnimmt, und die Gleichstrommagnetisierung-Verhinderungsschaltung den Fluß der Gleichstromkomponente durch Teile der Wicklung auf entgegengesetzten Seiten der Zentralanzapfung steuert, so daß die Gleichstromkomponenten in den zwei Teilen in entgegengesetzten Richtungen fließen.
In den Ausführungsformen dieses ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung fließt die Gleichstromkomponente in entgegengesetzten Richtungen durch die zwei Teile der Wicklung ausgehend von der Grenze, die durch die Zentralanzapfung definiert wird, wodurch die Magnetisierung aufgrund der Gleichstromkomponente durch den Fluß in jedem Teil der Wicklung aufgehoben werden kann, was zu einer gewünschten Verhinderung der Gleichstrommagnetisierung im magnetischen Element führt.
Die Ausführungsformen dieses Aspekts der Erfindung können implementiert werden mittels einer Stromspiegelschaltung, die eine mit einem Ende der Wicklung verbundene Diodenseitenschaltung und eine mit deren anderem Ende verbundene Transistorseitenschaltung sowie eine Umgehungsschaltung zum Umleiten der Wechselstromkomponente in der Wicklung um die Diodenseitenschaltung der Stromspiegelschaltung aufweist, so daß nur die Gleichstromkomponente in die Stromspiegelschaltung eingegeben wird. Eine solche Implementierung erlaubt, daß die Gleichstromkomponente des überlagerten Gleichstrom/Wechselstrom-Signals, das in die Wicklung eingespeist wird, in die Stromspiegelschaltung eingespeist wird. Durch die Umgehungsschaltung wird die Wechselstromkomponente über einen Teil der Wicklung außen um die Stromspiegelschaltung herumgeleitet. Dementsprechend dient ein Teil der Wicklung, durch die die Wechselstromkomponente fließt, ihrer ursprünglichen Funktion als Transformator oder Drosselspule, während gleichzeitig die Gleichstromkomponente sich von der Zentralanzapfung der Windung in zwei Richtungen aufteilt (in die Diodenseitenschaltung und die Transistorseitenschaltung der Stromspiegelschaltung), mit dem Ergebnis, daß die Magnetisierung aufgrund der Gleichstromkomponente durch den Fluß in jedem der zwei Teile der Wicklung aufgehoben wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Schaltung geschaffen zum Anlegen eines Gleichstroms an eine Wicklung, die eine Wicklung zum Führen eines überlagerten Gleichstrom/Wechselstrom- Signals, das aus einer Gleichstromkomponente und einer Wechselstromkomponente besteht, die einander überlagert sind, und eine Gleichstrommagnetisierung-Verhinderungsschaltung umfaßt zum Verhindern der Gleichstrommagnetisierung eines der Wicklung zugeordneten magnetischen Elements aufgrund der hindurchfließenden Gleichstromkomponente, wobei die Gleichstrommagnetisierung-Verhinderungsschaltung eine Stromspiegelschaltung mit einer Diodenseitenschaltung und einer Transistorseitenschaltung sowie eine Umgehungsschaltung enthält, die eine Wechselstromumgehung für die Diodenseite der Stromspiegelschaltung bereitstellt, gekennzeichnet durch eine Nebenschlußschaltung zum Aufteilen des Eingangsstroms des überlagerten Gleichstrom/Wechselstrom-Signals in zwei Ströme und ferner zum Zuführen eines derselben zur Diodenseitenschaltung der Stromspiegelschaltung und des anderen zu ihrer Transistorseitenschaltung, wobei die Diodenseitenschaltung mit einem Ende der Wicklung verbunden ist und die Transistorseitenschaltung mit dem anderen Ende derselben verbunden ist, und wobei die Nebenschlußschaltung so beschaffen ist, daß der durch die Diodenseitenschaltung der Stromspiegelschaltung fließende Gleichstrom ausreichend kleiner ist als der zur Transistorseitenschaltung derselben fließende Gleichstrom, so daß die in die Wicklung einzugebende Gleichstromkomponente die Wicklung umgeht, um somit die durch die Wicklung fließende Gleichstromkomponente so weit zu reduzieren, daß sie vernachlässigt werden kann.
In den Ausführungsformen dieses Aspekts der Erfindung wird nahezu die gesamte Gleichstromkomponente, die in die Wicklung eingegeben werden soll, mittels der Gleichstrommagnetisierung-Verhinderungsschaltung außen um die Wicklung herumgeleitet. Als Ergebnis wird die durch die Wicklung fließende Gleichstromkomponente so weit reduziert, daß sie vernachlässigt werden kann, wodurch eine geringe oder keine Gleichstrommagnetisierung auftritt. Somit kann ohne Vorsehen der Zentralanzapfung an der Windung die gleiche Gleichstrommagnetisierung-Verhinderungsfunktion wie bei den Ausführungsformen des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung verwirklicht werden.
Die Gleichstromkomponente des überlagerten Gleichstrom/Wechselstrom- Signals wird von der Nebenschlußschaltung auf die Diodenseitenschaltung und die Transistorseitenschaltung der Stromspiegelschaltung aufgeteilt. Gleichzeitig steuert oder regelt die Nebenschlußschaltung den Fluß des Gleichstroms, so daß der in die Diodenseitenschaltung der Stromspiegelschaltung fließende Gleichstrom ausreichend kleiner ist als der in die Transistorseitenschaltung derselben fließende Gleichstrom. Somit wird der in die Diodenseitenschaltung der Stromspiegelschaltung und somit in die damit verbundene Wicklung fließende Gleichstromkomponente klein. Die Umgehungsschaltung dient zum Umgehen der Diodenseitenschaltung der Stromspiegelschaltung für einen Wechselstrom. Dies erlaubt, daß die von der Eingangsseite gesehenen Eigenschaften mit den Eigenschaften der Wicklung übereinstimmen. Außerdem kann die Nebenschlußschaltung mittels Widerständen implementiert werden, wobei die geeignete Einstellung der Widerstandswerte eine bevorzugte Implementierung der obigen Funktion sicherstellt. Die Nebenschlußschaltung enthält vorzugsweise einen mit der Diodenseitenschaltung verbundenen Widerstand und einen mit der Transistorseitenschaltung der Stromspiegelschaltung verbundenen Widerstand, wobei der Wert des mit der Diodenseitenschaltung verbundenen Widerstands ausreichend groß ist, damit der Wert des mit der Transistorseitenschaltung verbundenen Widerstands vernachlässigt werden kann.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Schaltung geschaffen zum Anlegen eines Gleichstroms an eine Wicklung, die die Wicklung zum Führen eines überlagerten Gleichstrom/Wechselstrom- Signals, das eine Gleichstromkomponente und eine Wechselstromkomponente umfaßt, die einander überlagert sind, und eine Gleichstrommagnetisierung-Verhinderungsschaltung zum Verhindern der Gleichstrommagnetisierung eines der Wicklung zugeordneten magnetischen Elements aufgrund des hindurchfließenden Gleichstroms umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstrommagnetisierung-Verhinderungsschaltung einen parallel zur Wicklung angeschlossenen Transistor und eine in Serie zur Wicklung angeschlossene Vorspannschaltung zum Vorspannen des Transistors enthält, wobei eine Umgehungsschaltung eine Wechselstromumgehung für die Vorspannschaltung bereitstellt, und wobei die Gleichstrommagnetisierung-Verhinderungsschaltung so angeordnet ist, daß die in die Wicklung einzugebende Gleichstromkomponente die Wicklung umgeht, um somit die durch die Wicklung fließende Gleichstromkomponente so weit zu reduzieren, daß sie vernachlässigt werden kann.
Das in die Wicklung eingegebene überlagerte Gleichstrom/Wechselstrom- Signal wird einerseits dem Transistor und andererseits der Wicklung zugeführt. Die mit der Wicklung in Serie verbundene Vorspannschaltung wird wechselweise von der Umgehungsschaltung umgangen, so daß die Wechselstromimpedanz des Transistors einen großen Wert aufweist. Ferner resultiert der Wert der Gleichstromkomponente, der über die Wicklung in die Vorspannschaltung fließt, in einem Wert, der bestimmt wird durch den Stromverstärkungsfaktor des Transistors, und somit in einem ausreichend kleinen Wert im Vergleich zum Wert der in den Transistor fließenden Gleichstromkomponente. Somit wird in dieser Konfiguration die in die Wicklung fließende Gleichstromkomponente sehr klein. Die Implementierung des Transistors mittels Darlington-Verbindung stellt vorzugsweise eine Schaltung mit größerer Stromtreiberfähigkeit sicher.
Die Vorspannschaltung kann als eine Nebenschlußvorspannschaltung konfiguriert sein, die aus mehreren Widerständen besteht, die in Serie geschaltet sind, um eine Vorspannung von einem Verbindungspunkt derselben zuzuführen. Dies erlaubt der Transistorvorspannschaltung, als ein Spannungsregler zu wirken, wodurch eine Regelungswirkung sichergestellt wird. Durch Bilden eines Tiefpaßfilters unter Verwendung der Kondensatoren der Nebenschlußschaltung und der Widerstände der Nebenschlußvorspannschaltung kann ferner ein Eindringen der Wechselstromkomponente in den Transistor reduziert werden. Die Verwendung dieses Tiefpaßfilters erlaubt, einige der Widerstände wegzulassen und die Wärmeerzeugung zu reduzieren.
In jeder der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Wicklung vorzugsweise eine Primärwicklung eines Transformators oder einer Drosselspule. Dies bedeutet, daß die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht nur auf den Fall anwendbar sind, in welchem die Wicklung die Primärwicklung eines Transformators ist, sondern auch auf den Fall, in welchem die Wicklung eine Drosselspule ist. Auf diese Weise besitzen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen sehr weiten Anwendungsbereich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Schaltung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, die Eigenschaften dieser Ausführungsform zeigt;
Fig. 3 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Schaltung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Schaltung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Schaltung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Schaltung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Schaltung gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Schaltung gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 9 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Schaltung gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 10 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Schaltung gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 11 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Schaltung gemäß der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 12 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Schaltung gemäß der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 13 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Schaltung gemäß der zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 14 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Schaltung gemäß dem ersten Beispiel des Standes der Technik zeigt;
Fig. 15 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Schaltung gemäß dem zweiten Beispiel des Standes der Technik zeigt; und
Fig. 16 ist eine graphische Darstellung, die Eigenschaften dieses Beispiels des Standes der Technik zeigt.
In den Schaubildern bezeichnen T&sub3; und T&sub4; jeweils einen Transformator. Ein Transistor ist jeweils mit Q&sub1; und Q&sub2; bezeichnet, während ein Kondensator jeweils mit C&sub2; bis C&sub4; bezeichnet ist. L&sub2; und L&sub3; bezeichnen jeweils eine Drosselspule und Z bezeichnet eine Lastimpedanz. Es ist zu beachten, daß in den Schaubildern gleiche Elemente mit gleichem Bezugszeichen bezeichnet sind.

BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG

Im folgenden wird mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In Fig. 1 ist eine Konfiguration einer Schaltung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. In der gezeigten Schaltung wird ein Transformator T&sub3; mit einem zusätzlichen Primärwicklungskanal verwendet. Ein überlagertes Gleichstrom/Wechselstrom-Signal wird als ein Eingangssignal der Zentralanzapfung des Transformators T&sub3; zugeführt.
Über einen Widerstand R&sub1; ist ein Ende einer Primärwicklung des Transformators T&sub3; mit einem Kollektor eines Transistors Q&sub1; verbunden. Das andere Ende der Primärwicklung ist mit einem Kollektor eines Transistors Q&sub2; verbunden. Zwischen einer Basis und dem Kollektor des Transistors Q&sub1; ist ein Kurzschluß eingerichtet, so daß der Transistor Q&sub1; als Diode arbeitet. Die Emitter der Transistoren Q&sub1; und Q&sub2; sind mit einem Eingangsanschluß über die Widerstände R&sub2; bzw. R&sub3; verbunden. Die Basen der Transistoren Q&sub1; und Q&sub2; sind miteinander verbunden, so daß von den Transistoren Q&sub1; und Q&sub2; eine Stromspiegelschaltung gebildet wird. Zusätzlich ist der Widerstand R&sub1; zwischen dem einen Ende der Wicklung und dem Transistor Q&sub1; angeordnet, wobei ein Kondensator C&sub2; den Widerstand R&sub1;, den Transistor Q&sub1; und den Widerstand R&sub2; umgeht.
Wenn die so konfigurierte Schaltung das überlagerte Gleichstrom/Wechselstrom-Signal empfängt, werden dessen Gleichstromkomponenten über die Primärwicklung des Transformators T&sub3; einer Stromspiegelschaltung zugeführt. Genauer wird ein von der Zentralanzapfung eingespeister Gleichstrom über einen Teil (obere Seite des Schaubildes) der Primärwicklung in den Transistor Q&sub1; der Stromspiegelschaltung geleitet, während gleichzeitig ein Gleichstrom mit dem gleichen Wert wie der obige (wenn ein Spiegelverhältnis gleich 1 ist) über den anderen Teil (untere Seite des Schaubildes) der Primärwicklung in den Transistor Q&sub2; geleitet wird. In diesem Fall fließen keine Wechselstromkomponenten in den Transistor Q&sub1;, da er durch den Umgehungskondensator C&sub2; aufgrund der Anwesenheit des Widerstands R&sub1; umgangen wird. Als Ergebnis wird eine Gleichstrommagnetisierung eines Kerns oder eines Joches (nicht gezeigt), die mit der Zufuhr der Gleichstromkomponenten in die Primärwicklung des Transformators T&sub3; verbunden ist, aufgehoben, da der Fluß der Gleichstromkomponenten auf einer Seite der Zentralanzapfung der Primärwicklung demjenigen auf der anderen Seite entgegengesetzt ist. Somit besteht hinsichtlich der Gleichstrommagnetisierung keine Notwendigkeit, einen Spalt im Kern oder im Joch vorzusehen, wodurch verhindert wird, daß die Größe des Transformators T&sub3; zunimmt. Es wird angenommen, daß der untere Teil im Schaubild der Primärwicklung des Transformators T&sub3; (der Teil auf der Seite des Transistors Q&sub2; der Stromspiegelschaltung) nicht als eine ursprüngliche Primärwicklung des Transformators arbeitet, da durch diesen keine Wechselstromkomponenten fließen. Der obere Teil im Schaubild (der Teil auf der Seite des Transistors Q&sub1; des Stromspiegels) kann als die ursprüngliche Primärwicklung des Transformators arbeiten.
Um die Wirkung dieser Ausführungsform zu verdeutlichen, werden im folgenden Vergleiche zwischen dieser Ausführungsform und dem obenbeschriebenen zweiten Beispiel des Standes der Technik gemäß der EI-35- Spezifikation angestellt. In dem Fall, in dem diese Ausführungsform für die gleiche Anwendung wie das so konfigurierte zweite Beispiel des Standes der Technik verwendet wird, sind insgesamt 800 Windungen auf der Primärseite und 400 Windungen auf der Sekundärseite für die Anzahl der Windungen des Transformators T&sub3; bei einer Kerngröße von 14 mm (bezeichnet als EI-14) ausreichend. Ferner kann diese Schaltung aus Universalelementen gebildet werden. Beispielsweise können die Transistoren Q&sub1; und Q&sub2; die Transistoren des Typs 2SC1815 sein, hergestellt von Toshiba Corporation, während die Widerstände R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; und der Kondensator C&sub2; mit Elementen implementiert sein können, die allgemeine Spezifikationen und Werte aufweisen, wie z. B. 150 Ω bzw. 100 uF.
Außerdem stellt diese Ausführungsform deutlich verbesserte Eigenschaften im Vergleich zum zweiten Beispiel des Standes der Technik sicher, das oben ausgeführt worden ist. Wie in Fig. 2 gezeigt, wird z. B. ein Dämpfungswert bei 100 Hz gleich etwa -1 dB und die Dämpfungskennlinien beschreiben von niedrigeren Frequenzen zu höheren Frequenzen eine im wesentlichen flache Kurve. In den Eigenschaften dieser Schaltung besteht eine sehr geringe Differenz zwischen dem Fall der Eingabe des überlagerten Gleichstrom/Wechselstrom-Signals und dem Fall der Eingabe nur der Wechselstromkomponenten, was die Bewertung und Prüfung der Eigenschaften erleichtert.
In Fig. 3 ist eine Konfiguration einer Schaltung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. In der gezeigten Schaltung wird ein Transformator T&sub4; verwendet, der im Vergleich zum herkömmlichen Transformator in der Größe reduziert ist, aus Gründen, die später beschrieben werden. Das überlagerte Gleichstrom/Wechselstrom-Signal wird in den Transformator T&sub4; eingegeben, der z. B. eine Eingangsimpedanz von 600 Ω und eine Ausgangsimpedanz von 600 Ω aufweist.
Erstens, diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in der Verbindung des Transformators mit der Stromspiegelschaltung. Genauer, obwohl die oberen und unteren Anschlüsse des Transformators T&sub3; mit der Diodenseite bzw. der Transistorseite der Stromspiegelschaltung in der ersten Ausführungsform verbunden sind, sind die unteren und oberen Anschlüsse des Transformators T&sub4; in dieser Ausführungsform mit der Diodenseite bzw. der Transistorseite verbunden. Zweitens, diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß der verwendete Transformator T&sub4; nicht mit der Zentralanzapfung versehen ist, und daß das überlagerte Gleichstrom/Wechselstrom-Signal in den oberen Anschluß des Transformators T&sub4; eingegeben wird.
Wenn die so konfigurierte Schaltung das überlagerte Gleichstrom/Wechselstrom-Signal empfängt, werden dessen Gleichstromkomponenten I&sub0; in einen Gleichstrom I&sub1; zum Kollektor des Transistors Q&sub2; und in Gleichstromkomponenten I&sub2; eines Primärstroms in den Transformator T&sub4; aufgeteilt. Der Strom I&sub2; wird über die Primärwicklung des Transformators T&sub4; in die Stromspiegelschaltung geleitet. Der Strom I&sub2; bewirkt eine Gleichspannung R&sub2;I&sub2; zwischen den Enden des Widerstands R&sub2;, wodurch die gleiche Spannung zwischen den Enden des Widerstands R&sub3; auftritt. Ein Verhältnis des Stroms I&sub1; zum Strom I&sub2; wird somit durch die Werte der Widerstände R&sub1; bis R&sub3; bestimmt.
Zum Beispiel seien die Werte der Widerstände R&sub1; und R&sub2; gleich 10 kΩ und des Widerstands R&sub3; gleich 10 Ω. Wenn ein Strom von 100 mA durch den Widerstand R&sub3; fließt, erscheint zwischen den Enden des Widerstands R&sub3; eine Spannung von 100 mA·10 Ω = 1 V. Zu diesem Zeitpunkt werden auch die Enden des Widerstands R&sub2; der gleichen Spannung 1 V ausgesetzt, so daß der Wert des durch den Widerstand R&sub2; fließenden Stroms gleich 1 V/10 kΩ = 0,1 mA ist. Mit anderen Worten, wenn die Schaltung dieser Ausführungsform das überlagerte Gleichstrom/Wechselstrom-Signal mit den Gleichstromkomponenten I&sub0; = 100 mA empfängt, fließt im Vergleich zu dem durch den Widerstand R&sub2; fließenden Gleichstrom von 0,1 mA ein extrem großer Gleichstrom (etwa 100 mA) in den Transistor Q&sub1; und den Widerstand R&sub3;. Dies bedeutet, daß nahezu alle Gleichstromkomponenten 10 des Eingangssignals in den Transistor Q&sub2; und den Widerstand R&sub3; fließen, während nur einem sehr kleinen Gleichstrom erlaubt wird, durch die Primärwicklung des Transformators T&sub4; Zu fließen. Somit kann die Gleichstrommagnetisierung des Kerns oder des Joches, die ansonsten durch die Zufuhr der Gleichstromkomponenten in die Primärwicklung des Transformators T&sub4; hervorgerufen würde, aufgrund der sehr kleinen hindurchfließenden Gleichstromkomponenten vernachlässigt werden. Dies führt dazu, daß es hinsichtlich der Gleichstrommagnetisierung nicht erforderlich ist, einen Spalt vorzusehen, wobei es möglich ist, eine Vergrößerung des Transformators T&sub4; zu verhindern. Außerdem fließen die Wechselstromkomponenten des überlagerten Gleichstrom/Wechselstrom-Signals in die Primärwicklung des Transformators T&sub4;, da eine Kollektor-Emitter-Impedanz des Transistors Q&sub2; unendlich groß ist. Diese Wechselstromkomponenten werden vom Kondensator C&sub2; umgeleitet. Somit erscheinen zwischen den Eingangsanschlüssen dieser Schaltung die Eigenschaften des Transformators T&sub4;.
Solange in dieser Ausführungsform die Anzahl der Windungen des Transformators T&sub4; sowohl auf der Primärseite als auch der Sekundärseite 400 beträgt, kann die Kerngröße 14 mm sein (bezeichnet als EI-14). Außerdem kann diese Schaltung aus Universalelementen aufgebaut sein. Es wird angenommen, daß z. B. die Transistoren Q&sub1; und Q&sub2; Transistoren des Typs 2SC1815 sein können, hergestellt von der Toshiba Corporation, während die Widerstände R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; und der Kondensator C&sub2; mit Elementen implementiert sein können, die allgemeine Spezifikationen und Werte aufweisen.
In der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform stellt auch diese Ausführungsform deutlich verbesserte Eigenschaften im Vergleich zum zweiten Beispiel des Standes der Technik sicher. Das heißt, es werden die gleichen Eigenschaften wie in Fig. 2 gezeigt erhalten. Ähnlich der ersten Ausführungsform ändern sich auch die Schaltungseigenschaften kaum zwischen dem Fall der Eingabe des überlagerten Gleichstrom/Wechselstrom- Signals und dem Fall der Eingabe nur der Wechselstromkomponenten.
In Fig. 4 ist eine Konfiguration einer Schaltung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Auch in der gezeigten Schaltung wird der gleiche Transformator T&sub4; wie in der zweiten Ausführungsform verwendet.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform dadurch, daß sie einen Spannungsregler anstelle der Stromspiegelschaltung enthält. Genauer, durch die Beseitigung des Transistors Q&sub1; mit kurzgeschlossener Basis-Kollektor-Verbindung wird eine Nebenschlußvorspannschaltung für den Transistor Q&sub2; aus den Widerständen R, und R&sub2; gebildet. Die Widerstände R&sub1; und R&sub2; werden mittels des Kondensators C&sub2; in wechselnder Weise umgangen, wobei die Vorspannung durch die Widerstände R&sub1; und R&sub2; zu einer Gleichstromvorspannung führt. Der Transistor Q&sub2; und die Vorspannschaltung (die die Widerstände R&sub1; und R&sub2; enthält) bilden den Spannungsregler, wodurch die Kollektor-Emitter-Impedanz des Transistors Q&sub2; zu einer wechselweise hohen Impedanz führt. Der Transistor Q&sub2; kann z. B. ein Typ 2SC3298 sein, hergestellt Toshiba Corporation.
Die Gleichstromkomponenten I&sub0; des überlagerten Gleichstrom/Wechselstrom-Signals werden aufgeteilt in den Gleichstrom I&sub1; zum Kollektor des Transistors Q&sub2; und die Gleichstromkomponente I&sub2; des Primärstroms des Transformators T&sub4;, wobei der Strom I&sub2; über die Primärwicklung des Transformators T&sub4; in die Vorspannschaltung geleitet wird. Die Basis des Transistors Q&sub2; ist mittels des Stroms I&sub2; nebenschluß-vorgespannt, wodurch die Basis-Emitter-Spannung des Transistors Q&sub2; zu einer Konstantspannung wird, so daß der Gleichstrom I&sub1; mit einem Wert entsprechend dieser Spannung in den Kollektor des Transistors Q&sub2; fließen kann. Das Verhältnis des Stroms I&sub1; zum Strom I&sub2; hängt von einem Stromverstärkungsfaktor des Transistors Q&sub2; und einer Konfiguration der Vorspannschaltung ab. Somit resultiert der Strom I&sub2; in einem extrem großen Strom im Vergleich zum Strom I&sub2;.
Folglich fließen in der gleichen Weise wie in der zweiten Ausführungsform die Gleichstromkomponenten I&sub0; des Eingangssignals kaum in die Primärwicklung des Transformators T&sub4;. somit wird in ähnlicher Weise hinsichtlich · der Gleichstrommagnetisierung die Notwendigkeit beseitigt, einen Spalt vorzusehen, wobei eine Vergrößerung des Transformators T&sub4; verhindert wird.
Diese Ausführungsform verwirklicht ferner einen Transformator T&sub4;, der in der Größe bis zum gleichen Grad reduziert ist wie die zweite Ausführungsform, während hierzu äquivalente Eigenschaften sichergestellt werden. Außerdem kann die Anzahl der Transistoren um 1 verringert werden, was nicht nur zur Vereinfachung der Schaltungskonfiguration, sondern auch zur Beschränkung der Herstellungskosten beiträgt.
In Fig. 5 ist eine Konfiguration einer Gleichstromanlegeschaltung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform dadurch, daß sie als Transistor Q&sub2; eine Darlington-Verbindung verwendet, die ein Transistorpaar (z. B. 2SD1162, hergestellt von NEC Corporation) enthält. Dementsprechend ist ein Kondensator C&sub4; parallel zur Primärwicklung des Transformators T&sub4; vorgesehen. Ein Kondensator C&sub3; ist ferner parallel zum Widerstand R&sub2; vorgesehen. Die Darlington-Verbindung des Transistors Q&sub2; stellt dessen erhöhte Stromtreiberfähigkeit sicher. Das Hinzufügen des Kondensators C&sub3; erlaubt das Bilden eines Tiefpaßfilters aus dem Widerstand R&sub3; und den Kondensatoren C&sub2; und C&sub3;, wodurch ein Eindringen der Wechselstromkomponenten zur Seite des Transistors Q&sub2; reduziert wird.
In Fig. 6 ist eine Konfiguration einer Gleichstromanlegeschaltung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der vierten Ausführungsform dadurch, daß der Widerstand R&sub2; hier weggelassen ist. Das Weglassen des Widerstands R&sub2; führt dazu, daß vom Widerstand R&sub2; keine Wärme erzeugt wird, wodurch eine Schaltung mit geringerer Wärmeerzeugung verwirklicht wird.
In Fig. 7 ist eine Konfiguration einer Gleichstromanlegeschaltung gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform dadurch, daß der Kondensator C&sub3; ohne den Widerstand R&sub2; vorgesehen ist. Das Weglassen des Widerstands R&sub2; verwirklicht eine Schaltung mit geringerer Wärmeerzeugung, wobei das Hinzufügen des Kondensators C&sub3; eine Reduktion des Eindringens der Wechselstromkomponenten in die Seite des Transistors Q&sub2; sicherstellt.
In den Fig. 8 bis 13 sind schließlich Konfigurationen von Gleichstromanlegeschaltungen gemäß den siebten bis zwölften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die gezeigten Schaltungen unterscheiden sich von der ersten bis sechsten Ausführungsform dadurch, daß sie jeweils eine Schaltung zum Anlegen von Gleichstrom an eine Drosselspule L&sub2; oder L&sub3; sind. Diese Ausführungsformen stellen ebenfalls die Wirkungen wie z. B. die Reduktion der Größe sicher.
Es ist zu beachten, daß in der obigen Beschreibung das Spiegelverhältnis der Stromspiegelschaltung 1 betrug, was der Tatsache zugeordnet ist, daß die Zentralanzapfung die Anzahl der Windungen in der ersten und der siebten Ausführungsform halbiert. Bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung können jedoch andere Spiegelverhältnisse als 1 vorgesehen werden. Zum Beispiel können die Transistoren Q&sub1; und Q&sub2; mit geeigneten Emitter-Flächen verwendet werden, entsprechend der Einstellung der Position der Zentralanzapfung für die erste und die siebte Ausführungsform, um somit zu ermöglichen, daß ein kleiner Gleichstrom durch die Primärwicklung des Transistors T&sub4; für die zweite und die achte Ausführungsform fließt. Hinsichtlich der Reduzierung des Einflusses der Gleichstrommagnetisierung sowie des Vorsehens einer kostengünstigen Konfiguration wird jedoch vorgezogen, das Spiegelverhältnis von 1 in der ersten und der siebten Ausführungsform zu verwenden, und in den anderen Ausführungsformen, die die Stromspiegelschaltung verwenden, ein möglichst großes Spiegelverhältnis zu verwenden. Der Wert des Widerstands R&sub1; kann jedoch gemäß dem Gleichstromwert eingestellt sein. Ferner kann der diodenverbundene Transistor Q&sub1; durch eine Diode ersetzt werden.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Faxgerät oder verschiedene andere Übertragungsvorrichtungen anwendbar. Genauer ist die vorliegende Erfindung sehr weit auf Transformatoren oder Induktivitäten für die Verwendung in einer Schaltung anwendbar, die ein überlagertes Signal aus einem Gleichstromsignal und einem Wechselstromsignal verarbeitet.

Claims

1. Schaltung zum Anlegen eines Gleichstroms an eine Wicklung, die umfaßt:

eine Wicklung zum Führen eines überlagerten Gleichstrom/Wechselstrom-Signals, das aus einer Gleichstromkomponente und einer Wechselstromkomponente besteht, die einander überlagert sind, wobei die Wicklung eine Zentralanzapfung enthält; und

eine Gleichstrommagnetisierung-Verhinderungsschaltung zum Verhindern der Gleichstrommagnetisierung eines der Wicklung zugeordneten magnetischen Elements aufgrund der hindurchfließenden Gleichstromkomponente; dadurch gekennzeichnet, daß

die Zentralanzapfung so angeordnet ist, daß sie das überlagerte Gleichstrom/Wechselstrom-Signal empfängt; und

die Gleichstrommagnetisierung-Verhinderungsschaltung den Fluß der Gleichstromkomponente durch die Teile der Wicklung auf gegenüberliegenden Seiten der Zentralanzapfung so steuert, daß die Gleichstromkomponente in den zwei Teilen in entgegengesetzten Richtungen fließt.

2. Schaltung zum Anlegen eines Gleichstroms an eine Wicklung nach Anspruch 1, wobei

die Gleichstrommagnetisierung-Verhinderungsschaltung enthält:

eine Stromspiegelschaltung mit einer Diodenseitenschaltung (Q&sub1;), die mit einem Ende der Wicklung verbunden ist, und einer Transistorseitenschaltung (Q&sub2;), die mit deren anderem Ende verbunden ist; und

eine Umgehungsschaltung (C&sub2;) zum Umleiten der Wechselstromkomponente in der Wicklung um die Diodenseitenschaltung der Stromspiegelschaltung, so daß nur die Gleichstromkomponente in die Stromspiegelschaltung eingegeben wird.

3. Schaltung zum Anlegen eines Gleichstroms an eine Wicklung, die umfaßt:

eine Wicklung zum Führen eines überlagerten Gleichstrom/Wechselstrom-Signals (10), das aus einer Gleichstromkomponente und einer Wechselstromkomponente besteht, die einander überlagert sind; und

eine Gleichstrommagnetisierung-Verhinderungsschaltung zum Verhindern der Gleichstrommagnetisierung eines der Wicklung zugeordneten magnetischen Elements aufgrund der hindurchfließenden Gleichstromkomponente, wobei die Gleichstrommagnetisierung-Verhinderungsschaltung enthält:

eine Stromspiegelschaltung mit einer Diodenseitenschaltung (Q&sub1;) und einer Transistorseitenschaltung (Q&sub2;); und

eine Umgehungsschaltung (C&sub2;), die eine Wechselstromumleitung für die Diodenseite (Q&sub1;) der Stromspiegelschaltung bereitstellt;

gekennzeichnet durch

eine Nebenschlußschaltung zum Aufteilen des Eingangsstroms des überlagerten Gleichstrom/Wechselstrom-Signals in zwei Ströme (I&sub1;, I&sub2;) und ferner zum Zuführen eines derselben (I&sub2;) zur Diodenseitenschaltung (Q&sub2;) der Stromspiegelschaltung und des anderen (I&sub1;) zur Transistorseitenschaltung (Q&sub2;) derselben; wobei die Diodenseitenschaltung (Q&sub1;) mit einem Ende der Wicklung verbunden ist und die Transistorseitenschaltung (Q&sub2;) mit dem anderen Ende derselben verbunden ist; und

die Nebenschlußschaltung so angeordnet ist, daß der zur Diodenseitenschaltung (Q&sub1;) der Stromspiegelschaltung fließende Gleichstrom (I&sub2;) ausreichend kleiner ist als der Gleichstrom (I&sub1;), der zur Transistorseitenschaltung (Q&sub2;) derselben fließt, so daß die in die Wicklung einzugebende Gleichstromkomponente die Wicklung umgeht, wodurch die durch die Wicklung fließende Gleichstromkomponente so weit reduziert wird, daß sie vernachlässigt werden kann.

4. Schaltung zum Anlegen eines Gleichstroms an eine Wicklung nach Anspruch 3, wobei

die Nebenschlußschaltung einen Widerstand (R&sub2;), der mit der Diodenseitenschaltung (Q&sub1;) verbunden ist, und einen Widerstand (R&sub3;), der mit der Transistorseitenschaltung (Q&sub2;) der Stromspiegelschaltung verbunden ist, enthält, wobei der Wert des mit der Diodenseitenschaltung (Q&sub1;) verbundenen Widerstands (R&sub2;) ausreichend groß ist, damit der Wert des mit der Transistorseitenschaltung (Q&sub2;) verbundenen Widerstands (R&sub3;) vernachlässigt werden kann.

5. Schaltung zum Anlegen eines Gleichstroms an eine Wicklung, die umfaßt:

eine Wicklung zum Führen eines überlagerten Gleichstrom/Wechselstrom-Signals (I&sub0;), das aus einer Gleichstromkomponente und einer Wechselstromkomponente besteht, die einander überlagert sind;

die Gleichstrommagnetisierung-Verhinderungsschaltung enthält:

einen Transistor (Q&sub2;), der parallel zur Wicklung angeschlossen ist;

und

eine Vorspannschaltung (R&sub1;, R&sub2;), die in Serie zur Wicklung angeschlossen ist, um den Transistor (Q&sub2;) vorzuspannen, wobei

eine Umgehungsschaltung (C&sub2;) eine Wechselstromumleitung für die Vorspannschaltung (R&sub1;, R&sub2;) bereitstellt; und

die Gleichstrommagnetisierung-Verhinderungsschaltung so angeordnet ist, daß die in die Wicklung einzugebende Gleichstromkomponente die Wicklung umgeht, wodurch die durch die Wicklung fließende Gleichstromkomponente so weit reduziert wird, daß sie vernachlässigt werden kann.

6. Schaltung zum Anlegen eines Gleichstroms an eine Wicklung nach Anspruch 5, wobei

die Vorspannschaltung eine Nebenschlußvorspannschaltung umfaßt, die aus mehreren Widerständen (R&sub1;, R&sub2;) besteht, die in Serie verbunden sind, um eine Vorspannung von einem Verbindungspunkt derselben zuzuführen.

7. Schaltung zum Anlagen eines Gleichstroms an eine Wicklung nach Anspruch 6, wobei

in Kooperation mit den Widerständen (R&sub1;, R&sub2;), die die Nebenschlußvorspannschaltung bilden, die Umgehungsschaltung (C&sub2;) ein Tiefpaßfilter bildet zum Reduzieren des Eindringens der Wechselstromkomponente in den Transistor (Q&sub2;), der parallel zur Wicklung angeschlossen ist.

8. Schaltung zum Anlegen eines Gleichstroms an eine Wicklung nach Anspruch 5, wobei

der Transistor (Q&sub2;), der parallel zur Wicklung angeschlossen ist, ein äquivalenter Transistor ist, der erhalten wird durch eine Darlington-Verbindung mehrerer Transistoren.

9. Schaltung zum Anlegen eines Gleichstroms an eine Wicklung nach Anspruch 5, wobei

in Kooperation mit einem Kondensator (C&sub3;), der die Umgehungsschaltung (C&sub2;) bildet, die Vorspannschaltung (R&sub1;, R&sub2;) ein Tiefpaßfilter bildet zum Reduzieren des Eindringens der Wechselstromkomponente in den Transistor (Q&sub2;), der parallel zur Wicklung angeschlossen ist.

10. Schaltung zum Anlegen eines Gleichstroms an eine Wicklung nach irgendeinem der Ansprüche 1, 3 und 5, wobei

die Wicklung eine Primärwicklung eines Transformators (T&sub3;, T&sub4;) oder einer Drosselspule (L&sub2;, L&sub3;) ist.