DK142662B - Kobling til jævnstrømsstabilisering. - Google Patents

Description

f ( ifer 1

V p ^ J

(11) FREMLÆ66ELSESSKRIFT 1 42662 DANMARK (51) 1/66 §(21) Ansøgning nr. 204/75 (22) Indleveret den 25 · Jsn. 1975 (24) ubedeg 25· Jan. 1975 (44) Ansøgningen fremlagt og fremleggelsøssknftet offentliggjort den 8. &©C. 1980 DIREKTORATET FOR w . u „ PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (3°) Pnontet begæret fra den

24. jan. 1974, 7402402, PH

(71) COMPAGNIE INDUSTRIELLE DES TELECOMMUNICATIONS CIT-ALCATEL, 12 rue de Ta Baume, 75008 Paris, PR.

(72) Opfinder: Rene Mlgeon, 75 rue d'AguesBeau, 92100 Boulogne, PR: Yves Legrand, 4 rue Robespierre, 78590 Bois d'Arey, PR.

(74) Fuldmægtig under sagene behandling:

Internationalt Patent-Bureau. ,_ (B4) Kobling til jævnstrømsstabilisering.

Opfindelsen angår en kobling til stabilisering af en strøm, der fra en jævnstrømskilde tilføres en belastning, hvilken kobling udgøres af en i serie med belastningen indskudt dipol, der i serie mellem sine to polklemmer omfatter en første transistors emitterkollektorstrækning og en første modstand, og af en med basen i transistoren og med den polklemme, der er tilsluttet den ene ende af nævnte første modstand, forbundet gren, der omfatter en første spændingsstabiliseringsdiode, der er forsprødt af en modstandskreds indskudt mellem denne diode og dipolens anden polklemme.

Når man ønsker at stabilisere den strøm, der udgår fra en kilde, som har en spænding på nogle få hundrede volt, f.eks. i det tilfælde, hvor strømmen anvendes til fjernfødning af forstærkere i et kabeltelekommunikationssystem, skal den anvendte stabiliseringskobling navnlig være i stand til at optage væsentlige spæn- 2 142662 dinger ved eventuelt forekommende formindskelser af belastningsmodstanden. Til dette formål kan der med fordel anvendes serieforbundne enheder med dipolstruktur med henblik på fordeling af spændingerne.

Der kendes dipoler til stabilisering af strømmen fra en fødekilde, hvilke dipoler består af en modstand i serie med en reguleringstransistor, hvis kollektor-strøm fastlægges ved parallelkobling af en spændingsstabiliseringsdiode med modstanden og basis-emitterstrækningen i den seriekoblede transistor.

Sådanne dipoler er meget enkle, men de sikrer ikke en ret stor stabilisering af fødestrømmen.

Fra USA patentskrift nr. 3.652.922 kender man en mere kompliceret dipolstruktur, hvori variationerne i den strøm, der skal reguleres, detekteres ved hjælp af en første transistor, der sammenligner spændingsfaldet over en første modstand med spændingen over en spændingsstabiliseringsdiode, som gennemgås af en stabiliseret strøm, ved hjælp af en anden modstand, der er parallelforbundet med basis-emitterstrækningen i transistoren og serieforbundet med dioden. Den første transistor styrer en anden transistor, som gennemstrømmes af en del af den strøm, der skal reguleres, og som har til funktion at optage mere strøm, når den strøm, der skal reguleres, øges, eller mindre strøm i modsat fald, hvilken transistor styrer en gruppe af yderligere to transistorer, der virker som variabel impedans i serie med den første modstand og derved opvejer variationerne af den strøm, der skal reguleres.

En lignende stabiliseringskobling kendes fra beskrivelsen til USA patent 3.434.038, hvor den med en modstand seriekoblede transistor, der skal stabilisere strømmen, er tilknyttet yderligere to transistorer og en diode.

En ulempe ved sådanne koblinger er, at den seriekoblede transistor, såkaldt ballasttransistor, skal virke med væsentligt varierende effekt, hvilket ledsages . af væsentlige variationer af dens basisstrøm. Den for transistorerne velkendte, ret store spredning af parametre indebærer, at det kan være vanskeligt for sådanne koblinger at sikre en ensartet funktion.

Opfindelsen giver anvisning på en kobling, hvis funktion praktisk taget er gjort uafhængig af de anvendte transistorers egenparametre. Med henblik herpå er koblingen ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at grenen omfatter mellem basis af nævnte første transistor og nævnte første diode serieforbindelsen af en anden spændingsstabiliseringsdiode, og basis-kollektorstrækningen i en anden transistor, hvis emitterkollektorstrækning er forbundet i parallel med en del af modstandskredsen på én sådan måde, at nævnte første diode fødes med stabiliseret strøm, og ved at koblingen desuden omfatter en tredje transistor, hvis kollektor er tilsluttet basen i nævnte anden transistor, og hvis basis-emitterstrækning er koblet i parallel med serieforbindelsen af nævnte første modstand og nævnte første diode.

3 142662 I en således udfdrmet kobling viser det sig, at spændingsfaldet over &od- ’ standen i serie med nævnte anden transistor praktisk taget år konstant og lig med spændingen over stabiliseringsdioden. Dermed er strømmen gennem denne modstand gjort praktisk taget uafhængig af de anvendt^ transistorers parametre.' '

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til den skema- ' ' tiske tegning, hvor fig. 1 viser en jævnspændingskilde, hvis strøm stabiliseres ved hjælp af 3 koblingen ifølge opfindelsen, fig, 2 et diagram, der angiver fordelingen af strømmen i de to dele af. den i fig. 1 viste kobling, og fig. 3 en jævnstrømskilde, hvis strøm stabiliseres'ved hjælp af en kombination af to serieforbundne koblinger ifølge opfindelsen.

Fig. 1 viser en jævnstrømskilde 1, en dipol 2 og en belastningsmodstartd 3 i serie med dipolen 2.

Dipolen 2 omfatter i serieforbindelse mellem indgangsklemmen a, der ér forbundet med den negative polklemmépå kilden 1, og udgangsklemmen b, der er -tilsluttet belastningsmodstanden 3, dels emitter-kollektorstrækningen i en første reguleringstransistor 4 af NPN-typen, dels en modstand 5, dels en modstand 6, der er parallelforbundet med emitter-kollektorstrækningen i transistoren 4, hvis basis er tilsluttet indgangsklemmen a gennem en modstand 7. Dipolen' 2 omfatter desuden en gren, hvis ene ende er tilsluttet båsen i transistoren 4, Og hvis anden ende er tilsluttet udgangsklemmen b, hvilken gren omfatter en zenerdiode 8 eller en diode med zenereffekt, basis-kollektorstrækningen i en anden transistor» 9 af NPN-typen og en anden zenerdiode 10, der hensigtsmæssigt temperafcurrfeguleres ved hjælp af to dioder 15 og 16. Emitteren i transistoren 9 er forbundet med indgangsklemmen a gennem en modstand 11. En tredje transistor 12 af »PNP-typen har sin kollektor forbundet med basen i transistoren 9 og sin emitter, henholds-vis sin basis forbundet med kollektoreme i transistorerne henholdsvis 4 og 9, således at basis-emitterstrækningen i transistoren 12 står i parallel over serieforbindelsen af modstanden 5 og zenerdioden 10.

Dipolen 2 omfatter desuden en modstand 13 til belastning af transistoren 12, hvilken modstand er indskudt mellem polklemmen a og forbindelsespunktet mellem dioden 8 og basen i transistoren 9, samt endvidere an modstand 14 i parallel med emitter-kollektorstrækningen i transistoren 9, hvorved zenerdioden 10 kan åbnes.

To zenerdioder 17 og 18 i serie med hinanden er indskudt mellem· indgangs-klemmen a og udgangsklemmen b på dipolen 2. Disse didder tjener til at forhindre, at spændingsforskellen mellem indgangsklemmen a og udgangsklemmen b overskrider en given værdi, ud over hvilken der er risiko for beskadigelse af transistoren 4, der mellem sin emitter og sin kollektor aftager den største del af 142662 4 denne spændingsforskel. En diode 19 er indskudt mellem basen og emitteren i transistoren 12 og beskytter denne transistor mod transienter.

Enhver variation af linjestrøramen på grund af en variation af den elektromotoriske kraft i kilden 1 eller af belastningsmodstanden 3 bevirker en variation af spændingsfaldet over modstanden 5. En positiv variation af linjestrømmen gør basen i transistoren 12 mindre negativ i forhold til emitteren. Transistoren 12 bliver mindre ledende, hvilket bevirker en formindskelse af basisstrørnmen til transistoren 4, der også bliver mindre ledende. På lignende måde vil en negativ variation af linjestrømmen bringe transistoren til at være mere ledende.

I første tilnærmelse er spændingen over modstanden 11 konstant, hvilken modstand står i parallel med seriekombinationen af basis-emitterstrækningen i transistorerne 4 og 9 og zenerdioden 8. Denne seriekombination danner en konstant strømkilde, der føder zenerdioden 10. Spændingen over zenerdioden 10 er derfor meget stabil.

Fig. 2 anskueliggør rollen af modstanden 6. Den viser ved en spænding fra kilden 1 på f.eks. 200 volt fordelingen af strømmen 16 gennem modstanden 6 og strømmen 14 gennem transistoren 4 som funktion af værdien af kollektor-emitter-spændingen V4 i transistoren 4, hvilken spændingsværdi afhænger af værdien af be-lastningsmqdstanden 3, I det tilfælde, hvor belastningsmodstanden er lille, er spændingen V4 stor, men der er kun en mindre linjestrøm, der går gennem transistoren 4, medens den største del af denne strøm går gennem modstanden 6. I det tilfælde, hvor belastningsmodstanden er stor, går den største del af linjestrømmen gennem transistoren 4, men spændingen V4 er lille. Herved begrænses den totale effekt i transistoren 4.

Når den normale spænding på kilden 1 er for høj for, at en enkelt dipol i påkommende tilfælde, dvs. hvis belastningsmodstanden er meget lille, kan tåle denne spænding, kan der i henhold til opfindelsen indskydes flere dipoler i serie.

Fig. 3 viser et diagram over koblingen ifølge opfindelsen, hvilken kobling omfatter to dipoler 21 og 22 af samme opbygning som dipolen 2 i fig, 1, hvilke dipoler er indskudt i serie mellem en jævnspændingskilde 1* og en belastningsmodstand 3*.

Det bemærkes, at koblingen også kan anbringes mellem den positive polklemme på kilden og belastningsmodstanden. I så fald må NPN-transistorerne 4 og 9 i den i fig. 1 viste kobling udskiftes med PNP-transistorer. Emitteren i reguleringstransistoren 4 kan være forbundet med belastningsmodstanden, medens den modstand 5, der er i serie med emitter-kollektorstrækningen i denne transistor, er forbundet med kilden. Det bemærkes endvidere, at der er mulighed for, når flere dipoler kobles i serie, at anbringe nogle af disse dipoler mellem den positive polklemme på kilden og belastningsmodstanden, medens de andre anbringes mellem den negative polklemme på kilden og belastningsmodstanden.