DD267574A1 - Schaltungsanordnung zur messung hoeherer stromstaerken - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur Messung hoeherer Stromstaerken mit einem Messwiderstand in dem einen Verbraucher enthaltenden Stromkreis. Erfindungsgemaess ist vorgesehen: Der eine Anschluss des Messwiderstandes ist mit der Basis eines ersten Transistors verbunden, der andere Anschluss mit dessen Kollektor. Der Emitter dieses Transistors ist mit der Basis eines zweiten, komplementaeren Transistors und einem Arbeitswiderstand verknuepft, dessen zweiter Anschluss an das Massepotential des Verbrauchers oder an ein Bezugspotential gefuehrt ist. Der Emitter des zweiten Transistors steht ueber einen Widerstand mit dem Kollektor des ersten Transistors in Verbindung. Der Kollektor des zweiten Transistors liegt direkt oder ueber einen Widerstand an Masse oder an einem anderen Bezugspotential. Diese Schaltung setzt die hohen, momentanen Stromwerte in niedrigere Stromwerte um und stellt sie als Spannungswerte, die auf ein beliebiges Potential bezogen sind, bereit. Die Temperaturabhaengigkeit der Halbleiterverstaerker hat keinen Einfluss auf die Messwerte. Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Messung höherer Stromstärken, die vor der Messung einer Transformation unterzogen werden müssen. Sie kann in Wechselrichtern, Pulsstollern und Sshnltreglern zur Strommessung oder-überwachung eingesetzt werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die für die Messung höherer Stromstärken erforderliche Transformation auf niedrige Werte wird bekannterweise mit Stromwandlern realisiert (Stanek: Technik elektrischer Meßgeräte, S.389, Verlag der Technik, Berlin 1961}. Der Nachteil der Stromwandler besteht darin, daß diese Wickelbauelemente sind, die In der Herstellung sehr aufwendig sind, ein relativ großes Volumon aufweisen und wegen ihrer induktiven Eigenschaften für höhere Frequenzen bei größeren Stromstärken ungeeignet sind.

Bekannt ist auch die Strommessung vermittels des Spannungsabfalls über einen Meßwiderstand und anschließender Verstärkung durch einen Differenzverstärker (radio · fernsehen · elektronik 1985, Heft 9, S. 579 .Potentialfreier Strom-Spannungswandler"). Der vom Differenzverstärker erhältliche Meßwert ist jedoch stark temperaturabhängig, da die Basis-Emitter-Spannung der in ihm enthaltenen Transistoren eine Temperaturdrift aufweist.

Ziel der Erfindung

Es Ist das Ziel der Erfindung, die Temperaturstabilität der Meßwerte höherer Stromstärken gegenüber einem absoluten Potential zu gewährleisten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Messung höherer Stromstärken zu entwickeln, die die momentanen Stromwerte In niedrigere Stromwerte umsetzt und als Spannungswerte, die auf ein beliebiges Potential bezogen wird, zur Auswertung bereitstellt, wobei die Temperaturabhängigkeit der Halbleiterverstärker keinen Einfluß auf die Meßwerte

Die Lösung dieser Aufgabe geht von dem Vorhandensein eines Meßwiderstandes in dem den Verbraucher enthaltenden Stromkreis aus. Erfindungsgemäß ist vorgesehen:

Der eine Anschluß des Meßwiderstandes ist mit der Basis eines ersten Transistors verbunden, der andere Anschluß mit dessen Kollektor. Der Emitter dieses Transistor^ ist mit der Basis eines .weiten, komplementären Transistors und einem Atemwiderstand verknüpft, dessen zweiter Anschluß an das Massepotential des Verbrauchers oder an ein Bezugspotential geführt ist. Der Emitter des zweiten Transistors steht über einen Widerstand mit dem Kollektor des ersten Transistors in Verbindung. Der Kollektor des zweiten Transistors liegt direkt oder über einen Widerstand an Masse oder an einem anderen Bezugspotential.

Ausführungsbcisplel Die zugehörige Zeichnung zeigt das Schahbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, durch eine Strichpunktlinie

eingegrenzt, zusammen mit einer angeschlossenen Anwenderschaltung.

Der Meßwiderstand 1 und der Verbraucher 2 bilden zusammen mit der Spannungsquelle E einen Stromkreis, in dem der zu

messende Strom I_M fließt. Der eine Anschluß des Meßwiderstandes 1 ist Ober eine Hilfsspannungsquelle 4 mit der Basis B desersten Transistors T1 verknüpft, während sein anderer Anschluß mit dessen Kollektor C verbunden ist.

An seinen Emitter E sind die Basis B eines zweiten, komplementären Transistors T2 und ein Arbeitswut» *tand 3 angeschlossen. T1 ist ein npn-Translstor, T2 dagegen ein pnp-Transistor. Der andere Anschluß des Arbeitswiderstandes 3 Hey; _ .·' Massepotential. Der Emitter E des zweiten Transistors T2 steht Ober den Widerstand 5 mit dem Kollektor C des ersten Transistors TDn Verbindung. Der das Meßpotential U_M führende Kollektor C des zweiten Transistors T2 ist mit Masse als Bezugspotential verbunden. Die Schaltungsanordnung weist folgende Wirkungsweise auf: Die Hilfsspannungsquelle 4 wird in ihrer Polarität und Größe so eingesetzt, daß für den Arbeitsbereich des Transistors T1 eine

genügend große Kollektor-Emitter-Spannung vorhanden ist.

Steigt der Strom l_M an, so wird der Spannungsabfall über den Meßwiderstand 1 größer. Die Basis-Emitter-Spannung des ersten Transistors T1 wird geringer und mit Ihr der Basisstrom. Dadurch sinkt der Emitterstrom durch den Arbeitswiderstand 3. Dies

bewirkt ein Absinken des Emitterpotentials des T1 und ein Ansteigen der Basis-Emitter-Spannung des zweiten Transistors T2.

Der dadurch größere Basisstrom verursacht einen größeren Emitter- und Kollektorstrom des Transistors T2. Beide Ströme

stehen in einem durch die Widerstände 1 und 5 bestimmten Verhältnis zu dem zu messenden Strom I_M. Da der Widerstand 5wesentlich größer als der Meßwideretand 1 ist, ist der Emitterstrom durch den Widerstand 5 erheblich kleiner. Das Meßpotential

U_M ist dem Emriterstrom direkt proportional. Mit stoigender Temperatur sinkt die Basis-Emitter-Spannung der beiden Transistoren T1; T2 bezogen auf einen bestimmten Basisstrom. Die Folge ist ein Ansteigen der Kollektor- und der Emitterströme. Auf Grund der beschriebenen Zusammenschaltung der beiden

komplementären Transistoren T1; T2 tritt dies nur für den ersten Trf üdistor T1 ein. Mit dem Anstieg des Emitterstromes von T1sinkt nämlich das Basispotential von T2 ab.

Die Basis-Emitter-Spannung von T2 wird folglich um den gleichen Betrag verringert wie durch die Temperaturerhöhung. Diese

.äußere" Verringerung macht die Erhöhung des Emitterstromes durch T2 infolge der temperaturbedingten, »inneren"

Verringerung rückgängig bzw. hebt sie auf. Der Emitterstrom undT2 und damit das Meßpotential U_M bleiben konstant, bezogen

auf einen bestimmten Basisstrom von T1. Bei Temperaturabfall spielen sich die Vorgänge mit umgekehrtem Vorzeichen ab,wobei der Emitterstrom ebenfalls konstant bleibt. Somit haben Temperaturänderungen keinen Einfluß auf den Emitterstromdurch den Widerstand B.

In der Anwenderschaltung dient die Meßspannung U_M der Ansteuerung der Schalttransistoren T„ die durch die Signale S, S

geöffnet oder geschlossen werden. Überschreitet Um ein bestimmtes Potential, so wird das Emitterpotential der Transistoren T₁so weit aufgehoben, daß es das Basispotential, das durch die Transistoren Tr festgelegt Ist, überschreitet und den gerade

leitenden Transistor T, sperrt. Damit wird eine momentane Überlastung der Leistungsschalter, z. B. in einem Wechselrichteroder

Pulssteller, vermieden.

Claims (2)

1. Schaltungsanordnung zur Messung höherer Stromstärken mit einem Meßwiderstand in dem einen Verbraucher enthaltenden Stromkreis, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Anschluß des Meßwiderstandes (1) mit der Basis (B) eines ersten Transistors (T 1) und der ändert» Anschluß mit dessen Kollektor (C) verbunden ist, der Erlitte" (E) dieses Transistors (T 1) mit der Basis (B) eines zweiten, komplementären Transistors (T2) und einbm Arbeitswiderstand (3) verknüpft ist, dessen zweiter Anschluß an Massepotential des Verbrauches oder an ein Bezugspotential gelegt ist, der Emitter (E) des zweiten Transistors (T2) über einen Widerstand (s) mit dem Kollektor (C) des ersten Transistors (T 1) in Verbindung steht und der Kollektor (C) des zweiten Transistors (T2) direkt oder über einen Widerstand an Masse oder an einem anderen Bezügspotential liegt.

2. Schaltungsanordnung zur Messung höherer Stromstärken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basis (B) des ersten Transistors (TD und dem Meßwiderstand (1) eine Hilfsspannungsquelle (4) eingefüg. .st.