DE1563406A1

DE1563406A1 - Linear rectifier circuit with proportional evaluation of the AC input voltage

Info

Publication number: DE1563406A1
Application number: DE1966S0105975
Authority: DE
Inventors: Manfreda Dipl-Ing Alfred
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1966-09-21
Filing date: 1966-09-21
Publication date: 1970-04-16
Also published as: DE1563406B2

Description

Lineare Gleichrichterschaltung mit proportionaler Bewertung der Eingangswechselspannung Bei linearen Gleichrichterschaltungen wird oftmals die Forderung nach einer streng proportionalen Bewertung der Eingangswechselspamiung erhoben. Hierbei soll die den Zusammenhang zwischen der Eingangswechselspannung und der Ausgangsgleichspannung im Arbeitsbereich darstellende Gleichrichterkennlinie eine Gerade bilden, welche durch den Nullpunkt des Koordinatensystems verläuft. Wegen der bei allen Gleichrichtern vorhandenen Schwellspannung und der Amplitudenabhängigkeit des Gleichrichter-Durchlaßwiderstandes ist diese Forderung bei den üblichen Gleichrichterschaltungen ohne zusätzliche Maßnahmen zunächst nicht erfüllt. Linear rectifier circuit with proportional evaluation of the AC input voltage In the case of linear rectifier circuits, the requirement for one is often strict proportional assessment of incoming exchange spamiing. Here should the Relationship between the AC input voltage and the DC output voltage Rectifier characteristics in the working area form a straight line, which runs through the zero point of the coordinate system. Because of all the rectifiers existing threshold voltage and the amplitude dependence of the rectifier forward resistance is this requirement with the usual rectifier circuits without additional measures initially not met.

Bs ist bekannt, daß die gewRnschte Proportionalität zwischen der Eingangsweohselspannung und der Ausgangsgleichspannung bei der sogenannten gesteuerten Gleichrichtung, bei der einer Xodulatoranordnung zwei phasengleiche Komponenten der gleichzurichtenden Wechselspannung gemeinsam zugeführt werden, erreicht werden kann. Dazu ist jedoch ein großer schaltungstechnischer aufwand erforderlich. It is known that the desired proportionality between the Input alternating voltage and the output direct voltage in the case of the so-called controlled Rectification in which a xodulator arrangement has two components in phase the alternating voltage to be rectified are fed jointly, can be achieved can. However, this requires a great deal of circuit engineering effort.

Überdies ist hierbei die Proportionalität infolge der einzuhaltenden Phasenbedingung bei innerhalb von breiteren Frequenzbändern veränderbarer Frequenz der Eingangwechselspannung praktisch kaum mehr realisierbar. Xeiterhin ist es zum Zwecke einer proportionalen Bewertung der Eingangswechselspannung bekannt, den Gleichrichterkreis mit eingeprägtem Strom zu betreiben. Dabei ergibt sich Jedoch zwangsläufig eine Mittelwertgleichrichtung der Eingangswechselspannung, die die Nachteile einer nennenswerten Kurvenformabhängigkeit und einer Bandbreitenbegrenzung durch parasitäre Kapazitäten mit sich bringt. In addition, the proportionality must be observed here as a result of the Phase condition for a frequency that can be changed within broader frequency bands the input AC voltage can hardly be realized any more. Furthermore, it is for The purpose of a proportional evaluation of the AC input voltage is known as the rectifier circuit to operate with impressed current. However, this inevitably results in one Mean value rectification of the AC input voltage, the the cons a noteworthy curve shape dependency and a bandwidth limitation brings parasitic capacitance with it.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine lineare Gleichrichterschaltung mit proportionaler Bewertung der Eingangswechselspannung mit vertretbarem Schaltungsaufwand und für eine möglichst allgemeine Verwendbarkeit zu schaffen. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß dem Ausgang des eigentlichen Gleichrichterkreises ein ohmscher Spannungsteiler nachgeschaltet ist, dessen einem Teilerwiderstand die Serienschaltung eines in Durchlaßrichtung gepolten Gleichrichters und eines weiteren, vorzugsweise wertmäßig einstellbaren, ohmschen Widerstandes parallel geschaltet ist, daß der Gleichspannungsausgang an den Klemmen dieser Parallelachaltung liegt und daß der weitere ohmsche Widerstand so bemessen wird, daß oberhalb eines durch das Spannungsteilerverhältnis und die Schwellspannung des Gleichrichters definierten Wertes der Eingangswechselspannung zwischen dieser und der Ausgangsgleichspannung ein wenigstens annähernd proportionaler Zusammenhang besteht.The invention is based on the object of a linear rectifier circuit with proportional evaluation of the input AC voltage with justifiable circuit complexity and to create the most general possible usability. This is done according to the Invention achieved in that the output of the actual rectifier circuit an ohmic voltage divider is connected downstream, whose one divider resistor the Series connection of a forward polarized rectifier and another, preferably value-adjustable, ohmic resistance connected in parallel is that the DC voltage output is at the terminals of this parallel connection and that the further ohmic resistance is dimensioned so that above one by defined the voltage divider ratio and the threshold voltage of the rectifier Value of the input AC voltage between this and the output DC voltage there is at least an approximately proportional relationship.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is illustrated below using one shown in the drawing, preferred embodiment explained in more detail.

Fig. 1 zeigt dabei den Aufbau einer nach der Erfindung ausgebildeten Gleichrichterschaltung, während in Fig. 2 ein Diagramm der Gleichrichterkennlinie dargestellt ist.Fig. 1 shows the structure of a designed according to the invention Rectifier circuit, while in Fig. 2 is a diagram of the rectifier characteristic is shown.

Nach Fig. 1 wird die Eingangswechselspannung U # den Eingang.kleien 1, 1' eine. gleichrichterkreises 2 zugeführt, der beliebig, so z. B. als Einweg-, Zweiweg- oder BEackengleichrichter, ausgebildet ist und gegebenenfalls zu einem Spannungsvervielfacher ergänzt sein kann. Die gleichspannungsführenden Klemmen 3, 3' am Ausgang dieses Gleichrichterkreises sind mit einem ohmschen Spannungsteiler 4,5 verbunden. Parallel zum Teilerwiderstand 5 ist die Serienschaltung eines weiteren ohmechen Widerstandes 6 und eines in Durchlaßrichtung gepolten Gleichrichters 7, z. B. einer Silisium-Diode, angeordnet. Der Gleichspannungsausgang 8, 8' der Gleichrichterschaltung, an dem die Ausgangsgleichspannung U auftritt, liegt ebenfalls parallel zum Teilerwiderstand 5.According to Fig. 1, the AC input voltage U # is the input 1, 1 'a. rectifier circuit 2 fed to any, so z. B. as disposable, Two-way or B-wave rectifier, is designed and, if necessary, to one Voltage multiplier can be supplemented. The DC voltage-carrying terminals 3, 3 'at the output of this The rectifier circuit are connected to an ohmic voltage divider 4.5. Parallel for the divider resistor 5 is the series connection of a further ohmic resistor 6 and a forward polarized rectifier 7, z. B. a silicon diode, arranged. The DC voltage output 8, 8 'of the rectifier circuit to which the DC output voltage U occurs is also parallel to the divider resistance 5.

Zur Erklärung der Wirkungsweise der Gleichrichterschaltung nach Fig. 1 sei auf das Diagramm nach Fig. 2 verwiesen, in dem die Amplituden zweier auf der Gleichspannungsseite der Schaltung auftretenden Gleichspannungen in Abhängigkeit von der Eingangswechselspannung U, dargestellt sind. Hierbei ist die an den Punkten 3, 3' auftretende Gleichspannung durch die Kurve 1 bestimmt, welche somit als Charakteristik des Gleichrichterkreises 2 aufgefaßt werden kann. Der von der Nullpunktsgeraden 10 stark abweichende Kurvenverlauf von 9 erklärt sich in bekannter Weise daraus, daß die in 2 enthaltenen Gleichrichter erst nach Überschreitung ihrer Schwellspannung bei A wirksam geschaltet werden und erst nach genügend großer Durchsteuerung, z.B. oberhalb des Punktes 3, einen praktisch konstanten Durchlaßwiderstand aufweisen, der die Geradlinigkeit der Gleichrichterkennlinie 9 bedingt.To explain the mode of operation of the rectifier circuit according to Fig. 1 reference is made to the diagram of FIG. 2, in which the amplitudes of two on the DC voltage side of the circuit occurring DC voltages as a function from the input AC voltage U are shown. Here is the one at the points 3, 3 'occurring DC voltage is determined by curve 1, which is thus a characteristic of the rectifier circuit 2 can be understood. The one from the zero point straight line 10 strongly deviating curve from 9 can be explained in a known manner from that the rectifiers contained in 2 only after their threshold voltage has been exceeded be activated at A and only after a sufficiently large control, e.g. above point 3, have a practically constant forward resistance, which determines the straightness of the rectifier characteristic curve 9.

Der aus den Widerständen 4 und 5 bestehende Spannungsteiler ist nun 90 bemessen, daß das am Schaltungspunkt 8 auftretende Potential den-Gleichrichter 7 in der Weise steuert, daß dieser beim Erreichen eines vorgegebenen Schwellwertes C der Eingangswechselspannung infolge Überschreitens seiner Schwellspannung wirksam geschaltet wird. Beim Überschreiten dieses Schwellwertes C tritt eine zusätzliche Spannungsteilung über die Widerstände 4 und 6 auf, wobei an den Klemmen 8, 8' eine Ausgangsgleichspannung U abgreifbar ist, die einer Gleichrichterke1mlinie 11 mit geringerer Steigung entspricht. ;ian kann diese Verringerung der Ausgangsspannung als eine Schwenkung aes geradlinigen Teiles der Gleichrichterkennlinie um den Punkt W auffassen, wobei das Maß dieser Schwenkung durch die Größe des @derstandes 6 besinimt wird. ES ist nun in einfacher Weise möglich, den Widerstand 6 so zu bemessen, da@ die Verlängerung des geschwenkrten, geradliigen Kennlinienteiles durch den Nullpunkt des @oordinatensystems verläuft, wie iii Fig. 2 durch die Gerade 11 angedeutet ist.The voltage divider consisting of resistors 4 and 5 is now 90 dimensioned that the potential occurring at node 8 the rectifier 7 controls in such a way that this when a predetermined threshold value is reached C of the AC input voltage is effective as a result of its threshold voltage being exceeded is switched. When this threshold value C is exceeded one additional voltage division via the resistors 4 and 6, whereby at the terminals 8, 8 'a DC output voltage U can be tapped off, that of a rectifier line 11 corresponds with a lower slope. ; ian can reduce this output voltage as a pivoting of a straight part of the rectifier characteristic around the point Take W, the extent of this pivoting being determined by the size of the stand 6 will. It is now possible in a simple manner to dimension the resistor 6 in such a way that @ the extension of the swiveled, straight part of the characteristic curve through the zero point of the coordinate system runs as indicated in FIG. 2 by the straight line 11.

I-* dies der Fall, so besteht ein proportionaler Zusammenhang zwischen den Amplituden der Eingangswechselspannung U und der an aen Klemmen 8, 8' auftretenden Ausgangsgleichspannung. L~ oberhait des Wertes C.If this is the case, there is a proportional relationship between the amplitudes of the input alternating voltage U and those occurring at aen terminals 8, 8 ' DC output voltage. L ~ above the value C.

Zweckmäßigerweise wird der Widerstand 6 @der ein Teil davon als Potentiometer ausgebildet, wodurch sich an der gefertigten G@eichrichterschaltung eine Justierungsmöglichzeit für die genaue Einstelung der Proportionalität ergist.Appropriately, the resistor 6 @ or part of it is used as a potentiometer formed, whereby an adjustment possible on the manufactured rectifier circuit for the exact setting of the proportionality ergist.

Ir verteilhafter Teise wird die Bemessung des Spannungsteilerverh@@tnisses vr 4 und 5 so vorgenommen, a-1ß der .4'Zigwecnelsnnrnj, it dem )jert usammenfällt. derdurch wird der geradfinige Teil der gleichrichterkennlinie n Richtung auf Zleine Werte der Eingangswechseispannung wesentlich besser ausgenutzt. ir weser-cner ,:% Qer ;£eIhrioh£rrrjnaLtung nach der Erfindung beste@ @rin, daß der eingentliche Gleichrichterkreis @@ne $22inträchtigung der Proportionalität wahlweise als Spitzen-, Effektiv- oder @ittelwertgleichrIchter di@ensieniert werden kann.The dimensioning of the voltage divider ratio becomes the distributable part vr 4 and 5 made so that the .4'Zigwecnelsnnrnj, it the) jert u coincides. This means that the straight part of the rectifier characteristic curve n is directed towards Zleine Input AC voltage values are used much better. ir weser-cner,:% Qer; £ eIhrioh £ rrrjnaLnung according to the invention best @ @rin that the actual rectifier circuit @@ ne $ 22 Impairment of proportionality either as peak, effective or @ Mean value can be di @ ensieniert equally.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für die Gleichrichterschaltung nach der Erfindung ergibt sich in der elektrischen Meßtechnik. Werden hierbei an einem nach der Erfindung ausgebildeten Meßgleichrichter Auswertegeräte, s. B. Zeigerinstrumente, Schreiber, digitale Anzeigegeräte oder dergl., angeschlossen, so ist der proportionale Zusammenhang zwischen der Meßgleichspannung und der Meßwechselspannung jeweils von großer Bedeutung für die erreichbare Meßgenauigkeit. Ein Strommesser 12 kann dabei unter gleichzeitiger Benutzung des Teilerwiderstandes 5 als Vorwiderstand vorzugsweise direkt in die Gleichrichterschaltung eingefügt werden, wie in Fig.? angedeutet ist.A preferred area of application for the rectifier circuit according to the invention arises in electrical measurement technology. Are here on a measuring rectifiers designed according to the invention, evaluation devices, see e.g. pointer instruments, Writer, digital display devices or the like. Connected, then the proportional one Relationship between the measuring DC voltage and the measuring AC voltage in each case from great importance for the achievable measurement accuracy. An ammeter 12 can thereby with simultaneous use of the divider resistor 5 as a series resistor preferably can be inserted directly into the rectifier circuit as shown in Fig.? is indicated.

3 Patentansprüche 2 Figuren3 claims 2 figures

Claims

Claims 1. Linear rectifier circuit with proportional Evaluation of the AC input voltage, which is not indicated, that the output (3, 3 ') of the actual rectifier circuit (2) is an ohmic voltage divider (4, 5) is connected downstream, one of which is a divider resistor (5) the series circuit a rectifier (7) polarized in the forward direction and another, preferably value adjustable, ohmic resistor (6) is connected in parallel that the DC voltage output is at the terminals (8, 8 ') of this parallel connection and that the further ohmic resistance (6) is dimensioned so that above one by the voltage divider ratio (4, 5) and the threshold voltage of the rectifier (7) defined value (C) of the input AC voltage (U,) between this and the DC output voltage (TJ) has an at least approximately proportional relationship consists.

2. Rectifier circuit according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that in series with the divider resistor lying parallel to the series circuit (5) a direct current meter (12) is arranged.

3. Rectifier circuit according to claim 1 or 2, g ek e n n z e i c h n e t d u r c h the application as a measuring rectifier with a downstream evaluation device, in particular a digital display device.