173435. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés áramfejlesztő gép kapocsfeszültségének maximális értékre korlátozására
3 173435 4 voltak az alapjelet, illetve a vezetőjelet szolgáltató ágak, ez azonban - s ez éppen a találmány alapjául szolgáló egyik felismerésünk - egyáltalán nem szükségszerű. Említettük, hogy a megoldások azon csoportja, melynek megjavítására találmányunk alkalmas, ismert kialakításban soros Zener-diódával kialakított jelforrást tartalmaz. Az idézett irodalmi források részletesen ismertetik az ilyen jelforráso’k működését és arról is kimerítő tájékoztatást adnak, milyen hátrányuk van ezeknek a típusoknak. Az áramkörök viszonylag sok járulékos alkatrészt igényelnek (pl. a munkapont beállításához), a soros Zener-diódás érzékelő küszöbfeszültsége pedig nem kellően stabil. Felismertük, hogy ennek az a magyarázata, hogy ilyen kialakítás mellett a Zener-dióda a zárási tartomány és a Zener-tartomány közötti ún. átmeneti tartományban dolgozik. További hátrány, hogy az alkatrészek csereszabatossága csak igen szűk tűréshatárok között lehetséges, mert nagyobb szórás esetén az aktív elemek munkapontja meg nem engedhető mértékben eltolódik. A jelforrás egyetlen ellenállásánál fellépő eltérés ol. már károsan befolyásolhatja a működést. A találmány alapja az a felismerés, hogy a fenti hátrányok elkerülhetők és sokkal lazább tűrések megengedése esetén is az ismertekhez képest pontosabb és megbízhatóbb működésű kapcsolás alakítható ki, ha a jelforrás részét képező érzékelő olyan híd, melynek szembenfekvő két ágában (tehát vagy a páros vagy a páratlan sorrendű ágakban) - célszerűen egymáshoz képest eltérő paraméterű — olyan áramköri elemek vannak elrendezve, amelyek közül legalább az egyik hídági elem Zener-dióda, de célszerűen mindkét hídágban egy-egy Zener-dióda van elrendezve és a Két hídág paramétereit úgy alakítjuk ki, hogy a hídátlóban ellenkező értelmű kiegyenlítő áramok folyjanak aszerint, hogy az alapjel névértékének és a vezetőjel pillanatértékének különbsége pozitív vagy negatív előjelű. Ez a beá'iítás lehetővé teszi, hogy a Zener - -dióda(k) munkapontja a teljes szabályozási tartományban - a maximális kapocsfeszültség alatt csakúgy, mint annak túllépésekor - a Zener-feszültség tartományába essék, ami megszünteti az ismert megoldások legkényesebb hátrányát a működés stabilitása szempontjából. Ugyanakkor ez az elrendezés további, járulékos előnyök nyerésére is különösen alkalmas. Ha a komparátor áramkört műveleti erősítővel alakítjuk ki, s annak két inverz bemenetáe kapcsoljuk a híd egyik átlójának két csomópontját, akkor az így elérhető erősítési arányok jelentősen csökkentik a rendszer hőmérsékletfüggő instabilitását már akkor is, amikor csak az egyik hídágban alkalmazunk Zener-diódát. Valójában azonban a találmány szerinti kapcsolás előnyei akkor nyerhetők maradéktalanul, ha az aszimmetrikusan kialakított hídágak mindegyikében Zener-diódát rendezünk el (s ez a találmány szerinti kapcsolási elrendezés tipikus kiviteli módja) mégpedig úgy, hogy a két Zener-dióda névleges Zener-feszültségeinek összege egyenlő a szabályozott maximális kapocsfeszültség névleges értékével. Találmányunkat azért részletesebben egy ilyen kiviteli példa kapcsán magyarázzuk, utalva a lehetséges változatokra, eltérésekre. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés példaképpeni kiviteli alakjának kapcsolási vázlatát mutatja az ábra. Az ábrán látható, hogy a kapcsolási elrendezést alapvetően három láncbakapcsolt többpólus alkotja, nevezetesen a kapcsoló erősítő I.egység, a komparátor II. áramkör és a hídérzékelő III. áramkör. A kapcsoló erősítő I. egysq* kimenő G pontja van az ábrán nem mutatott gerjesztő tekerccsel sorbakapcsolva. Az I. egység végfokozata e példáknál pnp-típusú 19 tranzisztor, előfokozata npn-típusú 15 tranzisztor. A tápforrás E sarka és az elrendezés közös potenciálú F pontja közé két — egyező polaritással — sorbakapcsolt félvezető 20, 21 diódát tartalmazó áramköri ág van iktatva, melynek leágazása az I. egység kimenő G pontjára van kötve, s mely így védi a végfokozatot alkotó 19 tranzisztort. Az előfokozatnál a 15 tranzisztor emitterkörébe az emitter elektróda tekintetében nyitóirányú polaritással további félvezető 16 dióda van beiktatva. Az előfokozat bázislevezető 14 ellenállása, 17 munkaellenállása és az I. egység két fokozata közötti csatoló 18 ellenállás bekötése triviális, hasonlóképpen a komparátor II. áramkör és a kapcsoló erősítő hegység közötti csatoló 13 ellenállás. A komparátor II. áramkör példánknál önmagában ismert módon kapcsolt műveleti 9 erősítő, melynek kimenetéről a 9 erősítő egyenes + bemenetére — 10 ellenállás és 11 kondenzátor alkotta - párhuzamos RC-tagot tartalmazó csatolóág, inverz-bemenetére 12 kondenzátort tartalmazó csatolóág van visszavezetve. Ismeretes, hogy a pozitív visszacsatoló ág RC tagja a kapcsoló művelet gyorsítását biztosítja, míg a negatív visszacsatoló ág a gerjedési hajlamot csökkenti. A hídérzékelő III. áramkör első ágában 1 ellenállás, az azzal szembenfekvő harmadik ágában 3 ellenállás van elrendezve. A második és a negyedik ágban első, illetve második 2 és 4 Zener-dióda van elrendezve. Ezek Zener -feszültsége eltérő, a két feszültségérték közötti különbség legalább a szabályozott maximális kapocsfeszültség 10%-át teszi ki, a két Zener-feszültség névértékének összege pedig egyenlő a szabályozott maximális kapocsfeszültség értékével. Ha pl. 13,8V maximális kapocsfeszültségre kívánjuk végezni a szabályozást, akkor az egyik Zener-feszültség lehet 5,6 V, a másik pedig 8,2 V. Az eddigiekben leírtak érvényesek, ha váltakozó áramú generátor szabályozásáról van szó. Ha dinamót szabályozunk, akkor a példáknál a műveleti 9 erősítő inverz-bemenetére — csatoló 8 ellenálláson át — további 7 tranzisztor kollektora csatlakozik, melynek A bázisára a fogyasztó, B kollektorára a dinamó van kötve. A báziskört áthidaló 22 ellenállás, valamint a műveleti 9 erősítő két + és - bemenetére kötött csatoló 5 és 6 ellenállások alkalmazása triviális. A fogyasztó és a gép kimenő kapcsa közötti áramköri ágba így áramárzékelőt űn. söntáramváltót iktattunk be, melynek kimenete (a 7 tranzisztor kollektora) a komparátor II. áramkör egyik — bemenetére csatlakozik. A tranzisztor itt a 22 ellenállás kivezetéseire 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
