Die Verwendung von Barriere-Widerstandselementen – Baristoren in Stromversorgungen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile

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Baristoren oder Barriere-Widerstandselemente (Abb. 1) dienen dazu, Signale zu trennen, deren Amplitude über oder unter einem bestimmten benutzerdefinierten Schwellenwert liegt – einer Barriere. Idealerweise sollten solche Low-Level-Ausgabegeräte das Eingangssignal ohne Verzerrung übertragen, wenn seine Amplitude den Schwellenwert (Barrierewert) nicht erreicht. Wenn der Schwellenwert (Barrierewert) überschritten wird, schaltet das Eingangssignal automatisch um und gelangt ohne Verzerrung zum Hochpegelausgang.

Baristoren können in kostengünstigen Miniatur-Stromversorgungen, zur Amplitudenauswahl von Signalen sowie in Frequenzvervielfachern eingesetzt werden.

Das Funktionsprinzip des Baristors wird aus Abb.1 deutlich.

Als Schwellen-(Barriere-)Z-Element wird ein Halbleiterbauelement mit einer Strom-Spannungs-Kennlinie mit einem Abschnitt mit negativem dynamischen Widerstand verwendet (Abb. 2).

Wenn die Eingangsspannung die Schaltspannung des Barriere-Z-Elements nicht überschreitet, ist dessen Widerstand unendlich hoch. Der Steuereingang eines der Schlüsselelemente erhält eine Spannung mit niedrigem Pegel, und der Eingang des zweiten Elements empfängt eine invertierte Spannung mit hohem Pegel. Dementsprechend durchläuft das Eingangssignal das aktivierte (eingeschaltete) Tastenelement verlustfrei. Wenn der Eingangsspannungspegel den Schwellenwert überschreitet, sinkt der Widerstand des Z-Elements abrupt auf einen bestimmten Endwert. Schlüsselelemente wechseln automatisch.

Als Schwellen-(Barriere-)Z-Element können Zenerdioden, bipolare Lawinentransistoren, Dynistor- und Thyristorstrukturen sowie deren kontrollierte und unkontrollierte Analoga verwendet werden.

Der Baristor und seine Strom-Spannungs-Kennlinien für einen bestimmten Lastwiderstand RH sind in Abb. 3 schematisch dargestellt.

Ein praktisches Diagramm zur Verwendung eines Baristors in einer transformatorlosen Stromversorgung ist in Abb. 4, 5 dargestellt.

Diagramme der am Ein- und Ausgang des Baristors (Abb. 3-5) anliegenden Signale sind in Abb. 6 dargestellt.

Das Gerät enthält eine Brückenschaltung zur Gleichrichtung der dem Gerät zugeführten Spannung, einen Schwellenwert und Schlüsselelemente. Am Ausgang der Brückenschaltung entsteht ein für diesen Gleichrichtertyp charakteristisches Signal (Abb. 6). Wenn die Amplitude der von der Brückenschaltung entfernten Spannung die Durchbruchspannung des gesteuerten Analogons des Dinistors (Transistoren VT1, VT2) nicht überschreitet, ist das Schlüsselelement am Verbundtransistor VT3, VT4 offen. Das Eingangssignal mit niedrigem (Vorbarriere-)Pegel gelangt ungehindert zum Ausgang des Low-Level-Baristors (Lastwiderstand RN und parallel dazu geschalteter SF-Filterkondensator).

Entsprechend dem Pegel des aus der Brückenschaltung entnommenen Signals schaltet das Tastenelement um, siehe auch die Diagramme in Abb. 6. Sobald die Eingangsspannung die Barrierenspannung überschreitet, wird das Analogon des Dinistors entsperrt, die Spannung an ihm fällt ab, die Transistoren VT3 und VT4 werden gesperrt und es fließt kein Strom durch sie.

Der Barrierepegel, bei dem die Gerätetasten umschalten, kann manuell über Potentiometer R3 oder automatisch über Tracking-Feedback und Einschalten eines gesteuerten Elements (Optokoppler, Feldeffekttransistor) anstelle von Potentiometer R3 gesteuert werden.

Beim Betrieb des Geräts an einer Hochspannungsquelle müssen Hochspannungstransistoren als Ausgangsverbundtransistor verwendet werden und die Nennwerte der Widerstandselemente (R5 und R4) müssen korrigiert werden.

Autor: M.A. Schustow

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