AT212446B

AT212446B - Elektronischer Spannungsstabilisator für Hochspannungen

Info

Publication number: AT212446B
Application number: AT523959A
Authority: AT
Inventors: Tibor Dipl Ing Berceli
Original assignee: Tavkoezlesi Ki
Priority date: 1959-07-17
Filing date: 1959-07-17
Publication date: 1960-12-12

Description

Elektronischer Spannungsstabilisator für Hochspannungen
Die Erfindung betrifft einen elektronischen Spannungsstabilisator zum Stabilisieren von Gleichspan- nungen höher als 500 Volt, wobei zum Steuern einer Reihenregelröhre lediglich Niederspannungsverstär- kerröhren und eine oder mehrere Stabilisatorröhren verwendet werden. Abgesehen von der Heizspannung für die Elektronenröhren ist keine andere Speisespannung erforderlich.

Bei den bekannten Schaltungen von elektronischen Spannungsstabilisatoren ist zwischen dem Eingang der zu stabilisierenden Spannung und dem Ausgang der stabilisierten Spannung eine Reihenregelröhre ein- geschaltet. Der Innenwiderstand derselben wird durch die Schwankungen der Ausgangsspannung derart ge- steuert, dass bei Abnahme der Ausgangsspannung der Innenwiderstand der Regelröhre abnimmt, während bei Zunahme der Ausgangsspannung auch dieser Innenwiderstand zunimmt. Dem Ausgang ist ein Spannung- teiler parallel geschaltet. Zwischen einer im folgenden als Basispunkt bezeichneten Stelle des Spannungs- teilers und einem sogenannten Referenzpunkt soll die Spannung, die sogenannte Referenzspannung prak- tisch auf einem konstanten Wert gehalten werden, was in der Regel durch eine Stabilisatorröhre mit Gas- füllung erfolgt.

Es soll dabei bemerkt werden, dass der Referenzpunkt nicht am Spannungsteiler vorgese- hen ist. Die Differenz der zwischen einer im folgenden als Regelpunkt bezeichneten Stelle und dem Ba- sispunkt des Spannungsteilers auftretenden sogenannten Regelspannung und der Referenzspannung liefert das
Signal, das den. Schwankungen der Ausgangsspannung folgt und das im folgenden als Folgespannung be- zeichnet wird. Die Reihenregelröhre wird über eine Verstärkerröhre (die sogenannte Steuerröhre) durch die
Folgespannung gesteuert. Bei der üblichen Anordnung ist das Steuergitter der Steuerröhre mit dem Regel- punkt des Spannungsteilers und ihre Anode mit dem Steuergitter der Regelröhre verbunden, wobei die Re- ferenzspannung derart gewählt ist, dass die Kathode der Steuerröhre als Referenzpunkt gegenüber dem ne- gativen Pol des Spannungsteilers auf konstanter Spannung liegt.

In diesem Falle bildet der negative Pol des Spannungsteilers den Basispunkt. Zum Stabilisieren von Hochspannungen kann diese Schaltung nur dann verwendet werden, wenn eine Hochspannungssteuerröhre vorhanden ist oder die Referenzspannung hinreichend hoch ist. Zum Erhöhen der Referenzspannung müssen aber mehrere Stabilisatorröhren in Reihe geschaltet werden, was einerseits kostspielig ist und anderseits die Stabilisierung beeinträchtigt.

Um diese Nachteile zu beheben, sind bereits elektronische Spannungsstabilisatoren für Hochspannungen vorgeschlagen worden, bei welchen das Steuergitter der Steuerröhre als Referenzpunkt auf konstanter Spannung liegt, u.. zw. gegenüber dem positiven Pol des Spannungsteilers als Basispunkt, während ihre Kathode an den Regelpunkt des Spannungsteilers angeschlossen ist. Auf diese Weise kann die Steuerröhre und auch die Stabilisatorröhre zum Bilden der Referenzspannung von niedriger Spannung sein, wobei aber der Nachteil besteht, dass der Spannungsteiler vom schwankenden Strom der Steuerröhre durchströmt wird, so dass die Folgespannung den Schwankungen der Ausgangsspannung weniger wirkungsvoll folgen kann.

Um dies zu beheben, muss in der bekannten Anordnung als Regelröhre eine Pentode mit hohem Verstärkungsgrad angewendet werden, deren Hilfsgitter aus einer besonderen Stromquelle mit einer entsprechenden Speisespannung versehen werden muss.

Der erfindungsgemässe elektronische Spannungsstabilisator für hohe Spannungen arbeitet ebenfalls mit einer Reihenregelröhre und mit einer durch einen'zum Ausgang parallel geschalteten Spannungstei- ler geregelten Steuerröhre, erfordert aber keine besondere Stromquelle. Hiebei sind zum Steuern der Reihenregelröhre nur Niederspannungsverstärkerröhren vorgesehen und die Referenzspannung kann mittels einer einzigen Stabilisatorröhre gebildet werden. Der Grad der Stabilisierung ist dabei mindestens jenem der bekannten Stabilisatoren gleich.

Der Regelpunkt des Spannungsteilers des erfindungsgemässen Stabil-

sators ist an das Steuergitter der Steuerröhre angeschlossen, die Kathode der Steuerröhre bildet den Re- ferenzpunkt, während der Basispunkt am Spannungsteiler weiter erfindungsgemäss zwischen dem Regelpunkt und dem positiven Pol liegt, so dass die Spannung zwischen der Kathode der Steuerröhre und dem Basispunkt konstant ist. Die mittels der Steuerröhre verstärkte Folgespannung gelangt nach Pl'ass'lumkeh- rung auf das Steuergitter der Reihenregelröhre. Die Spannungsteilung wird durch Änderungen des Stromes in der Steuerröhre nicht beeinflusst, die Schwankungen der Regelspannung werden also durch diese Änderungen nicht verringert, so dass auch eine Triode als Reihenregelröhre verwendet werden kann.

Wird die Phasenumkehrung durch eine Verstärkerröhre bewirkt, so kann das Steuersignal der Regelröhre weiter verstärkt werden, wodurch die Stabilisation zunimmt.

Weitere0 Einzelheiten der Erfindung werden'an Hand der Zeichnung erläutert, welche das Schaltschema eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen elektronischen Spannungsstabilisators darstellt.

Die zu stabilisierende Gleichspannung ist mit der aus der Zeichnung ersichtlichen Polarität an die Eingangspunkte 1 und 2 anzuschliessen, wobei die stabilisierte Spannung von den Ausgangspunkten 3 und 4 abgenommen werden kann. Die Anode der Rege1röhre 5 ist an den positiven Eingangspunkt 1 und ihre Kathode an den positiven Ausgangspunkt 3 des Stabilisators angeschlossen. Der Innenwiderstand der Röhre 5 wird unter Zwischenschaltung einer Phasenumkehrverstärkerröhre 6 durch eine Steuerröhre 7 geregelt.

Zwischen die Ausgangspunkte 3 und 4 ist ein aus den Widerständen 8 und 9, aus einem Potentiometer 10 und aus den Widerständen 11 und 12 bestehender Spannungsteiler geschaltet. Das Steuergitter 13 der Steuerröhre 7 ist mittels eines Gleitkontaktes mit dem Punkt 19 des Potentiometers 10 verbunden. Ihre Kathode 14 wird durch eine Stabilisatorröhre 15 auf einer dem gemeinsamen Punkt 20 der Widerstände 8 und 9 gegenüber konstanten Spannung gehalten. Auf diese Weise entspricht demnach in dieser Schaltung Punkt 19 dem Regelpunkt, Punkt 20 dem Basispunkt und Punkt 14 dem Referenzpunkt, d. h. die Regelspannung entsteht zwischen dem Basispunkt 20 und dem Regelpunkt 19, wobei die Referenzspannung zwischen dem Basispunkt 20 und dem Referenzpunkt 14 mittels der Stabilisatorröhre 15 gebildet wird.

Der Widerstand 16 stellt den Anodenkreisearbeitswiderstand der Steuerröhre 7 dar. Der in ihm auftretende Spannungsabfall dient zum Steuern der Phasenumkehrverstärkerröhre. Durch die Änderungen des Stromes der Steuerröhre 7 wird der im Spannungsteiler fliessende Strom nicht beeinflusst, da diese Schwankungen durch die Stabilisatorröhre 15 ausgeglichen werden, welche auch die Speisespannung der Steuerröhre 7 konstant hält. 17 ist ein Widerstand zum Begrenzen des Stromes in der Stabilisatorröhre 15. Die Steuerspannung für die Regelröhre 5 wird durch den Arbeitswiderstand 18 der PhasenumKehrverstärkerröhre 6 geliefert.

Durch Änderung des Widerstandes 12 kann das dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä- ssen Stabilisators in einem sehr breiten Spannungsgebiet (z. B. von etwa 500 Volt bis mehrere 1000 Volt) gebraucht werden. Zur genauen Einstellung der stabilisierten Spannung dient das Potentiometer 10. In der dargestellten Anordnung bewirken Schwankungen von : 151o der Eingangsspannung lediglich eine Spannungsänderung von i 1 Volt am Ausgang. Die Elektronenröhren 5,6, 7 können auch Mehrgitterröhren sein, eine hinreichende Wirkung wird aber bereits durch Trioden erreicht. Im letzteren Falle können die Phasenumkehrverstärkerröhre 6 und die Steuerröhre 7 zu einer einzigen Doppeltriode zusammengefasst werden.

In praktischen Fällen können noch Filterkondensatoren und Dämpfungswiderstände erforderlich sein, um das Einstehen von Schwingungen zu verhüten.

Um eine noch genauere Stabilisierung zu erzielen, kann in der Schaltung gemäss Fig. 1 der Widerstand 8 durch eine oder mehrere Stabilisatorröhren ersetzt werden. In diesem Falle kann der Arbeitswiderstand 16 der Steuerröhre 7 anstatt an die Anode der Stabilisatorröhre 15, an den positiven Ausgangspunkt 3 angeschlossen werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Elektronischer Spannungsstabilisator zum Stabilisieren von hohen Gleichspannungen, mit einer Reihenschaltung von Belastung und Verstärkerröhre, sogenannter Regelröhre (5), wobei diese Regelröhre mittels einer zweiten Verstärkerröhre einer sogenannten Steuerröhre (7), durch die Differenz einer Span" nung zwischen zwei Punkten, dem sogenannten Regelpunkt und dem sogenannten Basispunkt, einem Punkte an einem dem Ausgang des Stabilisators parallel geschalteten Spannungsteiler und einer durch ein spannungsstabilisierendes Schaltungselement gelieferten Referenzspannung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Basispunkt (20) am Spannungsteiler zwischen einem positiven Ausgangspunkt (3) und dem Regelpunkt (19) gewählt und das Stabilisierungselement zum Liefern der Referenzspannung zwischen dem Basispunkt (20)

und der Kathode (14) der Steuerröhre eingeschaltet ist, wobei das Steuergitter (13) <Desc/Clms Page number 3> der Steuerröhre an den Regelpunkt (1 9) des Spannungsteilers angeschlossen ist und das Steuergitter der Re- gelröhre (5) unter Zwischenschaltung eines phasenumkehrenden Schaltungselementes mit der Anode (22) der Steuerröhre (7) verbunden ist.

2. Elektronischer Hochspannungsstabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Referenzspannung liefernde spannungsstabilisierende Schaltungselement aus einer gasgefüllten Stabilisatorröhre (15), während das phasenumkehrende Schaltungselement aus einer Elektronenröhre (6) besteht und der Spannungsteiler drei Abzweigungen aufweist, von denen die vom positiven Ausgangspunkt gerechnete erste Abzweigung den Basispunkt (20) bildet, an den die Kathode (25) der phasenumkehrenden Elektronenröhre (6) und die Anode (24) der Stabilisatorröhre (15) angeschlossen sind, die zweite Abzweigung den Regelpunkt (19) bildet und die dritte Abzweigung (21) über einen Widerstand (17) mit den Kathoden (26 bzw. 14) der Stabilisatorröhre (15) bzw.

der Steuerröhre (7) verbunden ist, wobei die Anode (22) der Steuerröhre an das Steuergitter (23) der phasenumkehrenden Röhre (6) und über einen Widerstand (16) an die Anode (24) der Stabilisatorröhre (15), während die Anode der phasenumkehrenden Röhre an das Steuergitter (28) der Regelröhre angeschlossen ist.

3. Elektronischer Hochspannungsstabilisator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vom positiven Ausgangspunkt (3) bis zur ersten Abzweigung (20) reichende Teil des Spannungsteilers durch eine oder mehrere gasgefüllten Stabilisatorröhren gebildet ist.

4. Elektronischer Hochspannungsstabilisator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (22) der Steuerröhre (7) über einen Widerstand anstatt an die Anode (24) der die Referenzspannung liefernden Stabilisatorröhre (15), an den positiven Ausgangspunkt (3) angeschlossen ist.