AT222762B - Gleichspannungsumformer mit einem Transistorpaar - Google Patents

Gleichspannungsumformer mit einem Transistorpaar

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AT222762B AT322361A AT322361A AT222762B AT 222762 B AT222762 B AT 222762B AT 322361 A AT322361 A AT 322361A AT 322361 A AT322361 A AT 322361A AT 222762 B AT222762 B AT 222762B
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Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Gleichspannungsumformer mit einem Transistorpaar 
Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichspannungsumformer bestehend aus einem Oszillator mit mindestens einem Paar wechselweise leitender Transistoren, einem Ausgangstransformator mit einer zweiteiligen Primärwicklung von der jeder Teil im Emitter-Kollektor-Kreis eines der Transistoren liegt, und einer   Sekundär-oder Ausgangswicklung,   und aus einem Gleichrichter zur Erzeugung einer erhöhten 
 EMI1.1 
 
Ausgangsklemmenpaarum   den Vorwärtsstrom   durch diesen Kreis gleichförmig mit dem Belastungsstrom zunehmen zu lassen, wo- durch der wirksame   Eigenwiderstand   des Umformers herabgesetzt wird.

   In dieser Hinsicht beziehen sich diese beiden letzteren Patentschriften nur auf Umformer mit einem einzigen Transistor oder mit mehreren zueinander parallelgeschalteten Transistoren. 



   Die Patentschrift Nr. 209956 befasst sich zwar mit einem Umformer mit zwei in Gegentakt geschalteten Transistoren, aber bei diesem wird die Rückkopplungsspannung nicht von der   Sekundär- oder   Ausgangswicklung des Transformators geliefert, sondern von einer dritten Wicklung mit zwei in Gegentakt geschalteten Teilen, so dass die Vorwärtseinstellung der Transistoren zwar mit dem Ausgangsgleichstrom in Beziehung steht und mit diesem bis zu einem gewissen Wert gleichförmig zunimmt, die der Basiselektrode in der Vorwärtsrichtung zugeführten Rückkopplungsstromimpulse jedoch nicht mit dem Belastungstrom, sondern vielmehr mit der Belastungsspannung zu-oder abnehmen. 



   Die Erfindung bezweckt, eine sehr einfache Schaltungsanordnung anzugeben, wodurch die Vorteile der Schaltungsanordnung gemäss der österr. Patentschrift Nr. 194910 in einem Gleichspannungsumformer mit zwei in Gegentakt geschalteten Transistoren erhalten werden können. 



   Der Gleichspannungsumformer nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Basiskreise der zwei Transistoren je an einem Ende der Ausgangswicklung liegen und mit dieser Wicklung in Reihe geschaltet sind, derart, dass der diese Ausgangswicklung durchfliessende Strom in Form von   Rückkopp-   lungsstromimpulsen diese beiden Basiskreise wechselweise durchfliesst, wobei der mittlere Basisstrom des Transistorpaares gleichförmig mit dem Belastungsstrom zunimmt und höchstens gleich diesem Belastungsstrom ist. 



   Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der Fig. 1 das Schaltbild eines besonders einfachen Ausführungsbeispieles des Gleichspannungsumformers nach der Erfindung darstellt, Fig. 2 das Schaltbild einer Variante des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 und Fig. 3 das Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispieles zeigt. 



   Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 enthält einen Oszillator mit zwei wechselweise leitenden Tran-   sistoren l   und 2, einen Ausgangsuansformator 3 mit einer Primärwicklung 4 und einer   Sekundär-oder   Ausgangswicklung   5,   und einen Gleichrichter zum Erzeugen einer erhöhten Gleichspannung an einem Ausgangsklemmenpaar 6. Die Primärwicklung 4 ist mit einer Mittelanzapfung versehen und jeder ihrer Teile liegt im Emitter-Kollektor-Kreis eines der Transistoren 1 und 2. Der Gleichrichter ist in Span-   nungsverdopplungsschaltung   geschaltet. Er enthält ein Gleichrichterelement 7 und die Bads-Emitter- 

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 Strecke des Transistors 1.

   Der gemeinsame Punkt dieser Basis-Emitter-Strecke und des Gleichrichterelementes 7 ist über einen Kondensator 8 mit einem Ende der Ausgangswicklung 5 verbunden, während die andere Elektrode des Gleichrichterelementes 7 mit der Ausgangsklemme 6 entsprechenden Vorzeichens verbunden ist. Die Ausgangsklemmen 6 sind durch einen Kondensator 9   überbrückt   und die andere Klemme 6 ist mit der Anzapfung der Wicklung 4 verbunden. Eine   Gleichspannungsspeisequelle   10 liegt einerseits am gemeinsamen Punkt der Emitter der zwei Transistoren 1 und 2 und anderseits an der   Mittelanzap-   fung der Wicklung 4. Schliesslich ist das zweite Ende der Ausgangswicklung 5 unmittelbar mit der Basis des Transistors 2 verbunden, während die Basis-Emitter-Strecke dieses Transistors von einem Widerstand 11 überbrückt ist. 



   Die Wickelsinne der Wicklungen 4 und 5 sind so gewählt, dass, wenn z. B. der Transistor 1 leitend ist und der Strom durch seinen Emitter-Kollektor-Kreis zunimmt, die Basis des gleichen Transistors über den 
Kondensator 8 von der über der Wicklung 5 erzeugten Spannung in der   Vorwärtsrichtung   betrieben wird.
In bezug auf diese zunehmende negative Spannung ist das Gleichrichterelement 7 gesperrt, während der
Basis-Emitter-Kreis des Transistors 1 geöffnet ist und von dieser Spannung an der Wicklung 5 ein zuneh- mender Basis-Emitter-Strom im Transistor 1 hervorgerufen wird der auch über den Widerstand 11 und den
Kondensator 8 fliesst.

   Infolgedessen nimmt der Kollektorstrom dieses Transistors weiter zu, bis er durch
Sättigung des Kernes des Transformators 3 oder durch das Erreichen des Knickes der Kollektorstrom-
Spannungs-Charakteristik des Transistors 1 begrenzt wird. Sobald dies der Fall ist, nimmt die   Ruckkopp-   lungsspannung über der Wicklung 5 ab. Der   Vorwärtsstrom   durch den. Basis-Emitter-Kreis des Transistors 1 nimmt auch ab und somit auch sein   Kollektorstrom, so dass   dieser Transistor jäh gesperrt wird.

   Durch den
Emitter-Basisstrom des Transistors 1 ist der Kondensator 8 inzwischen auf eine Spannung ungefähr gleich dem Spitzenwert der während des Leitens des Transistors 1 über der Wicklung 5 erzeugten Spannung auf- geladen worden, u. zw. so, dass seine mit der Basis des Transistors 1 verbundene Belegung eine positive
Polarität aufweist. Bei Verschwinden der Rückkopplungsspannung über der Wicklung 5 beginnt der Kon- densator 8 sich über den Gleichrichter 7, die am Ausgangsklemmenpaar 6 angeschlossene Belastung, die
Emitter-Basisstrecke des Transistors 2 mit dem dazu parallelliegenden Widerstand 11 und die Wicklung 5 zu entladen.

   Durch diesen Entladestrom wird der Transistor 2 leitend, so dass sein rasch zunehmender
Kollektorstrom über der Wicklung 4 und damit auch über der Wicklung 5 eine Spannung umgekehrten
Vorzeichens erzeugt, welche eine rasche Entladung des Kondensators 8 fördert. Diese Spannung wird über den Kondensator 8 und den Gleichrichter 7 in Reihe zu der Spannung der Quelle 10 an die Ausgangsklemmen gelegt und lädt den Kondensator 9 auf, wobei der Kondensator 8 den grössten Teil seiner Ladung, jedoch nicht die ganze verliert. Der Stromfluss über den   Basis-Emitter-Kreis des Transistors l ist während   dieses Entladevorganges gesperrt und die Gleichspannung an den Ausgangsklemmen 6 wirkt einer Ladung des Kondensators 8 mit umgekehrter Polarität durch die Spannung an der Wicklung 5 entgegen.

   Diese Ausgangsspannung ist grösser als die Spannung an der Wicklung 5, da sie durch Gleichrichtung der Summe dieser Spannung und der am Anfang der Entladung des Kondensators 8 hohen Spannung derselben Polarität über diesen Kondensator erzeugt wird. 



   Die Verwendung der vorstehend geschilderten Schaltungsanordnung ist durch die Tatsache beschränkt, dass der Basis-Emitter-Kreis des Transistors 1 als Gleichrichterelement desGleichric"iters in Spannungsverdopplungsschaltung benutzt wird und somit eine Spannung vertragen können muss, die mindestens gleich dem Höchstwert der Ausgangsspannung bei Leerlauf ist. Die höchstzulässige Spannung in der Sperrichtung zwischen Basis und Emitter eines Transistors ist gegenwärtig verhältnismässig niedrig, z. B. von der   Grö-   ssenordnung von 30 V. Gemäss der in Fig. 2 dargestellten abgeänderten Ausführungsform kann dieser Nachteil dadurch verringert werden, dass ein zweites Gleichrichterelement 12 zwischen den gemeinsamen Punkt des Kondensators 8 und des Gleichrichterelementes 7 und die Basis des Transistors 1 geschaltet wird.

   Dabei soll der Basis-Emitter-Kreis des Transistors 1 von einer in der   Rückwärtsrichtung   leitenden Impedanz überbrückt werden, z. B. von einem Widerstand 13, es sei denn, dass der   Basisleckstrom   dieses Transistors grösser als der Leckstrom des Gleichrichterelementes 12 ist. Unter diesen Umständen ist der Basis-EmitterKreis des Transistors 1 vom Gleichrichterelement 12 vor hohen Rückwärtspannungsimpulsen geschützt. Die erzeugte Ausgangsgleichspannung kann somit viel höher als die höchstzulässige Rückwärtsspannung zwischen Basis und Emitter der verwendeten Transistoren sein. 



   In bezug auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zeigt jenes nach Fig. 2 zwei weitere kleine Ab- änderungen. 



   Erstens ist der Widerstand 11 der Schaltung nach Fig. 1 durch ein in der Rückwärtsrichtung leitendes Gleichrichterelement 11'ersetzt. Infolgedessen werden die ohmschen Verluste des Umformers herabgesetzt. Diese Verluste werden vom Widerstand 11 der Schaltung nach Fig. 1 oder vom Gleichrichter- 

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   element 11'der Schaltung nach Fig. 2 in höherem Masse beeinflusst als vom Widerstand 13 der Schaltung nach Fig. 2, denn der Widerstand 11 oder das Gleichrichterelement 11'liegt im Ausgangsgleichstromkreis des Umformers, während der Widerstand 13 der Schaltung nach Fig. 2 in der Vorwärtsrichtung vom jetzt leitenden Emitter-Basis-Kreis des Transistors 1 überbrückt ist und in der Rückwärtsrichtung nur von einem etwaigen kleinen Leckstrom des Gleichrichterelementes 12 durchflossen wird. 



  Zweitens ist ein kleiner Kondensator 14 parallel zur Wicklung 5 geschaltet. Dieser Kondensator kann gegebenenfalls von Nutzen sein, um einen Induktionsspannungsstoss über der Ausgangswicklung 5 aufzufangen. 



  Das in Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel enthält einen Gleichrichter in Graetz- oder ) Brückenschaltung. Dieser Gleichrichter enthält die Gleichrichterelemente 7 und 12 der Variante nach Fig. 2 und ausserdem zwei entsprechende Gleichrichterelemente 7'und 12'. Die aus den Gleichrichterelementen 7,7', 12 und 12'bestehende Brücke wird von der Wicklung 5, deren Enden mit den gemeinsamen Punkten der Gleichrichterelemente 7 und 12 bzw. 7'und 12'verbunden sind, mit Wechselspannung gespeist. Die Ausgangsgleichspannung wird über der andern Diagonale der Gleichrichterbrückenschaltung erzeugt. Eine der Ausgangsklemmen 6 ist mit dem gemeinsamen Punkt der Gleichrichterelemente 7 und 7'und die andere Klemme 6 ist wiederum mit der Minusklemme der Quelle 10 und über diese Quelle, mit dem gemeinsamen Punkt der Emitter der Transistoren 1 und 2 verbunden.

   Zwei Zweige der Gleichrichterbrückenschaltung bestehen somit je aus einem Gleichrichterelement 12 bzw. 12'in Reihe mit der Basis-Emitter-Strecke des entsprechenden Transistors 1 bzw. 2. Ebenso wie für den Transistor 1 der Variante nach Fig. 2 ist wiederum die Basis-Emitter-Strecke jedes der Transistoren 1 und 2 durch das Gleichrichterelement 12 bzw. 12'und durch einen diese Strecke überbrückenden Widerstand 13 bzw. 13'vor Rückwärtsüberspannungen geschützt. 



  Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 ist völlig symmetrisch und ihre Wirkungsweise wird nach der Beschreibung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 1 hinreichend klar sein. Jeder der Transistoren 1 und 2 wirkt genau wie der Transistor 1 der Schaltung nach Fig. 2. Die erzeugte Gleichspannung ist jedoch verhältnismäqig kleiner als bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 oder 2, weil jedes der Gleichrichterelemente nur die Spannung über der Wicklung 5 nach den Ausgangsklemmen 6 und dem zu ihnen parallelgeschalteten Kondensator 9 hindurchlässt, an Stelle der Summe der Spannung über der Wicklung 5 und der Aufladespannung des Kondensators 8, wie in den Schaltungsanordnungen nach den Fig. 1 und 2. 



  Selbstverständlich können auch bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 die Gleichrichterelemente 12 und 12'beim Fortfall der Widerstände 13 und 13'entfallen, sofern der Höchstwert der Ausgangsspannung oder die Spannung über derWicklung 5 unter der höchstzulässigen Rückwärts-Basis-Emitter-Spannung der verwendeten Transistoren bleibt. 



  Bei einer praktischen Ausführungsform des Gleichspannungsumformers wurde die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 gewählt. Die Eingangsspannung war 24 V, während der Widerstand 13 einen Wert von 6 Ohm hatte. Der Kondensator 14 wurde weggelassen und das Gleichrichterelement 11'wurde durch einen Widerstand von gleichfalls 6 Ohm ersetzt. Die Ausgangsgleichspannung war 457 V bei einem Ausgangsgleichstrom von 140 mA und 440 V bei einem Ausgangsgleichstrom von 285 mA, was einem Innenwiderstand von etwa 122 Ohm entspricht. Der Wirkungsgrad war 81 % bei 140 mA und 87 % bei einem Gleichstrom von 285 mA. 



  Die geschilderten Gleichspannungsumformer haben bei gutem Wirkungsgrad eine günstige Belastungskennlinie. Sie sind einfach und laufen besonders leicht von selbst an, sogar wenn belastet, z. B. durch eine grosse GlÅattungskapazität. Dies ist der Tatsache zuzuschreiben, dass sowohl die Amplitude der Ruckkopplungsbasisstromimpulse als auch die Vorwärtsbasiseinstellung gleichförmig mit dem Belastungsstrom zunimmt. 

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Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Gleichspannungsumformer bestehend aus einem Oszillator mit mindestens einem Paar wechselwei- se leitender Transistoren, einem Ausgangstransformator mit einer zweiteiligen Primärwicklung, von der jeder Teil im Emitter-Kollektor-Kreis eines der Transistoren liegt, und einer Ausgangswicklung, und aus einem Gleichrichter zur Erzeugung einer erhöhten Gleichspannung an einem Ausgangsklemmenpaar durch Gleichrichtung der über der Ausgangswicklung erzeugten Oszillatorschwingungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiskreise der zwei Transistoren je mit einem Ende der Ausgangswickluhg verbunden sind und mit dieser Wicklung in Reihe geschaltet sind, derart, dass der diese Ausgangswicklung durchfliessende <Desc/Clms Page number 4> EMI4.1 sators zwischen den Basiselektroden der Transistoren des Transistorpaares liegt,
    wobei eine der Ausgangsklemmen über ein Gleichrichterelement mit dem Kondensator und mit der Basis eines ersten Transistors und die andere Ausgangsklemme mit einer der Klemmen der Speisequelle verbunden ist, während der Basis-Emitter-Kreis des andern Transistors durch eine in der Rückwärtsrichtung leitende Impedanz überbrückt ist.
    3. Umformer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Gleichrichterelement in der Vorwärtsrichtung zwischen der Basis des ersten Transistors und dem gemeinsamen Punkt des Kondensators und des zuerst erwähnten Gleichrichterelementes liegt.
    4. Umformer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Rückwärtsrichtung leitende Impedanz ein Gleichrichterelement ist.
    5. Umformer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Basis-Emitter-Kreis des ersten Transistors durch eine in der Rückwärtsrichtung leitende Impedanz, z. B. durch einen Widerstand oder ein Gleichrichterelement, überbrückt ist.
    6. Umformer nach Anspruch 1, bei dem der Gleichrichter in Graetz-oder Brückenschaltung geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Ausgangswicklungen je mit der Basis eines Transistors des Transistorpaares verbunden sind, so dass die Basis-Emitter-Kreise dieser Transistoren in der Gleichrichterbrückenschaltung liegen.
    7. Umformer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Ausgangswicklung über zwei in der Vorwärtsrichtung leitende Gleichrichterelemente mit den Basiselektroden der Transistoren verbunden sind.
    8. Umformer nach Anspruch 3,4, 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis-Emitter-Kreise beider Transistoren durch in der Rückwärtsrichtung leitende Impedanzen, z. B. Widerstände oder Gleichrichterelemente, überbrückt sind.
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DE (1) DE1438332B2 (de)
DK (1) DK100578C (de)
FR (1) FR1287239A (de)
GB (1) GB938550A (de)
NL (1) NL250980A (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3213346A (en) * 1962-11-23 1965-10-19 King Radio Corp Transistor power supply
US3453520A (en) * 1965-12-22 1969-07-01 Dynamic Instr Corp Low direct voltage to high direct voltage converter

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BE603143A (fr) 1961-10-27
CH405482A (de) 1966-01-15
JPS3712071B1 (de) 1962-08-25
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