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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Schaltungsanordnung zur Verdoppelung oder Umpolung einer einseitig an Masse liegenden Gleichspannung, wobei der Gleichspannungseingang an eine Serienschal- tung zweier komplimentärer Transistoren mit für den Speisestrom durchlässigenEmitter-Kollektorstrecken, einer an einen der beiden Eingangspole angeschlossenen Serienschaltung zweier Dioden mit einer dem Vorzeichen dieses Eingangspoles entsprechenden Durchlassrichtung, einem zwischen den Verbindungspunkten der beiden Transistoren und der beiden Dioden angeordneten Umladekondensator und einem, den Ausgang bildenden, zwischen dem freien Ende der beiden in Serie liegenden Dioden und an Masse liegenden Aus- gangskondensator und einer Steuereinrichtung für die Basiselektroden der beiden Transistoren angeschlos- sen ist.
Bei einer rechteckförmigen Ansteuerung der Basiselektroden wird jeweils ein Transistor geöffnet und und der andere gesperrt, so dass der Umladekondensator jeweils parallel und in Reihe mit der Versorgungs- spannung geschaltet wird, wobei die Dioden ein Zurückfliessen der verdoppelten Ausgangsspannung zum Ein- gangspol verhindern. Der Ausgangskondensator dient zur Siebung der Ausgangsspannung. In bekannten Schal- tungen (DE-OS 1945 628, US-PS Nr. 3, 821, 627, Nr. 3, 631, 259, Nr. 3, 470, 443) öfmen und schliessen die Tran- sistoren durch die gleichphasige Ansteuerung gleichzeitig, wodurch infolge der endlichen Schaltzeiten wäh- rend der Umschaltung Kurzschlussströme fliessen, weil der gerade sperrende Transistor noch nicht ganz ge- sperrt hat, während der öffnende Transistor bereits stromdurchfliessend ist.
Ebenso sind Schalter bekannt, die mit zwei Umladekondensatoren arbeiten, wie DE-OS 2035223,
AT-PS Nr. 271634, DE-OS 1940 504, oder DE-OS 2064286, FR-PS Nr. 2. 462. 159.
Im erfindungsgemässen Falle wird aber zuerst ein einziger Kondensator geladen, sodann sein Po- tential verschoben und das Ladepotential mit dem Speisespannungspotential addiert dem Ausgang zugeführt.
Die Verdoppelung wird in andern bekannten Fällen auch erreicht, wenn die Spannung der potentialver- schobenen Kondensatorladung zum Eingangspol über angesteuerte, aktive Elemente (Transistoren) erfolgt. (DE-OS 2525057 und DE-OS 2525075). Erfindungsgemäss wird die Spannung von passiven und daher nicht an- gesteuerten Dioden erreicht.
Bekannt ist auch eine sich selbst steuernde Brückenschaltung (DE-AS 1638195), die eine Spannungsver- doppelung erreicht.
Im anmeldungsgemässen Gegenstand ist jedoch keine Brückenschaltung vorhanden, dafür eine Steuerein- richtung mit Steuerimpulsausgängen.
Die eingangs erwähnte bekannte Schaltung ist zur transformatorlosen Umpolung oder Verdoppelung von
Gleichspannungen geeignet.
Der Wirkungsgrad bei gleichphasiger Umschaltung wie in der eingangs erwähnten Schaltung hängt im wesentlichen von der Verlustleistung beim Umschalten der beiden komplimentären Transistoren infolge der
Kurzschlussströme ab.
Die dynamische Verlustleistung ist mit
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Verlustleistung beim Umschalten der beiden komplimentären Transistoren nach obiger Gleichung 1. zu verhindern. Daher ist die Ansteuerung der Transistoren dermassen, dass während der endlichen Anstiegs- und Abfallzeiten des Steuersignals, also während der Zeit, in der nach obiger Schaltung und Ansteuerung beide Transistoren leitend sind, erfindungsgemäss beide Transistoren gesperrt werden.
Als besonderer Effekt ergibt sich, dass die Verlustleistung nach obiger Ausführung vermieden und da-
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nach der Wirkungsgrad der eingangs erwähnten Schaltung wesentlich verbessert wird.
In der eingangs angeführten Schaltung ist die Verlustleistung und die übertragene Leistung direkt pro- portional zur Schaltfrequenz. Erfindungsgemäss ist die übertragene Leistung proportional der Schaltfrequenz, während die Verlustleistung nach U. I P statisch bleibt. sperr v i Die Erfindung besteht daher bei einer der eingangs genannten Art darin, dass an die Basiselektroden der
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schiedlich langen Steuerimpulsen belegt sind, wobei Anfang und Ende des kürzeren Impulses dem Anfang und dem Ende des längeren Impulses nach-bzw.
voreilend sind und der an dem längeren Impuls beaufschlagte
Ausgang an die Basis des mit dem Potential führenden Pol der Eingangspole angeschlossenen Transistors und der andere an die Basis des an Masse liegenden Transistors angeschlossen ist, wobei bei Ansteuerung der erstgenannte Transistor gesperrt und der zweitgenannte durchgeschaltet ist.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen erläutert, hiebei zeigt Fig. l eine Schaltung zur
Spannungsverdoppelung mit Ansteuerimpulsen. Fig. 2 zeigt die Polumkehr mit den Ansteuerimpulsen.
Die Erläuterungen der Erfindung erfolgt an Hand der Zeichnungen : i Fig. l : Bei einer Schaltung gemäss Fig. 1 werden von einem Generator zwei Steuerimpulse erzeugt. Der
Impuls Sl (positiv) setzt etwas früher ein und hört etwas später auf als der Impuls S2. Im Beispiel ist die
Impulsdauer (positiv) des Impulses Sl = 12 ms, die des Impulses S2 = 8 ms. Die Impulsfolge ist 20 ms.
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derKomplimentärtransistor-T2-- sind imPol (oder Masse) ist am Emitter von --T2-- angeschlossen.
Solange die Impulse 1 und 2 gegen Masse stehen, ist --T1-- offen und --T2-- gesperrt. Die Kondensa- torbeläge --C1-- sind über die Diode --D1-- positiv auf gleichem Potential.
Impuls Sl sperrt den Transistor-Tl-früher, als-T2-durch Impuls S2 (positiv) leitend wird.
Nachdem beide Transistoren über 2 ms gesperrt sind, wird --T2-- leitend und entlädt-Cl-gegen Masse, wodurch --C1-- über die Diode --D1-- aufgeladen Wird. Alsdann sperrt --T2--, bevor --T1-- leitend wird und sobald --T1-- gegen den positiven Pol der Speisespannung öffnet, wird der negative Belag des Kondensators-Cl-positiv aufgeladen.
Dieses Aufladen bewirkt ein Verschieben der gespeicherten Ladung am positiven Belag des Kondensa- tors-Cl-, zur in Durchlassrichtung gepolten Diode-D2-, wodurch der Kondensator-C2--zur gegebenen Ladespannung (Durchlass --D1 und D2--) die resultierende Spannung erhält. Nach einigen, je nach dem Verhältnis der beiden Kapazitäten und der Ladezeit des Kondensators-Cl-bestimmten Impulsfolgen, also Überladungen, steht am Ausgang (Uaus) die maximal doppelte Eingangsspannung zur Verfügung.
Zur Umpolung der angelegten Eingangsspannung sind gemäss Fig. 2 die folgenden Bauteile umzupolen :
Der Kondensator --C1-- wird umgepolt (Elektrolyt, wenn er bipolar ist, braucht er nicht umgepolt werden), ebenso die Dioden-Dl und D2-- und der Kondensator --C2--, wenn er gepolt (Elektrolyt) ist.
Die Verbindung der Kathode der Diode-Dl-gegen den Pluspol der Speisespannung wird aufgetrennt und an Masse (-) gelegt. An dem Kondensator --C2-- entsteht in dem gleichen Modus wie oben erläutert, nur mit umgekehrter Polung, eine maximal gleich negative Ausgangsspannung, wie die angelegte positive Eingangsspannung.
Es versteht sich, dass eine Schaltung den Eingang für eine weitere Stufe bilden kann, da die erste eine Gleichspannungsquelle für die nächste ist. Bei gleicher Polung der Dioden und Transistoren ergibt sich eine
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