DD204812A1

DD204812A1 - Schaltnetzteil zur aufladung kapazitiver lasten

Info

Publication number: DD204812A1
Application number: DD23603981A
Authority: DD
Inventors: Werner Rinck; Guenther Molgedey
Original assignee: Adw Ddr
Priority date: 1981-12-21
Filing date: 1981-12-21
Publication date: 1983-12-07

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Schaltnetzteile zur Aufladung kapazitiver Lasten. Ziel der Erfindung ist es, bei der Hochspannungserzeugung die Reproduzierbarkeit von Leistungsparametern zu verbessern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Schaltnetzteil zur Aufladung kapazitiver Lasten die regelungstechnische Beeinflussung des Aufladevorganges zu ermoeglichen. Erfindungsgemaess wird das bei einem Schaltnetzteil zur Aufladung kapazitiver Lasten dadurch erreicht, dass parallel zu einem ohmschen Widerstand (14), der dem Transformator (8) nachgeordnet ist, eine Gleichrichterschaltung mit einem Taktgenerator (10) verbunden ist, dass zur Steuerung des Tastverhaeltnisses der Taktgenerator (10) ueber Treiberverstaerker (3, 6) den Schalttransistoren (4, 5) zugeordnet ist, wobei der Taktgenerator (10) eine von der Einschaltdauer der Schalttransistoren (4, 5) abhaengige variable Taktfrequenz besitzt und dass an einem Messspannungsteiler (12) ein Komparator (13) z. Spannungsstabilisierung angeordnet ist, d. mit dem Taktgenerator verbunden ist. Die Erfindung kann unter anderem in der Lasertechnik und bei der instationaeren Kernresonanzspektrometrie angewendet werden.

Description

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Schaltnetzteil zur Aufladung kapazitiver Lasten

Anwendungsgebiet der Erfindung ;

Die Erfindung bezieht sich auf Schaltnetzteile zur Aufladung kapazitiver Lasten, die zum Beispiel in der Lasertechnik oder bei der instationären Kernresonanzspektrometrie angewendet werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei Schaltnetzteilen wird eine Gleichspannung über Transistorschalter in eine Wechselspannung höherer Frequenz umgewandelt, die dann über einen Transformator umgeformt und dem Verbraucher zugeführt wird. Aus der Literatur sind die verschiedensten Arten von Schaltnetzteilen bekannt, so zum Beispiel Sperrwandler, Durchflußwandler.

Sperrwandler gestatten mit vertretbarem Aufwand das Erzeugen einer Leistung bis zu 200 W und sind für höhere Leistungen ungeeignet.

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Bei Durchflußwandlern ist es möglich, Leistungen über 500 W zu erzeugen. Um den hohen Anforderungen an die Spannungsfestigkeit der verwendeten Transistoren gerecht zu werden, werden meist Halbbrückenschaltungen verwendet, Nachteile der bekannten Netzteile zur Aufladung kapazitiver Lasten sind, daß ein Strombegrenzungswiderstand, der Verluste mit sich bringt, benötigt wird.

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Außerdem ist der Istwert der Spannung mit den bei Schaltnetzteilen üblichen Methoden schwer regelungatechnisch zu beeinfluß3θη_β

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, bei der Hochspannungserzeugung die Reproduzierbarkeit von Leistungsparametern zu verbessern,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Schaltnetzteil zur Aufladung kapazitiver Lasten die regelungstechnische Beeinflussung des Aufladevorganges zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird das bei einem Schaltnetzteil zur Aufladung kapazitiver Lasten mit einer Gleichrichterschaltung, der ein Ladekondensator nachgeschaltet ist, mit über Treiberverstärker gesteuerten Schalttransistoren und einem Transformator mit einer Drossel im Primärkreis sowie einem Kaskadengenerator zur Vervielfachung der vom Transformator erzeugten Spannung und einer kapazitiven Last, dadurch erreicht, daß parallel zu einem ohmschen Widerstand, der dem Transformator nachgeordnet ist, eine Gleichrichterschaltung mit einem Taktgenerator verbunden ist, daß zur Steuerung des Tastverhältnisses der Taktgenerator über Treiberverstärker den Sehalttransistoren zugeordnet ist, wobei der Taktgenerator eine von der Einschaltdauer der Schalttransistoren abhängige variable Taktfrequenz besitzt und daß an einem Meßspannungsteiler ein Komparator zur Spannungsstabilisierung angeordnet ist, der mit dem Taktgenerator verbunden ist.

Die an den Eingangsklemmen anliegende Wechselspannung wird durch die Gleichrichterschaltung gleichgerichtet und durch den Ladekondensator geglättet. Durch den Taktgene-

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rator werden die Schalttransistoren abwecheelnd in den leitenden Zustand versetzt. Die dadurch am Transformator anliegende Wechselspannung wird in eine Hochspannung transformiert, im Kaskadengenerator vervielfacht und über den Meßspannungsteiler heruntergeteilt.

Der Komparator nimmt einen Soll-Istwert-Vergleich vor· Bei Erreichen des Sollwertes wird der Taktgenerator gestoppt und der Aufladevorgang der kapazitiven Last beendet. Der während des Aufladevorgangea am ohmiachen Widerstand auftretende Spannungsabfall wird über die Gleichrichterachaltung dem Taktgenerator zugeführt und zur Steuerung der Schalttranaistoren verwendet.

Diese Regelung bewirkt eine Stabilisierung des Ladestromes. Dadurch wird ein zeitlinearer Anstieg der Spannung an der kapazitiven Last ermöglicht, der zu einer Verkürzung der Aufladezeit der kapazitiven Last führt* Ein Widerstand zur Begrenzung des Aufladestromes ist nicht erforderlich.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiei näher erläutert werden.

In Pig. 1 ist ein Prinzipschaltbild eines Schaltnetzteiles zur Aufladung kapazitiver Lasten dargestellt. Die an den Eingangsklemmeη anliegende Einphasenwechaelspannung wird durch den Gleichrichter 1 gleichgerichtet und durch den Kondensator 2 geglättet.

Diese Spannung von ca. 300 V wird durch den kapazitiven Spannungsteiler 9 halbiert, an den die Primärwicklung des Transformators 8 einseitig angeschlossen ist. Durch den Taktgenerator 10 werden die Schalttransistoren 4 und 5 über die Treiberverstärker 3 und 6 abwechselnd in den leitenden und den gesperrten Zustand gesteuert. Dadurch wird eine Wechselspannung mit einem Scheitelwert

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von ca. 150 V erzeugt und über die Drossel 7 an die Primärwicklung des Transformators 8 angeschlossen. Der Transformator 8 erzeugt eine Spannung von ca. 6 kV. Sie wird durch den Kaskadengenerator 11 auf eine Spannung von maximal 24 kV vervielfacht. Über den Meßspannungsteiler 12 wird die Hochspannung auf ca. 10 V heruntergeteilt.

In dem Komparator 13 erfolgt ein SoIl-Istwert-Vergleich. Nach dem Erreichen des Sollwertes wird die Impulsfolge des Taktgenerators 10 gestoppt und der Aufladevorgang dea Kondensators 15 ist beendet. Bis auf diesen Sollwert kann der Kondensator 15, der Bestandteil eines Laserkopfes sein kann, aufgeladen werden.

Der beim AufladeVorgang des Kondensators 15 fließende Strom erzeugt am ohmschen Widerstand 14 einen Spannungsabfall der mit der Zweiweggleichrichterschaltung 16 in eine dem Strom proportionale Gleichspannung umgeformt wird» Diese Spannung wird dem Taktgenerator 10 zugeführt und zur Steuerung der Einsehaltdauer der Transistoren 4 und 5 verwendet. Die Drossel 7 bewirkt einen zeitlinearen Anstieg des Stromes durch die Primärwicklung des Transformators 8. Dadurch wird eine Regelung des Ladestromes des Kondensators 15 über die Einschaltdauer der Transistoren 4 und 5 ermöglicht. Der Taktgenerator 10 besitzt eine von der Einschaltdauer der Schalttransistoren 4 und 5 abhängige variable Taktfrequenz,

Pig. 2 zeigt die Impulsfolgen am Taktgenerator (A) sowie an den beiden Schalttransistoren 4 und 5 (B,C). Nachdem der Stromfluß in einem Schalttransistor beendet ist, wird sofort der andere Schalttransistor angeschaltet, so daß das Tastverhältnis in jedem Be-

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triebszuetand nahe 1 ist und die maximal mögliche Leistung übertragen werden kann.

Die Dioden der Zweiweggleichrichterschaltung 16 verhindern den inneren Strom durch die Transistoren 4 und 5.

Claims

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Erf indungs ans pruch

1_β Schaltnetzteil zur Aufladung kapazitiver Lasten mit einer Gleichrichterschaltung, der ein Ladekondensator nachgeschaltet ist, mit über Treiberverstärker gesteuerten Schalttransistoren und einem Transformator mit einer Drossel im Primärkreis sowie einem Kaskadengenerator zur Vervielfachung der vom Transformator erzeugten Spannung und einer kapazitiven Last, gekennzeichnet dadurch, daß parallel zu einem ohmschen Widerstand (H), der dem Transformator (8) nachgeordnet ist, eine Gleichrichterschaltung mit einem Taktgenerator (10) verbunden ist, daß zur Steuerung des Tastverhältnisses der Taktgenerator (10) über Treiberverstärker (3»6) den Schalttransistoren (4,5) zugeordnet ist, wobei der Taktgenerator (10) eine von der Einschaltdauer der Schalttransistoren (4,5) abhängige variable Taktfrequenz besitzt und daß an einem Meßspannungsteiler (12) ein Komparator (13) zur Spannungs· stabilisierung angeordnet ist, der mit dem Taktgenerator (10) verbunden ist.

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2 Blatt Zeichnungen