DE102006038601A1

DE102006038601A1 - Steuerspannungs-Versorgungseinrichtung

Info

Publication number: DE102006038601A1
Application number: DE200610038601
Authority: DE
Inventors: Jan Berk
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-08-17
Filing date: 2006-08-17
Publication date: 2008-02-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuerspannungs-Versorgungseinrichtung mit einem Transformator (1), dessen Sekundärwicklung (12) durch einen Mittelabgriff (14) in eine erste Sekundär-Teilwicklung (121) und in eine zweite Sekundär-Teilwicklung (122) aufgeteilt ist, und mit einem nachgeschalteten Spannungs-Gleichrichter (2), dessen eine (5) seiner beiden Ausgangsklemmen (4, 5) auf einem elektrischen Potential (U<SUB>St</SUB>) liegt, das durch den Mittelabgriff (14) definiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerspannungs-Versorgungseinrichtung.
Eine derartige Steuerspannungs-Versorgungseinrichtung kann bei einer Ansteuerung von Elektroden zur Beeinflussung eines Elektronenstrahls oder bei einer Ansteuerung eines Halbleiter-Bauelementes Verwendung finden.
Eine bekannte Steuerspannungs-Versorgungseinrichtung, die für die Gitterspannungsversorgung einer Röntgenröhre dient, umfasst einen Transformator, der eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung aufweist. Die vom Transformator übertragene Wechselspannung wird anschließend gleichgerichtet. Eine auf diese Weise erzeugte Gleichspannung neigt zu erheblichen Verfälschungen bei auftretenden Wechselanteilen ihres Potentials gegenüber einem umgebenden Potential, z.B. einem auf Masse liegenden Gehäuse, in dem die Steuerspannungs-Versorgungseinrichtung angeordnet ist. Grund für diese Verfälschungen sind kapazitive Verschiebungsströme, die sich aufgrund der natürlich vorhandenen parasitären Kapazitäten der Sekundärwicklung und der sekundärseitigen Schaltungsteile gegenüber der auf Masse liegenden Umgebung nicht vermeiden lassen.
Die Verschiebungsströme fließen zum Teil durch die Sekundärwicklung des Transformators, regen diese an und werden gleichgerichtet. Kann oder soll, z.B. aufgrund hoher Isolationsspannung oder aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten, keine weitere Beeinflussung der zu übertragenden Steuerspannung (bei einer Röntgenröhre ist dies die Gitterspannung) stattfinden, kommt es zu einer betragsmäßig überhöhten und damit verfälschten Steuerspannung. Eine Reduzierung des beschriebenen Effekts kann z.B. durch eine größere Belastung der Steuerspannung erreicht werden, erfordert dann jedoch einen deutlich größeren Leistungsbedarf der Ansteuerung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfach aufgebaute Steuerspannungs-Versorgungseinrichtung zu schaffen, die eine wesentlich verringerte Verfälschung der erzeugten Gleichspannung aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steuerspannungs-Versorgungseinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Steuerspannungs-Versorgungseinrichtung sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.
Die Steuerspannungs-Versorgungseinrichtung nach Anspruch 1 umfasst einen Transformator, dessen Sekundärwicklung durch einen Mittelabgriff in eine erste Sekundär-Teilwicklung und in eine zweite Sekundär-Teilwicklung aufgeteilt ist, sowie einen nachgeschalteten Spannungs-Gleichrichter, dessen eine seiner beiden Ausgangsklemmen auf einem elektrischen Potential liegt, das durch den Mittelabgriff definiert ist.
Da sich die zwischen den Ausgangsklemmen anliegende Steuerspannung erfindungsgemäß auf das elektrische Potential des Mittelabgriffes bezieht, wird der kapazitive Verschiebungsstrom, der sich aufgrund der natürlich vorhandenen parasitären Kapazitäten der Sekundärwicklung gegenüber der auf Masse liegenden Umgebung nicht vermeiden lässt, über den Mittelabgriff der Sekundärwicklung geführt. Die transformatorische Kopplung der beiden Sekundär-Teilwicklungen wirkt also kompensierend auf den gegenphasigen Verschiebungsstrom. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird damit der vom unvermeidbaren Verschiebungsstrom erzeugte Störeffekt zuverlässig vermieden.
Nachfolgend wird ein die Erfindung nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuerspannungs-Versorgungseinrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Die in der Zeichnung dargestellte Steuerspannungs-Versorgungseinrichtung umfasst einen Transformator 1, der eine Primärwicklung 11, die zumindest zwei Eingangsklemmen 113 und 114 aufweist, und eine Sekundärwicklung 12 sowie einen magnetischen Kern 13 umfasst. Die Sekundärwicklung 12 ist erfindungsgemäß durch einen Mittelabgriff 14 in eine erste Sekundär-Teilwicklung 121 und in eine zweite Sekundär-Teilwicklung 122 aufgeteilt. Der ersten Sekundär-Teilwicklung 121 ist der Pol 123 und der zweiten Sekundär-Teilwicklung 122 ist der Pol 124 zugeordnet. Mit dem Mittelabgriff 14 ist eine Mittelabgriffsleitung 125 verbunden.
Dem Transformator 1 ist erfindungsgemäß ein Spannungs-Gleichrichter 2 nachgeschaltet, der zwei Ausgangsklemmen 4 und 5 aufweist und der auf einem elektrischen Potential liegt, das durch den Mittelabgriff 14 definiert ist. Hierzu ist die Ausgangsklemme 4 des Spannungs-Gleichrichters 2 über Dioden und Kondensatoren mit den Polen 123 und 124 der Sekundär-Teilwicklungen 121 und 122 verbunden. An die andere Ausgangsklemme 5 des Spannungs-Gleichrichters 2 ist die Mittelabgriffsleitung 125 geführt.
Die zwischen den Ausgangsklemmen 4 und 5 auftretende Steuerspannung U_St bezieht sich erfindungsgemäß auf die Isolationsspannung U_Iso des Mittelabgriffes 14, so dass ein auftretender kapazitiver Verschiebungsstrom i_v über den Mittelabgriff 14 der Sekundärwicklung 12 geführt wird.
Wie bereits eingangs erläutert, lässt sich dieser Verschiebungsstrom i_v, getrieben aus Wechselanteilen der Isolationsspannung U_Iso aufgrund der natürlich vorhandenen parasitären Kapazitäten C der Sekundärwicklung 12 gegenüber der auf Masse liegenden Umgebung, die von einem Gehäuse 3 gebildet ist, nicht vermeiden.
Der kapazitive Verschiebungsstrom i_v, teilt sich somit durch den Mittelabgriff 14 symmetrisch auf die beiden gleich großen Sekundär-Teilwicklungen 121 und 122 auf. Über die Sekundär- Teilwicklung 121 und die Sekundär-Teilwicklung 122 fließt damit jeweils der halbe Verschiebungsstrom i_v/2. Die transformatorische Kopplung der beiden Sekundär-Teilwicklungen 121 und 122 wirkt damit kompensierend auf den gegenphasigen Verschiebungsstrom i_v/2, so dass sich der die Sekundärwicklung 12 erregende Effekt aufhebt.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Steuerspannungs-Versorgungseinrichtung weist der Spannungs-Gleichrichter 2 für jede Sekundär-Teilwicklung 121 und 122 jeweils einen seriell geschalteten Schubkondensator 21 und 22 auf.
Weiterhin weist der Spannungs-Gleichrichter 2 einen ersten Querzweig 23 und einen zweiten Querzweig 24 auf. Der erste Querzweig 23 ist durch einen Pol 124 der zweiten Sekundär-Teilwicklung 122 in Reihe mit dem Schubkondensator 21 der ersten Sekundär-Teilwicklung 121 geschaltet. Wohingegen der zweite Querzweig 24 durch einen Pol 123 der ersten Sekundär-Teilwicklung 121 in Reihe mit dem Schubkondensator 22 der zweiten Sekundär-Teilwicklung 122 geschaltet ist.
Weiterhin ist in beiden Querzweigen 23, 24 jeweils wenigstens eine erste Gleichrichterdiode 231, 241 angeordnet.
Der Spannungs-Gleichrichter 2 weist darüber hinaus hinter den Schubkondensatoren 21 und 22 jeweils eine zweite Gleichrichterdiode 25 und 26 auf, die mit der Ausgangsklemme 4 verbunden ist.
Schließlich sind zwischen den Ausgangsklemmen 4 und 5 des Spannungs-Gleichrichters 2 ein Glättungskondensator 27 und ein Entladewiderstand 28 geschaltet.
Bei der dargestellten Ausführungsform ergibt sich die Steuerspannung U_St zu der ca. 1,5 fachen sekundärseitigen Scheitelspannung zwischen den Polen 123 und 124. Bei der ersten Halbwelle wird der Schubkondensator 21 bzw. 22 über die erste Gleichrichterdiode 231 bzw. 241 mit der einfachen Scheitel spannung zwischen den Polen 123 und 124 aufgeladen. Bei der zweiten Halbwelle addiert sich die Spannung des Schubkondensators 21 bzw. 22 zur Scheitelspannung der halben Sekundär-Teilwicklung zwischen 123 und 125 bzw. 124 und 125 und lädt über die zweite Gleichrichterdiode 25 bzw. 26 den Glättungskondensator 27 auf die somit ca. 1,5-fache sekundärseitige Scheitelspannung auf.

Claims

Steuerspannungs-Versorgungseinrichtung mit – einem Transformator (1), dessen Sekundärwicklung (12) durch einen Mittelabgriff (14) in eine erste Sekundär-Teilwicklung (121) und in eine zweite Sekundär-Teilwicklung (122) aufgeteilt ist, und mit – einem nachgeschalteten Spannungs-Gleichrichter (2), dessen eine (5) seiner beiden Ausgangsklemmen (4, 5) auf einem elektrischen Potential (U_st) liegt, das durch den Mittelabgriff (14) definiert ist.
Steuerspannungs-Versorgungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Spannungs-Gleichrichter (2) für jede Sekundär-Teilwicklung (121, 122) jeweils wenigstens einen seriell geschalteten Schubkondensator (21, 22) aufweist.
Steuerspannungs-Versorgungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei der Spannungs-Gleichrichter (2) – wenigstens einen ersten Querzweig (23) aufweist, durch den ein Pol (124) der zweiten Sekundär-Teilwicklung (122) in Reihe mit dem Schubkondensator (21) der ersten Sekundär-Teilwicklung (121) geschaltet ist, und – wenigstens einen zweiten Querzweig (24) aufweist, durch den ein Pol (123) der ersten Sekundär-Teilwicklung (121) in Reihe mit dem Schubkondensator (22) der zweiten Sekundär-Teilwicklung (122) geschaltet ist, und wobei – in beiden Querzweigen (23, 24) jeweils wenigstens eine erste Gleichrichterdiode (231, 241) angeordnet ist.
Steuerspannungs-Versorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Spannungs-Gleichrichter (2) für beide Schubkondensatoren (21, 22) jeweils wenigstens eine zweite Gleichrichterdiode (25, 26) aufweist, die mit der Ausgangsklemme (4) verbunden ist.
Steuerspannungs-Versorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zwischen den Ausgangsklemmen (4, 5) des Spannungs-Gleichrichters (2) wenigstens ein Glättungskondensator (27) geschaltet ist.
Steuerspannungs-Versorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zwischen den Ausgangsklemmen (4, 5) des Spannungs-Gleichrichters (2) wenigstens ein Entladewiderstand (28) geschaltet ist.
Steuerspannungs-Versorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Ausgangsklemmen (4, 5) eine Steuerspannung (Gitterspannung) zur Beeinflussung eines Elektronenstrahls einer Röntgenröhre bereitstellen.
Steuerspannungs-Versorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Ausgangsklemmen (4, 5) eine Steuerspannung zur Beeinflussung eines Halbleiters bereitstellen.