DE1032375B

DE1032375B - Selbsterregter Zerhacker zur Erzeugung einer rechteckfoermigen Wechselspannung mit anschliessender Gleichrichtung

Info

Publication number: DE1032375B
Application number: DES47282A
Authority: DE
Inventors: Karl-Guenter Ehret
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1956-01-30
Filing date: 1956-01-30
Publication date: 1958-06-19

Description

Die Erfindung betrifft einen selbsterregten Zerhacker zur Erzeugung einer rechteckförmigen Wechselspannung mit anschließender Gleichrichtung, insbesondere für die Anodenstromversorgung tragbarer Funkgeräte aus einer Niederspannungsbatterie.

Es ist bereits ein selbsterregter Wechselrichter zur Erzeugung von rechteckförmiger Wechselspannung bekanntgeworden, bei dem zwei Transistoren in Gegentakt geschaltet sind. Die wechselweise Steuerung der als Schalter dienenden Transistoren wird von einem bis in den Bereich der Eisensättigung erregten Transformator bewirkt. Der ernndungsgemäße Zerhacker benutzt ebenfalls einen bis in den Bereich der Eisensättigung erregten Transformator, jedoch gelingt es durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen, mit einem einzigen Transistor auszukommen, wobei der Wirkungsgrad gegenüber der bekannten Gegentaktschaltung unter vergleichbaren Bedingungen etwa der gleiche ist. Es ist schon eine Schaltung zur Erzeugung eines rechteckförmigen Wechselstromes vorgeschlagen worden, bei der die Umschaltung eines Transistors vom leitenden in den sperrenden Zustand nicht durch den Transformator, sondern durch besondere Schaltglieder mit Zeitkonstante bewirkt wird. Auch sind Transistorwechselrichter bekannt, die nach dem Prinzip des Sperrschwingers arbeiten und nur in der Lage sind, sägezahnförmige oder mäanderförmige Spannungen bei sägezahnähnlicher Kurve des Stromverlaufes zu erzeugen. Diese bekannten Wechselrichter müssen in der Regel mit einem Einweggleichrichter oder Spannungsvervielfacher zusammengeschaltet werden und haben ferner den Nachteil, daß im Betrieb Spannungsspitzen auftreten. Im übrigen ist der Wirkungsgrad der bekannten Anordnungen, bei denen Wechselspannungen und Ströme keinen rechteckigen Verlauf besitzen, naturgemäß geringer.

Gegenüber den bekannten Wechselrichterschaltungen zur Erzeugung einer rechteckförmigen Wechselspannung mit anschließender Gleichrichtung durch einen Vollweggleichrichter mit nachgeschaltetem Ladekondensator, bei denen ein Transistor vorgesehen ist, in dessen Basis- und Kollektorkreis je eine Wicklung eingeschaltet ist, die zusammen mit einer zum Anschluß des Gleichrichters bestimmten Wicklung auf einem gemeinsamen Transformatorkern angeordnet sind, ist der erfindungsgemäße selbsterregte Wechselrichter dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Transformatorwicklung im Kollektorkreis eine Drossel eingeschaltet ist, die die Magnetisierung des Transfermators so weit verringert, daß im Verbraucherkreis Strom und Spannung rechteckförmigen Verlauf erhalten.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand Selbsterregter Zerhacker zur Erzeugung

einer rechteckförmigen Wechselspannung mit anschließender Gleichrichtung

Anmelder: Siemens Sd Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München, München 2, Witteisbacherplatz 2

Karl-Günter Ehret, Karlsruhe, ist als Erfinder genannt worden

der nachfolgend beschriebenen Schaltungsbeispiele deutlich.

In Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schaltung eines mit nur einem Transistor// arbeitenden Wechselrichters dargestellt. Mit B ist die Niederspannungsbatterie bezeichnet, die beispielsweise eine Spannung von 6 Volt besitzt und an den Eingangsklemmen E₁ und E„ des Wechselrichters angeschlossen ist. Die Emitterelektrode £ des Transistors H ist geerdet. Die Kollektorelektrodek des Transistors// ist über eine auf dem Transformator T befindliche Wicklung I mit dem negativen Pol der Batterie B verbunden, während die Basiselektrode b über die Rückkopplungswicklung II mit dem aus den Widerständen Z?¹ und R₂ bestehenden Spannungsteiler verbunden ist, an dem eine zur Erzielung eines geeigneten Arbeitspunktes geeignete Basis vorspannung abgegriffen wird. An Stelle des aus den Widerständen R₁ und R₂ bestehenden Spannungsteilers kann auch eine Anzapfung an der Batterie B oder eine geeignete andere Spannungsquelle benutzt werden. Es sind auch Fälle denkbar, bei denen keine Vorspannung erforderlich ist. Der Transformator T trägt ferner eine Wicklung III, die mit dem Vollweggleichrichter G verbunden ist. Der durch Gleichrichter G gleichgerichtete rechteckförmige Wechselstrom wird durch den Kondensator C geglättet und über die Klemmen V₁ und V₂ einem Verhauener AV zugeführt. Die Gleichspannung am Verbraucher Ry kann beispielsweise 70 Volt betragen, durch entsprechende Wahl des Übersetzungsverhältnisses des Transformators T können jedoch auch höhere Spannungen erzeugt werden. Die Spannung an der Transformatorwicklung III verläuft nach einer symmetrischen Rechteckkurve, wie in Fig. 2 darge-

809 557/135

stellt. Die Symmetrie dieser Kurve verschwindet jedoch, wenn die parallel zur Transformatorwicklung I nach der Erfindung eingefügte Drossel D fortgelassen wird. Es entsteht dann gemäß Fig. 3 ein ähnlicher Spannungsverlauf wie bei den bekannten Sperrschwingeranordnungen. Die Drossel D bewirkt eine Verringerung der Magnetisierung des Transformators durch den Kollektorstrom. Für die Drossel D und den Transformator T wird bei höheren Frequenzen zweckmäßig in an sich bekannter Weise je ein Ferritkern verwendet. Hierbei ist unter Umständen für die Drossel D ein größerer Kernquerschnitt als für den Transformator T zu wählen. Der Transistor H ist z.B. ein an sich bekannter pnp-Transistor mit der Handelsbezeichnung CO15 oder TF 75. Wie Untersuchungen ergeben haben, besitzt der auf der Sekundärseite des Transformators T aus der Wicklung III dem Gleichrichter zufließende Strom einen der symmetrischen Rechteckkurve der Spannung entsprechenden Verlauf. Spannungsspitzen, die die Isolation der Schaltungselemente besonders beanspruchen, treten bei der erfindungsgemäßen Schaltung nicht auf.

Claims

Patentansprüche:

1. Selbsterregter Zerhacker zur Erzeugung einer rechteckförmigen Wechselspannung mit anschließender Gleichrichtung durch einen Vollweggleichrichter mit nachgeschaltetem Ladekondensator, insbesondere für die Anodenstromversorgung tragbarer Funkgeräte aus einer Niederspannungsbatterie, wobei ein Transistor vorgesehen ist, in dessen Basis- und Kollektorkreis je eine Wicklung eingeschaltet ist, die zusammen mit einer zum Anschluß des Gleichrichters bestimmten Wicklung auf einem gemeinsamen Transformatorkern angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Wicklung (I) des Transformators (T) im Kollektorkreis eine Drossel (D) eingeschaltet ist, die die Magnetisierung des Transformators (T) so weit verringert, daß im Verbraucherkreis (III) Strom und Spannung rechteckförmigen Verlauf erhalten.

2. Zerhacker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flächentransistor (H) vom pnp-Typ angewendet wird.

3. Zerhacker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (T) und die Drossel (D) je einen Ferritkern besitzen.

4. Zerhacker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (D) einen größeren Kernquerschnitt als der Transformator (T) besitzt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 918 397;
Elektrotechnik und Maschinenbau, 72. Jahrgang (1955), S.131;

»Elektronics«, Juli 1953, S. 171.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen