DE1069706B - - Google Patents

Description

Gleichspannungswandler mit Spannungsbegrenzung sind bekannt. Die Abschaltung oder Begrenzung der Aufladung nach Erreichung der gewünschten Spannung kann entweder mittels eines Relais oder elektronisch erfolgen. Zur elektronischen Abschaltung ist wiederum das Vorhandensein einer Vergleichsspannung oder die Anwendung eines spannungsempfmdlichen Schaltgliedes notwendig. Als solches Schaltglied läßt sich, wie schon für ähnliche Zwecke vielfach benutzt, eine Glimmlampe verwenden. Die Zündspannung an einer solchen Glimmlampe kann als ausreichend konstant angesehen werden, um als Spannungsnormale für eine Ladebegrenzung zu dienen.

Es ist schon vorgeschlagen worden, ein Transistor-Elektronenblitzgerät zu bauen, in dessen Ausgangsbzw. Ladekreis eine Glimmlampe verwendet wird, die nach Überschreitung einer, gewissen Spannung zündet, einen Kondensator umlädt und mit Hilfe eines bei der — Umladung aufgeladenen zweiten Kondensators dann eine Sperrspannung auf die Basis eines Hilfstransistors gibt und auf diese Weise den Oszillator-Transistor sperrt.

Abb. 1 zeigt eine derartige vorgeschlagene Anordnung. Die Daten der Schaltelemente waren bei einem angestellten Versuch folgende: Kondensator C10 = 1 nF, Kondensator Cll = I μΡ, Kondensator C12 = 0,25 μΡ, Speicherkondensator C13 = 530 μΡ, Widerstand J?20=l MOhm, Widerstand R 21 = 470kOhm, Widerstand R 22 = 270 kOhm, Widerstand R 23 = 560 kOhm. Hilfstransistor Th war vom Typ OC_so und Oszillator-Transistor Tos vom Typ OC₁₆. WlO und JVll sind Wicklungen auf der Primärseite des Transformators Tr. Der Vorgang nach der Inbetriebsetzung ist folgender:

Der Kondensator C12 wird während des Ladevorganges allmählich aufgeladen. Nach Überschreitung der Zündspannung der Glimmlampe G wird die Ladung des Kondensators C12 über die Glimmlampe G in den Kondensator C11 umgeladen. Der Kondensator Cll erhält eine positive Aufladung und gibt an die Basis des Hilfstransistors Th positive Spannung. Gleichzeitig entlädt er sich langsam über den Widerstand i?23 gegen den negativen Pol der Speisebatterie hin. Infolge der positiven Spannung an der Basis des Hilfstransistors Th wird dieser gesperrt, und die Schwingung des Transistor-Oszillators Tos reißt ab. Der Speicherkondensator C13 ist im Augenblick der Abschaltung auf eine relativ hohe positive Spannung aufgeladen. Aus dem Speicherkondensator C13 fließt, abgesehen vom Leckstrom des Elektrolytkondensators, ein Strom über den Sperrwiderstand des Gleichrichters E, Sekundärwicklung W12 des spannungsübersetzenden Transformators Tr und Widerstand i?23 ebenfalls zum negativen Pol der Batterie. Je nach Transistor-Gleichspannungswandler
mit Spannungsbegrenzung,
insbesondere für tragbare Geräte

Anmelder:
Transformatoren- und Apparatefabrik
Paul Metz,

Fürth (Bay.), Ritterstr.5

Siegbert Förster, Rückersdorf (MFr.)_r
und Wolf gang Pecher, Gremsdorf (Kr. Höchstadt),
sind als Erfinder genannt worden

der Größe dieses Rückstromes bemißt sich der Spannungsabfall am Widerstand R 23 und damit die Spannung am Abzweigpunkt zur Basis des Hilfstransistors Th. Bei einem relativ hohen Rückstrom kann der Fall eintreten, daß die Spannung an der Basis dieses Hilfstransistors, die ja während der Entladung des Umladekondensators Cll über den Widerstand 23 von positiven Werten aus langsam gegen 0 absinken soll, nicht absinkt, sondern sogar nochmals ansteigt. Durch diesen Rückstrom aus dem Speicherkondensator C13 über Gleichrichter E in Sperrichtung und Widerstand R 23 wird die Entladung des Kondensators Cll stark verzögert und damit eine Wiedereinschaltung des Oszillator-Transistors Tos bis zu einer weitgehenden Entladung des Speicherkondensators C13 unmöglich gemacht.

Angenommen, der Sperrwiderstand des Gleichrichters E betrage 500 kOhm. Es fließt dann aus dem Speicherkondensator C13 über Gleichrichter E und Widerstand R 23 (560 kOhm) ein Strom von 0,5 mA. Parallel zu Widerstand R23 liegt der Sperrwiderstand des Transistors Th. An der Basis des Hilfstransistors Th tritt damit eine positive Spannung auf, die ein Vielfaches der Sperrspannung am Kondensator Cll beträgt.

Der Kondensator C11 habe nach dem Ansprechen der Glimmlampe G infolge der Umladung aus C12 eine positive Spannung von 8 Volt. Ohne Berücksichtigung des Rückstromes aus dem Speicherkondensator C13 über den Gleichrichter E würde der Entladestrom etwa 20 μΑ betragen. Dieser Strom kann (auch bei einem viel kleineren Rückstrom, als oben angenommen) über den Gleichrichter E nicht ab-

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Claims (1)

fließen. Die Basis des Hilfstransistors Th wird daher lange Zeit nicht mehr negativ, sondern bleibt gesperrt. Nur bei Anwendung eines Gleichrichters mit extrem hohem Sperrwiderstand, also beispielsweise eines teueren Siliziumgleichrichters, kann die Schaltung gemäß Abb. 1 zufriedenstellend arbeiten. Der Widerstand R23 kann aber nicht beliebig klein bzw. wesentlich kleiner als im ausgeführten Versuch gemacht werden. Über einen kleineren Widerstand R23, dem der Sperrwiderstand der Basis-Emitter-Diode des Hilfstransistors Th parallel liegt, würde sich wohl ein kleinerer Spannungsabfall und damit eine geringere positive Spannung an der Basis des Hilfstransistors Th ausbilden, gleichzeitig würde aber die Zeitkonstante T ·= R · C (CH · R23) zu sehr abnehmen. Cll kann nicht gut höher als 1 μΡ mit Rücksicht auf die Stärke des Umladestromes aus C12 über die Glimmlampe G gewählt werden. Eine zu kleine Zeitkonstante T würde aber keine Abschaltung des Ladevorganges, sondern eine Blinkschaltung mit zusätzlich hohem Stromverbrauch ergeben. Die in Abb. 2 dargestellte Schaltung gemäß der Erfindung verwendet als Spannungsnormale für die Ladebegrenzung ebenfalls die für solche Zwecke viel verwendete und bekannte- Glimmlampe. Es handelt sich um einen Gleichspannungswandler mit belastungsabhängiger Rückkopplung über einen Hilfstransistor T2 auf einen Transistor-Oszillator Tl. Der AVandler wird als Durchflußwandler betrieben. Während der Sperrphase kommt aus der Wicklung iF4 des spannungsübersetzenden Transformators UA und über eine DiodeDl sowie einen Widerstand R 3 auf die Basis des Leistungstransistors Tl eine positive Hilfsspannung zur exakten und genügend langen Sperrung. Der Gleichspannungswandler lädt den Speicherkondensator C 5 in Schneiladung mit erhöhter Ladespannung auf. Die Spannungsbegrenzung erfolgt durch Sperrung des Hilfstransistors T2 nach Ansprechen der als Spannungsnormale dienenden Glimmlampe Gl. Die Glimmlampe Gl liegt parallel zu einem Teil eines Spannungsteilers, an dem die gesamte Spannung des Speicherkondensators C 5 liegt. Parallel zur Glimmlampe ist ein Kondensator C 4 angeordnet, der während des Aufladevorganges die Spannung des parallel geschalteten Stückes des Spannungsteilers annimmt. Wird die Zündspannung der Glimmlampe erreicht, so entlädt sich der Kondensator C4 über Glimmlampe Gl und Schutzwiderstand R11 und gibt auf den Hilfstransistor T2 einen positiven Sperrimpuls. Die Schwingung des Transistor-Oszillators Tl setzt nach der Sperrung des Hilfstransistors T2 kurzzeitig aus. Gleichzeitig mit dem Aufladen des Speicherkondensators C 5 wird aber über eine Wicklung W3 des spannungswandelnden Übertragers UA, Widerstand R 6 und Diode D 2 ein Sperrhilfskondensator C3 positiv aufgeladen. Die Ladung dieses Kondensators C 3 hebt das positive Potential der Glimmlampenzuführung, die mit dem Widerstand R 8 des Spannungsteilers verbunden ist. Nach der Sperrung des Hilfstransistors T2 durch die Entladung des Kondensators C 4 über die Glimmlampe Gl entlädt sich auch das positive Potential des Sperrhilfskondensators C 3 einmal über den Widerstand R 5 zum negativen Pol der Speisebatterie und zum anderen Mal über den Widerstand 7? 10 zur Basis des Hilfstransistors T2. Die Sperrung des Transistors T2 dauert also vom Beginn der Entladung des Kondensator C 4 über die Glimmlampe Gl und Widerstand i?ll bis zur vollkommenen Entladung des Sperrhilfskondensators C3. Vor der Unterbrechung des Ladevorganges, d. h. der Schwingungserzeugung im TransistorTl infolge der Entladung des Kondensators C 4 über die Glimmlampe Gl und Widerstand R11 kann sich die positive Ladung des Hilfssperrkondensators C 3 nicht auswirken, da ihr die negativen Rückkopplungsstromstöße aus Wicklung W 2 entgegenstehen. Die Sperrung des Hilfstransistoi-s T'2 durch die Entladung über die Glimmlampe Gl muß mindestens 1 Periode dauern, damit der Rückkopplungsstromstoß aus W 2 unterbunden und die einsetzende Entladung des Hilfssperrkondensators C 3 wirksam werden kann. Nach der Entladung des Hilfssperrkondensators C 3 kommt über Minusklemme der Speisebatterie, Widerstand R5 und Widerstand RIO negative Spannung an die Basis des Hilfstransistors T 2, wodurch der Oszillator-TransistorTl wieder anschwingt. Während im Vorschlag gemäß Abb. 1 eine große Glimmlampe Anwendung finden muß, die der Umladestromstärke von Kondensator C12 auf Kondensatoren gewachsen ist, kann bei der Schaltung gemäß der Erfindung (entsprechend Abb. 2) eine kleine Glimmlampe Anwendung finden, deren Durchlaßstrom nicht größer sein muß, als erforderlich ist, um ein Wiederanschwingen des Transistors T 2 nach der Sperrphase zu verhindern. Als Last- oder Ladegleichrichter D3 kann jeder normale Selengleichrichter verwendet werden. Der positive Rückstrom aus dem Speicherkondensator C 5 über Ladegleichrichter D 3 zur Basis des Hilfstransistors T2 wird kompensiert durch den Nebenfluß über die Widerstände R10 und R 5 zum Minuspol der Speisebatterie. In einem ausgeführten Muster haben sich folgende Bauteile bewährt: Rl = 220 0hm, R2 =IOkOhm, R3 = 27 Ohm, i?4 = 25 Ohm, R5 = 50 kOhm, i?6=100Ohm, i?7 = 3MOhm, i?8 = 0,7MOhm, R9 = 0,3 MOhm, 7210 = 15 kOhm, Rll = 4,7 kOhm, Cl = 200 nF, C2 = 15 nF, C3 = 8 jiF, C4 = 0,2 μΚ, Wl ist die Primärwicklung des spannungsübersetzenden Transformators UA. Patentansprüche:

1. Transistor-Gleichspannungswandler mit Spannungsbegrenzung, insbesondere für tragbare Geräte, bei dem auf der Seite der hohen Gleichspannung eine Glimmlampe vorgesehen ist, die beim Erreichen einer vorbestimmbaren Spannung am Ladekondensator zündet und durch ihren Entladungsstrom einen Spannungsbegrenzungsvorgang einleitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladungsstrom der Glimmlampe (Gl) auf einen zur Rückkopplungsverstärkung dienenden Hilfstransistor (T2) einwirkt und diesen mindestens für die Dauer einer Periode sperrt, wodurch die Schwingungserzeugung im Oszillator-Transistor (Tl) unterbrochen und die Spannung eines während des Ladevorganges aufgeladenen Sperrhilf skondensators (C3), deren Wirkung vorher durch Rückkopplungsstromstöße kompensiert war, an der Basis des Hilfstransistors (T2) wirksam wird und so während der Entladezeit dieses Kondensators (C3) ohne Mitwirkung der Glimmlampe (Gl) den Oszillator-Transistor (Tl) für eine durch die Kapazität dieses Kondensators (C3) und die Größe der Entladewiderstände (R5 und i?10) vorbestimmbare Zeit sperrt, wobei die Entladewiderstände (R5 und i?10) so dimensioniert sind, daß der über den Ladegleichrichter (G3) aus dem Speicherkondensator (C5) zur