DE1074733B - Self-excited chopper for generating a square-wave alternating voltage with subsequent rectification by a full-wave rectifier with a downstream charging capacitor - Google Patents
Self-excited chopper for generating a square-wave alternating voltage with subsequent rectification by a full-wave rectifier with a downstream charging capacitorInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung betrifft einen selbsterregten Zerhakker zur Erzeugung einer rechteckförmigen Wechselspannung mit- anschließender Gleichrichtung durch einen Vollweggleichrichter mit nachgestihaltetem Ladekondensator, insbesondere für die Anodenstromversorgung tragbarer Funkgeräte aus einer Niederspannungsbatterie. The invention relates to a self-excited chopper for generating a square-wave alternating voltage with subsequent rectification by a full-wave rectifier with a replenished charging capacitor, especially for the anode power supply of portable radio devices from a low voltage battery.
Es ist bereits ein selbsterregter Zerhacker zur Erzeugung einer rechteckigen Wechselspannung bekanntgeworden, bei dem zwei Transistoren im Gegentakt geschaltet sind. Die wechselweise Steuerung der als Schalter dienenden Transistoren wird von einem bis in den Bereich der Eisensättigung erregten Transformator bewirkt. Der erfindungsgemäße Zerhacker benutzt ebenfalls einen bis in den Bereich der Eisen-Sättigung 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.A self-excited chopper for generating a square alternating voltage has already become known, in which two transistors are connected in push-pull. The alternate control of the als Transistors used for switches are energized by a transformer that is energized to the region of iron saturation causes. The chopper of the present invention also uses iron saturation energized transformer, but it succeeds by the measures according to the invention, with a get by with a single transistor, the efficiency compared to the known push-pull circuit is about the same under comparable conditions.
Weiterhin ist eine Multivibratorschaltung mit zwei im Gegentakt arbeitenden Transistoren, in deren Basis- und Kollektorkreis je eine Wicklung mit gemeinsamem Transformatorkern eingeschaltet ist, bekannt, wobei mit der im Basiskreis angeordneten Transformatorwicklung eine Parallelschaltung als Kapazität und ohmscher Widerstand in Reihe liegt. Die durch die Parallelschaltung der Kapazität bewirkte Verringerung der Impedanz des Basiskreises hat zur Folge, daß die mit der Umsteuerung der Transistoren auftretenden Verzerrungen der Rechteckform beseitigt werden.Furthermore, a multivibrator circuit with two push-pull transistors, in whose base and collector circuit each have a winding with a common transformer core switched on, known, with the transformer winding arranged in the base circuit being connected in parallel as Capacitance and ohmic resistance are in series. The caused by the parallel connection of the capacitance Reducing the impedance of the base circuit has the consequence that with the reversal of the Distortions of the rectangular shape occurring with transistors are eliminated.
Es ist ferner 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 mit einem einzigen Transistor arbeitende Zerhacker 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 Zerhacker müssen in der Regel mit einem Einweggleichrichter oder Spannungsvervielfacher zusammengeschaltet werden und haben ferner den Nachteil, daß im Betrieb Spannungsspitzen auftreten, die die Isolation und die Transistoren selbst in nachteiliger Weise beanspruchen. Im übrigen ist der Wirkungsgrad dieser bekannten Anordnungen, bei denen die erzeugten Wechselspannungen keinen rechteckförmigen Verlauf besitzen, geringer.A circuit for generating a square-wave alternating current has also been proposed, in which the switching of a transistor from the conductive to the blocking state is not carried out by the Transformer, but is effected by special switching elements with a time constant. Also are with one single transistor working chopper known, which work on the principle of the blocking oscillator and are only able to generate sawtooth-shaped or meander-shaped voltages with a sawtooth-like curve of the Generate current curve. These well-known choppers usually have a half-wave rectifier or voltage multipliers are interconnected and also have the disadvantage that im Operation voltage peaks occur, which stress the isolation and the transistors themselves in a disadvantageous manner. In addition, the efficiency of these known arrangements, in which the generated AC voltages do not have a rectangular course, lower.
Gegenüber den bekannten Wechselrichterschaltun-Selbsterregter Zerhacker zur ErzeugungCompared to the well-known inverter circuit Self-excited chopper for generation
einer rechteckförmigen Wechselspannung mit anschließender Gleichrichtunga square-wave alternating voltage with subsequent rectification
durch einen Vollweggleichrichterby a full wave rectifier
mit nachgeschaltetem Ladekondensatorwith downstream charging capacitor
Anmelder:Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2Berlin and Munich,
Munich 2, Wittelsbacherplatz 2
Dipl.-Ing. Karl-Günter Ehret, Karlsruhe,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Karl-Günter Ehret, Karlsruhe,
has been named as the inventor
gen, 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, zeichnet sich der erfindungsgemäße selbsterregte Zerhacker dadurch aus, daß zwischen Basiselektrode und Emitterelektrode eine weitere Transformatorwicklung in Reihe mit einem Kondensator eingeschaltet ist, durch deren Bemessung die Magnetisierung im Transformatorkern so beeinflußt wird, daß im Verbraucherkreis Strom und Spannung rechteckförmigen Verlauf erhalten. Die zusätzliche zwischen Basis und Emitterelektrode des Transistors geschaltete Transformatorwicklung bewirkt einen zur Erzielung einer rechteckförmigen Strom- und Spannungskurve geeigneten Verlauf der Magnetisierung im Transformatorkern. In einer älteren Erfindung des gleichen Erfinders wurde zum gleichen Zweck vorgeschlagen, parallel zu der im Kollektorkreis befindlichen Transformatorwicklung eine geeignet bemessene Drossel einzuschalten; bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird diese Drossel eingespart.gen, in which a transistor is provided, in whose base and collector circuit a winding is switched on is, which together with a intended for connection of the rectifier winding on a common transformer core are arranged, the self-excited chopper according to the invention is characterized characterized in that a further transformer winding between the base electrode and the emitter electrode is connected in series with a capacitor, by the dimensioning of which the magnetization in the transformer core is influenced in such a way that the current and voltage in the consumer circuit are square-wave obtain. The additional transformer winding connected between the base and emitter electrode of the transistor causes a suitable for achieving a square-wave current and voltage curve Course of the magnetization in the transformer core. In an older invention by the same inventor was proposed for the same purpose, parallel to the transformer winding located in the collector circuit turn on a suitably sized choke; in the circuit according to the invention this is Choke saved.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand des nachfolgend beschriebenen Schaltungsbeispiels deutlich.Further details of the invention are given with reference to the circuit example described below clear.
In Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schaltung eines mit nur einem Transistor H arbeitenden Zerhackers dargestellt, in der z. B. ein an sichIn Fig. 1, the circuit of a working with only one transistor H chopper is shown as an embodiment of the invention, in the z. B. a in itself
909 72S/227909 72S / 227
bekannter pnp-Transistor verwendet wird. Mit B ist die Niederspannungsbatterie bezeichnet, die beispielsweise eine Spannung von 6 Volt besitzt und an die Eingangsklemmen E1 und B2 des Zerhackers angeschlossen ist. Die Emitterelektrode e des Transistors H ist im angegebenen Beispiel geerdet. Die Kollektorelektrode k des Transistors H 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 R1 und R2 bestehenden Spannungsteiler verbunden ist, an dem die zur Erzielung eines geeigneten Arbeitspunktes notwendige Basisvorspannung 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, der in an sich bekannter Weise einen Ferritkern besitzt, trägt ferner eine Wicklung III, die mit dem Vollweggleichrichter G verbunden ist. Der durch den Gleichrichter G gleichgerichtete rechteckförmige Wechselstrom wird noch durch den Kondensator C2 geglättet und über die Klemmen V1 und V2 einem Verbraucher Rv zugeführt. Die Gleichspannung am Verbraucher Rv kann beispielsweise 70 Volt betragen; durch entsprechende Wahl des Übersetzungsverhältnisses des Transformators T können jedoch auch höhere Spannungen erzeugt werden. Zwischen die Basis und die Emitterelektrode ist gemäß der Erfindung die Reihenschaltung des Kondensators C1 mit der auf dem Transformatorkern befindlichen Wicklung IV eingefügt. Die Spannung an der Transformatorwicklung III verläuft nach einer symmetrischen Rechteckkurve, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Symmetrie dieser Kurve verschwindet jedoch, wenn die Transformatorwicklung IV fortgelassen wird. Es entsteht dann, wie in Fig. 3 dargestellt, an der Verbraucherwicklung III ein sägezahnähnlicher Spannungsverlauf wie bei den bekannten den Sperrschwingern ähnlichen Zerhackeranordnungen.known pnp transistor is used. B is the low-voltage battery, which has a voltage of 6 volts, for example, and is connected to the input terminals E 1 and B 2 of the chopper. The emitter electrode e of the transistor H is grounded in the example given. The collector electrode k of the transistor H is connected to the negative pole of the battery B via a winding I located on the transformer T , while the base electrode b is connected via the feedback winding II to the voltage divider consisting of the resistors R 1 and R 2 the basic bias necessary to achieve a suitable operating point is tapped. Instead of the voltage divider consisting of the resistors R 1 and R 2 , a tap on the battery B or a suitable other voltage source can also be used. Cases are also conceivable in which no preload is required. The transformer T, which has a ferrite core in a manner known per se, also carries a winding III which is connected to the full-wave rectifier G. The square-wave alternating current rectified by the rectifier G is smoothed by the capacitor C 2 and fed to a consumer R v via the terminals V 1 and V 2. The DC voltage at the consumer R v can be, for example, 70 volts; However, by selecting the transformation ratio of the transformer T accordingly, higher voltages can also be generated. According to the invention, the series connection of the capacitor C 1 with the winding IV located on the transformer core is inserted between the base and the emitter electrode. The voltage across the transformer winding III follows a symmetrical rectangular curve, as shown in FIG. However, the symmetry of this curve disappears if the transformer winding IV is omitted. As shown in FIG. 3, a sawtooth-like voltage profile then arises at the load winding III, as in the known chopper arrangements similar to the blocking oscillators.
Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit der Ausgangsspannung Usec vom Belastungsstrom Isec. Die Ausgangsspannung ist nur wenig lastabhängig, was gegenüber den bekannten Anordnungen vorteilhaft ist, bei denen bei geringer Belastung die Spannung sehr stark ansteigt. Wie Untersuchungen ergeben haben, besitzt der auf der Sekundärseite des Transformators T aus der Wicklung III dem Vollweggleichrichter zufließende Strom einen der symmetrischen Rechteckkurve der Spannung weitgehend angenäherten Verlauf. Spannungsspitzen, die die Isolation der Schaltelemente besonders beanspruchen, treten bei der erfindungsgemäßen Schaltung nicht auf.4 shows the dependence of the output voltage U sec on the load current I sec . The output voltage is only slightly dependent on the load, which is advantageous compared to the known arrangements in which the voltage rises very sharply when the load is low. As investigations have shown, the current flowing to the full-wave rectifier on the secondary side of the transformer T from winding III has a profile that largely approximates the symmetrical square wave of the voltage. Voltage peaks, which particularly stress the insulation of the switching elements, do not occur in the circuit according to the invention.
Wicklung I
Wicklung IIWinding I
Winding II
ίο Wicklung III .,
Wicklung IV ..,
Widerstand R1
Widerstand R2 ίο winding III.,
Winding IV ..,
Resistance R 1
Resistance R 2
Kondensator C1
Kondensator C9 Capacitor C 1
Capacitor C 9
Nachstehend sind die Bemessungen der Einzelteile für ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung angegeben:Below are the dimensions of the individual parts for an embodiment of the invention Circuit specified:
TransformatorT Schalenkern ohne Luftspalt
18 · 14 mm Material Siferrit
2000 Tr 7, AL: 2400
28 Windungen 0,45 CuLTransformer T pot core without air gap
18 x 14 mm material siferite
2000 Tr 7, AL: 2400
28 turns 0.45 CuL
4 Windungen 0,23 CuL
364 Windungen 0,1 CuL
100 Windungen 0,1 CuL
100 Ohm4 turns 0.23 CuL
364 turns 0.1 CuL
100 turns 0.1 CuL
100 ohms
5 0hm
0,1 μΡ5 ohms
0.1 μΡ
10 μΡ10 μΡ
Transistor H ... OC15 (Handelsbezeichnung)
Gleichrichter G B 60 C170 (Handelsbezeichnung)
Batterie B 6 VoltTransistor H ... OC15 (trade name)
Rectifier G B 60 C170 (trade name)
Battery B 6 volts
Claims (3)
Deutsche Patentschrift Nr. 918 397;Considered publications:
German Patent No. 918 397;
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| DE1074733B true DE1074733B (en) | 1960-02-04 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE918397C (en) * | 1953-02-14 | 1954-09-27 | Telefunken Gmbh | Rectifier circuit, in particular for supplying power to radio technology devices |
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