DE1079747B - Circuit arrangement for converting and amplifying ignition pulses for grid-controlled vapor or gas discharge paths - Google Patents
Circuit arrangement for converting and amplifying ignition pulses for grid-controlled vapor or gas discharge pathsInfo
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Description
Zur Erzeugung . von Zündimpulsen für gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken sind Sättigungsdrosseln und Thyratrone als Schaltverstärker bekannt. Da die Steuerschaltung für ein Stromrichtergefäß so aufgebaut sein muß, daß zwischen Gitter und Kathode ein Entionisierungsstrom fließen kann, ist bei der Verwendung dieser Schaltverstärker im allgemeinen ein Stoßwiderstand parallel zur Gitter-Kathoden-Strecke vorgesehen, in dem ein beträchtlicher Teil der aufgebrachten Impülsleistung" verlorengeht. ■ ... .- .To the generation. of ignition pulses for grid-controlled Vapor or gas discharge paths are saturation chokes and thyratrons as switching amplifiers known. Since the control circuit for a converter vessel must be constructed so that between Grid and cathode a deionization current can flow when using this switching amplifier In general, an impact resistance is provided parallel to the grid-cathode path, in which a considerable Part of the applied impulse power "is lost. ■ ... .-.
Weiterhin sind Transistoren enthaltende Schaltungsanordnungen zur Gittersteuerung von Stromrichtern bekannt. Bei der Anwendung von Transistoren in Zündimpulsverstärkern ist ein Transformatorausgang erforderlich, der die notwendige Spannungshöhe des Zündimpulses gewährleistet, da bisher handelsübliche Transistoren nur relativ kleine Spannungen, schalten können. Außerdem soll, um mit einem Transistor eine möglichst hohe Leistung schalten zu können, die Schaltungsanordnung so getroffen sein,'daß die maximale, zwischen Emitter und Basis liegende Spannung möglichst nicht größer als die zwischen Kollektor und Emitter liegende Batteriespannung werden kann. Darüber hinaus muß die Umschaltzeit, während der sich der Transistor in einem Betriebszustand hoher Verluste befindet, möglichst kurz sein. Mit der Erfüllung dieser Forderung kommt man gleichzeitig dem Wunsch nach, daß die Vorderflanke des Zündimpulses möglichst steil sein soll.Furthermore, there are circuit arrangements containing transistors known for grid control of converters. When using transistors in Ignition pulse amplifiers, a transformer output is required that has the necessary voltage level of the Ignition pulse guaranteed, as previously commercially available transistors only switch relatively small voltages can. In addition, in order to be able to switch the highest possible power with a transistor, the circuit arrangement should be made in such a way that the maximum voltage between the emitter and the base is as close as possible cannot be greater than the battery voltage between the collector and emitter. About that In addition, the switching time during which the transistor is in an operating state of high losses be as short as possible. With the fulfillment of this requirement one comes at the same time to the wish after that the leading edge of the ignition pulse should be as steep as possible.
Zur Umwandlung der Kurvenform von Impulsen bzw. zur Erzeugung von Impulsen sind auch bereits Kippschaltungen eingesetzt worden. Dabei ergeben sich für letztere besonders einfache Möglichkeiten des Schaltungsaufbaues, wenn in an sich bekannter Weise jeweils eine Transistorverstärkerstufe mit einer transformatorischen Rückkopplung versehen wird.To convert the waveform of pulses or to generate pulses are also already Trigger circuits have been used. This results in particularly simple options for the latter Circuit structure, if in a known manner in each case a transistor amplifier stage with a transformer Feedback is provided.
Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Schaltungsanordnung zur Umformung und Verstärkung von Zündimpulsen für gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken unter Verwendung eines Transistorverstärkers mit" Transformatorausgang. Das Kennzeichen besteht darin., daß in an sich bekannter Weise der Transistor in einer Kippschaltung mit transformatorischer Rückkopplung angeordnet ist und daß nach Auslösung durch einen Anstoßimpuls die Dauer des Zündimpulses durch die magnetischen Eigenschaften des Kernes des Transformators und die Bemessung des Rückk*bpplungszweiges bestimmt ist. Die neue Schaltungsanordnung ermöglicht, insbesondere schmale Impulse auf eine gewünschte Breite zu dehnen.The invention now relates to a circuit arrangement for converting and amplifying Ignition pulses for grid-controlled vapor or gas discharge paths using a transistor amplifier with "transformer output. The characteristic is that in per se known Way, the transistor is arranged in a flip-flop with transformer feedback and that after triggering by a trigger pulse the duration of the ignition pulse by the magnetic Properties of the core of the transformer and the dimensioning of the feedback branch is determined. The new circuit arrangement enables, in particular, narrow pulses to a desired one To stretch width.
Die Erläuterung der Erfindung soll an Hand der lachstehend beschriebenen Figuren erfolgen, die das
Schaltungsanordnung zur Umformung
und Verstärkung von Zündimpulsen
für gittergesteuerte Dampfoder GasentladungsstreckenThe invention is to be explained with reference to the figures described below, which show the circuit arrangement for reshaping
and amplification of ignition pulses
for grid-controlled vapor or gas discharge lines
ίο Anmelder:ίο applicant:
LICENTIA Patent-Verwaltungs-G.m.b.H., Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1LICENTIA Patent-Verwaltungs-G.m.b.H., Frankfurt / M., Theodor-Stern-Kai 1
Dipl.-Ing. Wolfgang Reichelt, Berlin-Steglitz,
ist als Erfinder genannt worden"'Dipl.-Ing. Wolfgang Reichelt, Berlin-Steglitz,
has been named as the inventor "'
Prinzip der Schaltungsanordnung darstellen und wobei Fig. 2 eine vorteilhafte Weiterbildung des Rückkopplungszweiges enthält. Hinsichtlich der übrigen Schaltelemente stimmen Fig. 1 und Fig. 2 überein.Represent the principle of the circuit arrangement and FIG. 2 shows an advantageous further development of the feedback branch contains. With regard to the other switching elements, FIGS. 1 and 2 are the same.
In den Figuren wird ein schmaler Auslösungsimpuls, der in einer nicht dargestellten Phasenschwenkstufe in seiner Phasenlage gegenüber der Anodenspannung des zu zündenden Stromrichtergefäßes p2 beeinflußt werden kann, den Eingangsklemmen α und b eines Zündimpulsverstärkers zugeführt, welcher den p-n-p-Tra.nsistör/Ί, die Kollektorspannungsquelleul und den Ausgangstransformator ti enthält. Der Kollektorstrom des Transistors pl durchfließt die Primärwicklung ill des Transformators ti. Die rückzukoppelnde Spannung wird einer Sekundärwicklung 113 entnommen und wirkt über das Ventil η 2 auf den Ver-Stärkereingang. Von der Sekundärwicklung 112 wird der Zündimpuls über den zur Gitterstrombegrenzung dienenden Widerstand, r 2 und die Gittervorspannungsquelle M2 der Gitter-Kathoden-Strecke des Stromrichtergefäßes p2 zugeführt.In the figures, a narrow trigger pulse, which can be influenced in its phase position relative to the anode voltage of the converter vessel p2 to be ignited in a phase swivel stage (not shown), is fed to the input terminals α and b of an ignition pulse amplifier, which sistör / Ί the pnp-Tra.n. Includes collector voltage source ul and the output transformer ti. The collector current of the transistor pl flows through the primary winding ill of the transformer ti. The voltage to be fed back is taken from a secondary winding 1 13 and acts on the amplifier input via the valve η 2. 1 from the secondary winding 12 of the ignition pulse on the serving for grid current limiting resistor is r 2 and the grid bias M2 of the grid-cathode distance supplied to the converter vessel p2.
Der Zündimpulsverstärker ist in dem gewählten Ausführungsbeispiel der Erfindung einphasig dargestellt. Bei mehrphasigen Schaltungen, die zur Gittersteuerung mehrphasiger Stromrichter dienen, wird die entsprechende Anzahl der abgebildeten einphasigen Schaltungen so zusammengeschaltet, daß sie die Kollektorspannungsquelle ul gemeinsam haben. Die Emitter der Transistoren liegen so· auf gemeinsamem Potential, was für den Anschluß der Steuervorstufe besonders günstig ist.The ignition pulse amplifier is shown single-phase in the selected exemplary embodiment of the invention. In the case of multi-phase circuits which are used for grid control of multi-phase converters, the corresponding number of the single-phase circuits shown is connected together in such a way that they have the collector voltage source ul in common. The emitters of the transistors are thus at a common potential, which is particularly favorable for the connection of the control pre-stage.
909 770/345909 770/345
1 07S7471 07S747
Die Wirkungsweise der vorgeschlagenen Schaltungsanordnung ist wie folgt: Wird an den Eingang eine kleine Spannung (bei α negativ, b positiv) gelegt, so kann über den Transistor pl ein geringer Strom fließen. Da die Gitter-Kathoden-Strecke des Stromrichtgefäßes pl noch nicht leitend ist, wird der Transformator ti im Kollektorkreis des Transistors nicht belastet. Die gesamte Spannung der Spannungsquelle ItI liegt daher schon bei sehr kleinem Kollektorstrom am Transformator ti. Über die Rückkopplungswicklung liegt dann gleichzeitig zwischen Emitter und Basis des Transistors eine Spannung, die ihn voll öffnet. In diesem Zustand bleibt der Transistor, bis das Integral der Spannung am Transformator über der Zeit einen Wert erreicht hat, bei dem der Eisen- *5 kern so weit magnetisiert ist, daß er sich in einem flachen Bereich der Magnetisierungskurve befindet. Die Sättigung hat wiederum zur Folge, daß die Rückkopplungsspannung nicht mehr ausreichend ist, den Transistor offenzuhalten. Er kippt wieder in seinen Ausgangszustand zurück.The mode of operation of the proposed circuit arrangement is as follows: If a small voltage (negative at α , positive b ) is applied to the input, a small current can flow through the transistor p1. Since the grid-cathode path of the converter vessel pl is not yet conductive, the transformer ti in the collector circuit of the transistor is not loaded. The entire voltage of the voltage source ItI is therefore already at the transformer ti with a very small collector current. At the same time, a voltage is then applied via the feedback winding between the emitter and base of the transistor, which fully opens it. The transistor remains in this state until the integral of the voltage across the transformer over time has reached a value at which the iron core is magnetized to such an extent that it is in a flat area of the magnetization curve. The saturation in turn has the consequence that the feedback voltage is no longer sufficient to keep the transistor open. It tilts back to its original state.
Das Ventil nl ermöglicht dann das Fließen des Entmagnetisierungsstrom.es im Transformator, wenn der Transistor nach dem Impuls gesperrt ist. Der Widerstand rl bestimmt die Höhe der Abmagnetisierungs- a5 spannung, die zur Kollektorspannung ill addiert wird. Das Ventil »2 verhindert, daß der Auslöseimpuls über die Rückkopplungswicklung kurzgeschlossen wird.The valve nl then enables the demagnetizing current to flow in the transformer when the transistor is blocked after the pulse. The resistor RL, the amount of a 5 Abmagnetisierungs- determined voltage which is added to the ill collector voltage. The valve »2 prevents the trigger pulse from being short-circuited via the feedback winding.
Die beschriebene Schaltung bietet folgende Vorteile: The circuit described offers the following advantages:
1. Die Schaltverstärker mit Thyratronen oder Sättigungsdrosseln können nur eine Wechselspannung anschneiden. Die neue Schaltungsanordnung liefert dagegen Impulse von bestimmter Länge mit nahezu konstanter Höhe. Es braucht also nur die zur Zündung des Gefäßes benötigte Impulsleistung zur Verfügung gestellt zu werden. Da außerdem noch der Stoßwiderstand fortfällt, ergibt sich ein günstigerer Wirkungsgrad.1. The switching amplifiers with thyratrones or saturation chokes can only use an alternating voltage cut. The new circuit arrangement, however, delivers pulses of a certain length with almost constant height. So it only needs the pulse power required to ignite the vessel To be made available. Since there is also no impact resistance, there is a more favorable efficiency.
2. Der Widerstand für den Entionisierungsstrom ist bei der neuen Schaltungsanordnung geringer als bei Schaltungen mit einem Stoßwiderstand, der an der Stelle der Sekundärwicklung des Impulsübertragers liegen würde, aber einen wesentlich höheren Widerstand hätte als die Übertragerwicklung.2. The resistance for the deionization current is less than in the new circuit arrangement in circuits with a surge resistance that takes the place of the secondary winding of the pulse transformer but would have a much higher resistance than the transformer winding.
3. Durch die überkritische Rückkopplung wird eine sehr hohe Steilheit der Impulsflanken erzielt. Hierdurch wird die Transistorverlustleistung sehr klein gehalten. Außerdem ist die Flankensteilheit im Gegensatz zu durch Übersteuerung geschalteten Transistoren von der Form des Steuerimpulses unabhängig. 3. The supercritical feedback achieves a very steep pulse edge. Through this the transistor power loss is kept very small. In addition, the slope is im In contrast to transistors switched by overdriving, independent of the shape of the control pulse.
4. Der Transistor kann in der neuen Schaltungsanordnung nicht dadurch überlastet werden, daß der Übertrager wegen zu langer Dauer des Steuer-4. The transistor can not be overloaded in the new circuit arrangement that the transferor due to the long duration of the tax
" impulses oder zu hoher Speisespannung wl gesättigt wird, da die Impulsdauer durch die Sättigung des Übertragers selbst bestimmt wird. Übertrager und Transistor können 'so stets voll ausgenutzt werden. . . , ■ . \'.f-■■■·..:':' "impulse or excessively high supply voltage wl is saturated, since the pulse duration is determined by the saturation of the transformer itself. This means that the transformer and transistor can always be fully utilized ..., ■. \ '. f- ■■■ · ..: ':'
5. Die Leistungsverstärkung einer Stufe ist wegen ■-., der überkritischen Rückkopplung so groß, daß eine sonst notwendige zusätzliche Verstärkerstufe auch bei einer leistungsarmen Phasenschwenkstufe nicht notwendig ist. ; ..·".".5. The power gain of a stage is due to ■ -., the supercritical feedback so great that a otherwise necessary additional amplifier stage not even with a low-power phase swivel stage necessary is. ; .. · ".".
6. Zur Phasenverschiebung des Anstoß impulses können leistungsarme Schwenkstufen verwendet werden, die beim Einsatz in Regelkreisen günstigere dynamische Eigenschaften haben als größere Schwenkkreise.6. To phase shift the impulse can Low-power swivel stages are used, which are more favorable when used in control loops have dynamic properties than larger swivel circles.
7. Die Anstoßimpulse können sehr schmal sein.7. The trigger pulses can be very narrow.
Um den Transistor mit geringem Reststrom während der Sperrdauer betreiben und damit die KoI-lektorspannung möglichst hoch wählen zu können, wird gemäß Fig. 2 zwischen Basis und Emitter eine Spannungsquelle u3 eingefügt und das Ventil nl durch den Widerstand r3 überbrückt. Diese Spannung und der Widerstand werden so bemessen, daß der Kollektorreststrom ausschließlich über die Basis und nicht über den Emitter fließt. Bei mehrphasigen Schaltungen kann auch die Spannungsquelle «3 für alle Transistoren gemeinsam sein.In order to operate the transistor with a low residual current during the blocking period and thus to be able to select the colector voltage as high as possible, a voltage source u3 is inserted between the base and emitter according to FIG. 2 and the valve nl is bridged by the resistor r3. This voltage and the resistance are dimensioned in such a way that the residual collector current flows exclusively through the base and not through the emitter. In the case of multiphase circuits, voltage source «3 can also be common to all transistors.
Claims (5)
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 003 362, 1000936; . britische Patentschrift Nr. 771.451.Publications taken into consideration:
German Auslegeschriften No. 1 003 362, 1000936; . British Patent No. 771,451.
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