DE1238067B

DE1238067B - Schaltung zur Erzeugung steiler Impulse aus einer Gleichspannungsquelle

Info

Publication number: DE1238067B
Application number: DET20883A
Authority: DE
Inventors: Jearld Leldon Hutson
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1960-10-06
Filing date: 1961-10-03
Publication date: 1967-04-06
Also published as: US3184653A; GB997199A

Description

DEUTSCHES

P A T E N T Λ Μ Τ

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 21 al - 36/02

Nummer: 1 238 067

Aktenzeichen: T 20883 VIII a/21 al

Anmeldetag: 3. Oktober 1961

Auslegetag: 6. April 1967

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erzeugung periodisch wiederkehrender steiler Impulse hoher Spannung aus einer Gleichstromquelle niederer Spannung mit einem als Schalter wirkenden Halbleiterelement, einer Induktionsspule, einem Transformator und einem Kondensator.

Derartige Schaltungen eignen sich insbesondere zur Verwendung in Zündanlagen von Kraftfahrzeugen. Bei solchen und ähnlichen induktivitätshaltigen Gleichstromschaltungen besteht die Schwierigkeit, den bei Unterbrechung des Gleichstromflusses an den Kontakten entstehenden Lichtbogen zu unterdrücken. Der Spannungsstoß, der auf das Zusammenbrechen des in der Induktivität vorhandenen Feldes zurückzuführen ist, steigt dabei jeweils auf den Wert, der erforderlich ist, um den Stromfluß in dem Kreis aufrechtzuerhalten, und die Amplitude des Spannungsstoßes ist eine Funktion der Geschwindigkeit, mit der das Feld zusammenbricht, und damit eine Funktion der Schallgeschwindigkeit. Auch wenn im Augenblick des öffnens der Kontakte kein Lichtbogen auftritt, reicht die entstehende Stoßspannung in den meisten Fällen aus, einen Lichtbogen an den Kontakten zu erzeugen.

Es ist bereits eine Anordnung zum Unterbrechen von elektrischen Stromkreisen bekannt, in die Drosselspulen oder Transformatorwicklungen eingeschaltet sind, deren Eisen während des Abschaltvorganges nur in der Höhe des periodisch auftretenden Nullwertes des Stroms ungesättigt, während des übrigen Stromverlaufes jedoch gesättigt ist. Die bekannte Schaltung arbeitet also mit Wechselstrom, bei dem die genannten Probleme gar nicht auftreten, da ein etwa entstehender Lichtbogen normalerweise beim Durchgang durch den Nullpunkt ausgeht. Weiterhin sind bereits Hilfsmittel bekannt, die dazu dienen sollen, das Auftreten eines Lichtbogens beim Unterbrechen einer Gleichstromleitung zu verhindern oder seine Intensität so weit herabzusetzen, daß er leicht gelöscht werden kann. Die gebräuchlichste Anordnung für diesen Zweck dürfte darin bestehen, die Schaltkontakte mit einem Kondensator derart zu überbrücken, daß der Stromstoß von dem Kondensator aufgenommen und die Spannung an den Kontakten auf einem relativ niedrigen Wert gehalten wird. Der Kondensator bewirkt zwar eine Herabsetzung der Intensität des Lichtbogens, kann jedoch seine Bildung nicht verhindern, so daß ein gewisser Abbrand der Kontakte nach wie vor auftritt. Andere bekannte Schaltungen verwenden Vorrichtungen zum Auseinanderziehen des Lichtbogens, wobei der Lichtbogen gegebenenfalls auch mit Gas gelöscht Schaltung zur Erzeugung steiler Impulse aus einer Gleichspannungsquelle

Anmelder:

Texas Instruments Incorporated,

Dallas, Tex. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. ν. Schumann,
Patent- und Rechtsanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 5

Als Erfinder benannt:
Jearld Leldon Hutson,
Richardson, Tex. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 6. Oktober 1960 (60 970)

wird. Da jedoch der Lichtbogen zunächst tatsächlich auftritt, unterliegen die Kontakte auch bei dieser Anordnung bis zu einem gewiesen Ausmaß einer Verbrennung, so daß sich ihre Lebensdauer verkürzt. Ferner wurde schon vorgeschlagen, den mechanischen Schalter durch einen Transistor zu ersetzen und diesen mit Hilfe eines Schalters ein- und auszuschalten, der im Stromkreis der Steuerelektrode, gewöhnlich der Basiselektrode, des Transistors liegt. Eine Schwierigkeit bei dieser Anordnung besteht darin, daß ein gewöhnlicher Transistor die hohen Spannungen nicht aushält, die bei der Unterbrechung des Stroms in der Schaltung durch das Zusammenbrechen des Feldes in der Induktivität entstehen. Außerdem ist die an dem Transistor auftretende Spannung bei einer solchen Schaltung so hoch, daß im Steuerkreis ein erheblicher Strom fließt und damit die dem Sekundäi'kreis zugeführte Energie verringert wird.

Erfindungsgemäß werden die genannten Nachteile bei einer Schaltung zur Erzeugung periodisch wiederkehrender steiler Impulse hoher Spannung aus einer Gleichstromquelle niederer Spannung mit einem als Schalter wirkenden Halbleiterelement, einer Induktionsspule, einem Transformator und einem Kondensator dadurch vermieden, daß die Induktionsspule, der Transformator und der Schalt- bzw. Thyratron-

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Transistor zur Energiespeicherung während bestimmter Zeitintervalle, in denen ein Strom in der Induktionsspule fließt, in Reihe zur Gleichstromquelle liegen, daß weiterhin der Kondensator mit der Induktionsspule zur Übertragung der in der Spule gespeicherten Energie auf den Kondensator und Aufladung des Kondensators auf ©ine höhere Spannung als die der Gleichstromquelle während anderer Zeitintervalle verbunden ist und daß schließlich der Kondensator zusätzlich noch mit dem Transformator zur schnellen Entladung des Kondensators über den Transformator und damit zur Induktion steiler Impulse hoher Spannung im Transformator während wieder anderer Zeitintervalle in Verbindung steht. Bei einer Verwendung dieser Schaltung für die Zündanlage eines Kraftfahrzeugs kann man die Funkenstrecke an die Sekundärwicklung des Transformators legen, und die Funken werden mit der Frequenz erzeugt, mit der die nur an Batteriespannung liegenden und einen geringen Strom führenden Unterbrecherkontakte betätigt werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen.

Fig. 1 veranschaulicht die Elementarschaltung für einen in einen Stromversorgungsstromkreis eingeschalteten gesteuerten Gleichrichter;

F i g. 2 zeigt in einem Kurvenschaubild die allgemeine Beziehung zwischen Spannung und Stromstärke bei dem gesteuerten Gleichrichter nach Fig. 1;

F i g. 3 zeigt schaubildlich die Spannungs-Strom-Charakteristiken für mehrere verschiedene Sperrenströme bei einem gesteuerten Gleichrichter mit einem relativ niedrigen Wert des Haltestroms und läßt außerdem die zugehörige Belastungslinie erkennen, die verhältnismäßig istark geneigt ist;

Fig. 4 zeigt in einer weiteren graphischen Darstellung die Spannungs-Stromstärke-Charakteristik für einen Sperrenstrom bei einem gesteuerten Gleichrichter mit einem relativ hohen Wert des Haltestroms und zeigt ferner die zugehörige Belastungslinie, die erheblich weniger stark geneigt ist als die Belastungslinie in Fig. 3;

F i g. 5 zeigt .schematisch eine Ausbildungsform der Erfindung mit einem gesteuerten Gleichrichter, die gemäß Fig. 4 arbeitet;

F i g. 6 zeigt schematisch eine weitere Ausbildungsform mit einem gesteuerten Gleichrichter, die gemäß F i g. 3 arbeitet;

F i g. 7 zeigt schematisch eine weitere Ausbildungsform, bei der ein Transistor verwendet wird;

Fig. 8 zeigt schematisch die Schaltung einer weiteren Ausbildungsform, bei der das Zusammenwirken von zwei gesteuerten Gleichrichtern mit unterschiedlichen Charakteristiken nach F i g. 3 bzw. 4 ausgenutzt wird;

F i g. 9 bis 12 zeigen schematisch weitere Ausbildungsformen, bei denen zwei gesteuerte Gleichrichter zusammenarbeiten;

F i g. 13 zeigt schematisch eine Ausbildungsform, bei der ein Transistor mit einem besteuerten Verstärker zusammenarbeitet;

Fig. 14 zeigt schematisch die Schaltung einer Ausbildungsform, bei der drei gesteuerte Gleichrichter mit vorteilhafter Wirkung benutzt werden.

Zwar wird im folgenden von bestimmten, durch Halbleiter gesteuerten Gleichrichtern, von bestimmten Schaltungen sowie bestimmten Werten der Schaltungselemente gesprochen, wobei es sich jeweils um bevorzugte Ausbildungsformen handelt, doch sei bemerkt, daß man auch andere Ausbildungsformen vorsehen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

In F i g. 1 ist ein gesteuerter PNPN-Halbleiter-Gleichrichter dargestellt, der bei den erfindungsgemäßen Schaltungen verwendet wird; in F i g. 1 ist dieser Gleichrichter einem einfachen Stromversorgungskreis zugeordnet. Der gesteuerte Gleichrichter umfaßt eine P-Zone 2, die im folgenden als P-Emitterzone bezeichnet wird, und die über einen Belastungswiderstand 3 mit der positiven Klemme einer geeigneten Spannungsquelle 4 verbunden ist. Die negative Klemme der Spannungsquelle 4 ist an eine N-Zone 6 des Gleichrichters angeschlossen, die nachstehend als N-Emitterzone oder -Elektrode bezeichnet wird. Eine zweite P-Zone 7, die im folgenden als Sperre bezeichnet wird, ist über eine Leitung 8 mit dem festen Kontakt 9 eines Schalters 11 verbunden. Ein beweglicher Kontakt 12 des Schalters 11 ist an die positive Klemme einer Vorspannungsquelle 13 angeschlossen, deren negative Klemme mit der N-Emitterzone 6 verbunden ist. Ferner umfaßt der Gleichrichter eine nachstehend als N-Basiszone bezeichnete N-Zone 10.

Die allgemeinen Charakteristiken des gesteuerten PNPN-Siliciumgleichrichters ähneln in einem gewissen Ausmaß denjenigen eines Thyratrons, indem eine sehr kleine Leistung zur Steuerung eines hohen Stroms dient. Darüber hinaus bietet jedoch ein solcher Vierschicht-Transistor bekanntlich den Vorteil, daß er auch mittels einer der Basis zugeführten Steuerspannung in den nichtleitenden Zustand geschaltet werden kann. Die Arbeitsweise eines solchen PNPN-Gleichrichters wird im folgenden an Hand von F i g. 2 erläutert. In F i g. 2 ist die Spannung zwischen der P-Emitterzone 2 und der N-Emitterzone 6 des Gleichrichters als Funktion des hindurchgeschickten Stroms aufgetragen. Anfangs steigt die Kurve scharf nach rechts oben an, so daß relativ hohe Steigerungen der Spannung erforderlich sind, um relativ kleine Änderungen des durch die Vorrichtung fließenden Stroms hervorzurufen. Wenn die Spannung einen Wert erreicht, der für die betreffende Vorrichtung charakteristisch ist und der in F i g. 2 bei 14 angedeutet ist, nimmt die an der Vorrichtung liegende Spannung plötzlich bis auf den in F i g. 2 mit 16 bezeichneten Punkt ab, der bei der hier behandelten Vorrichtung etwa 1 oder 2 Volt entspricht. Danach führen relativ kleine Erhöhungen der Spannung zu großen Erhöhungen der Stärke des durch die Vorrichtung fließenden Stroms.

In F i g. 2 bezeichnet der Punkt 17 den sogenannten Haltestrom I_H der Vorrichtung. Um die Vorrichtung abzuschalten, nachdem der Strom durch die Vorrichtung den Hältestromwert 17 überschritten hat, muß man eine Spannung von ausreichender Höhe und entgegengesetzter Polarität vom P-Emitter 2 zum N-Emitter 6 anlegen, um den Leitfähigkeitsstrom bis unter den Wert des Haltestroms herabzusetzen. Man kann zwischen der Sperre 7 und dem N-Emitter 6 eine Gegenvorspannung anlegen, um zur Herabsetzung des Leitfähigkeitsstroms bis unter den Wert des Haltestroms beizutragen.

Bezüglich eines durch einen PNPN-Halbleiter gesteuerten Gleichrichters ist bekannt, daß die Abschaltspannung eine Funktion des Stroms an der

PN-Verbkidungsstelle zwischen dem N-Emitter 6 und der Sperrzone 7 ist. Man kann diese Tatsache ausnutzen, um den Betrieb bzw. das Abschalten der Vorrichtung dadurch zu steuern, daß man an dieser Verbindungsstelle einen Steuerstrom zur Wirkung bringt.

In F i g. 3 und 4 sind zwei Sätze von Spannungs-Stromstärke-Charakteristiken von gesteuerten Halb-, leitergleichric'btem wiedergegeben. In F i g. 3 zeigt die Gleichspannungs - Stromstärke - Charakteristiken eines gesteuerten Gleichrichters mit einem relativ schwachen Haltestrom 23 von z. B. 0,1 bis 10 Milliampere zusammen mit der entsprechenden, stark geneigten Belastungslinie 20. Im vorliegenden Fall bezeichnet die Bezugsziffer 21 die Spannungs-Stromstärke-Charakteristik für einen schwachen Strom an der Verbindungsstelle zwischen den Zonen 6 und 7 nach Fig. 1; dieser Strom wird im folgenden als Sperrenstrom bezeichnet. Die Bezugsziffer 22 bezeichnet einen starken Sperrenstrom, und die zwischen den Kurven 21 und 22 liegenden Kurven stellen dazwischenliegende Werte von Sperrenströmen dar. F i g. 3 bezieht sich auf den Betrieb eines gesteuerten Gleichrichters, der bei einem starken Sperrenstrom 22 in Verbindung mit einer ausreichenden Spannung 24 zwischen dem P-Emitter und dem N-Emitter eingeschaltet wird, um zu bewirken, daß der in der Vorrichtung fließende Strom den Haltestrom 23 überschreitet. Der in der Vorrichtung fließende Strom und die an der Vorrichtung liegende Spannung folgt dann der Belastungslinie 20 in Fig. 3. Ein einfaches Unterbrechen des Sperrenstroms 22 bewirkt nicht, daß die Vorrichtung in ihren abgeschalteten Zustand zurückkehrt, und die Arbeitsweise der Vorrichtung wird nur wenig beeinflußt. Dies ist aus der starken Neigung der Belastungslinie 20 ersichtlich. Um die Vorrichtung in den ausgeschalteten Zustand zurückzuführen, benötigt man, wie schon erwähnt, eine Gegenvorspannung von ausreichendem Wert, um den Leitfähigkeitsstrom bis unter den Wert des Haltestrome zu verkleinern. Mit anderen Worten, die Vorrichtung hat ähnlich wie ein Thyratron »gezündet«, und die Leitfähigkeit bleibt erhalten, bis die Vorrichtung in der beschriebenen Weise wirkungslos gemacht wird.

Die Charakteristiken eines geregelten Gleichrichters mit einem relativ hohen Wert des Haltestroms 31 von z.B. 30 Milliampere oder darüber sind in F i g. 4 wiedergegeben. Die Neigung der zugehörigen Belastungslinie 30 wird durch den der Vorrichtung dargebotenen Belastungswiderstand auf einen solchen Wert eingestellt, daß der durch die Vorrichtung fließende Strom den Wert des Haltestroms 31 nicht erreichen kann. Ein relativ schwacher Sperrenstrom 32 ermöglicht es der Vorrichtung, längs der Belastungslinie 30 leitfähig zu werden. Der Leitfähigkeitsstrom der Vorrichtung kann einen beliebigen Wert annehmen und den Haltestrom zeitweilig überschreiten. Das einzige Erfordernis für einen einwandfreien Betrieb besteht darin, daß der Leitfähigkeitsstrom, der durch die Vorrichtung fließt, in dem Zeitpunkt, in welchem die Vorrichtung abgeschaltet werden soll, schwächer ist als der Haltestrom. Beispielsweise kann man einen Kondensator über die Vorrichtung entladen, um kurzzeitig außerordentlich starke Leiifähigkeitsströme zu erzeugen. Wenn die Ladung des Kondensators verbraucht ist, bevor die Vorrichtung abgeschaltet werden soll, d. h., wenn der Leitfähigkeitsstrom wiederum unter dem Wert des Haltestroms liegt, wird das Arbeiten der Vorrichtung in Verbindung mit dem Schalter nicht beeinträchtigt.

Der Fachmann erkennt, daß die Arbeitsweise eines aus vier Schichten bestehenden gesteuerten Halbleitergleichrichters im leitfähigen Zustand, wenn der Leitfähigkeitsstrom unter dem Wert des Haltestroms gehalten wird, der Arbeitsweise von zwei Transistoren in einer Tandemanordnung ähnelt, wenn man einen

ίο PNP-Transistor und einen NPN-Transistor verwendet. In diesem Fall erzeugt der gesteuerte Gleichrichter einen gewissen Betrag einer positiven Rückkopplung, so daß die Vorrichtung in einem gewissen Ausmaß regenerativ arbeitet.

Diese regenerative Wirkung verleiht der Vorrichtung die Charakteristik eines größeren Stromgewinns, als er bei einer Vorrithtung mit negativer Rückkopplung oder ohne Rückkopplung erzielbar ist. Wenn der Leitfähigkeitsstrom des gesteuerten Gleichrichters unter dem Wert des Haltestroms gehalten wird, ergibt sich, daß keine ausreichende positive Rückkopplung hervorgerufen wird¹, um es der Vorrichtung zu ermöglichen, ihren Leitfähigkeitszustand aufrechtzuerhalten. Wenn dagegen eine ausreichende regenerative Wirkung durch eine positive Rückkopplung hervorgerufen wird, kann die Vorrichtung »zünden«, so daß der Leitfähigkeitsstrom den Wert des Haltestroms überschreitet und die Vorrichtung die Leitfähigkeit selbst aufrechterhält, d. h., die Leitfähigkeit wird ohne Rücksicht darauf aufrechterhalten, ob ein Sperrenstrom vorhanden ist oder nicht.

Der gesteuerte Gleichrichter, dessen Charakteristiken in F i g. 4 dargestellt sind, besitzt in der entgegengesetzten Richtung eine Leitfähigkeit, die durch die Kurve 33 wiedergegeben ist. Mit anderen Worten, die Vorrichtung ist in der entgegengesetzten Richtung leitfähig, und zwar derart, daß diese Wirkung nahezu einem Kurzschluß gleichkommt, worin sich der Gleichrichter nach F i g. 1 von dem gesteuerten Gleichrichter unterscheidet, dessen Charakteristiken in F i g. 3 dargestellt sind. In F i g. 3 gibt die Kurve 25 die Charakteristiken für die entgegengesetzte Richtung wieder, und man erkennt, daß dieser Gleichrichter in der entgegengesetzten Richtung nicht leitfähig ist. Die einem Kurzschluß entsprechende Rückwärtscharakteristik 33 des Gleichrichters nach F i g. 4 wird während des Diffusionsprozesses bei der Herstellung des Gleichrichters erzielt. Diese während des Diffusionsprozesses hervorgerufenen Eigenschaften tragen dazu bei, der Vorrichtung den gewünschten starken Haltestrom zu verleihen.

In Fig. 5 ist eine Schaltung gezeigt, die sich bei

der Zündanlage eines Kraftfahrzeugs verwenden läßt, und die einen gesteuerten Gleichrichter nach F i g. 4 umfaßt. Die Schaltung nach Fig. 5 ermöglicht die Erzeugung eines sehr heißen Funkens an der Funkenstrecke 61 der Sekundärwicklung 59 eines Transformators 60, und gleichzeitig kann sowohl mit sehr hohen als auch mit sehr niedrigen Schaltgeschwindigkeiten gearbeitet werden. Gemäß Fig. 5 umfaßt die Schaltung einen Widerstand 50 in Reihenschaltung zwischen der positiven Batterieklemme 75 und einer Diode 54, deren andere Klemme an ein Ende einer Induktivität 55 angeschlossen ist, deren andere Klemme mit der Primärwicklung 58 des Transformators 60 verbunden ist; das andere Ende der Primärwicklung 58 ist über einen gesteuerten Gleichrichter 62 mit einer Erdleitung 72 verbunden. Diese Reihen-

schaltung ist durch einen Widerstand 52 überbrückt, der zwischen der positiven Batterieklemme 75 und der Erdleitung 72 liegt, wobei zwischen dem Widerstand und der Erdleitung ein Schalter 70 vorgesehen ist. Ein Kondensator 56 liegt zwischen der Klemme 71 der Primärwicklung 58 des Transformators 60 und der Erdleitung 72.

Um die Arbeitsweise der Schaltung nach F i g. 5 besser verständlich zu machen, wird nachstehend eine Beschreibung gegeben, bei der für alle Schaltungselemente bestimmte elektrische Werte genannt sind, doch sei bemerkt, daß man auch mit anderen geeigneten elektrischen Werten arbeiten könnte, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Die im folgenden genannten elektrischen Werte derBestandteile der Schaltung nach F i g. 5 führen zu optimalen Ergebnissen, wenn man die Schaltung bei der Zündanlage eines Kraftfahrzeugs verwendet, wobei Sc'haltvorgänge sowohl mit hoher als auch mit niedriger Geschwindigkeit durchgeführt werden. E₁, ist die Batteriespannung, die hier 12 Volt beträgt; der Widerstand 50 hat einen Widerstandswert von 3 Ohm; der Widerstandswert des Widerstandes 52 beträgt 100 Ohm; die Diode 54 besitzt das Merkmal eines niedrigen Widerstandes in der Vorwärtsrichtung und einer Abschaltspannung von mehr als 300 Volt; die Induktivität 55 besitzt einen Indüktivitätswert von etwa 6 Millihenry und einen Widerstand von etwa 1 Ohm; die Kapazität des Kondensators 56 beträgt 4 Mikrofarad bei einer entsprechenden Durchschlagfestigkeit von über 300 Volt; der gesteuerte Gleichrichter weist einen Haltestrom von über 3 Ampere auf; bei dem Schalter 70 handelt es sich um Unterbrecherkontakte der Zündanlage eines Kraftfahrzeugs. Damit optimale Ergebnisse erzielt werden können, müssen die Charakteristiken des Transformators 60 der Schaltung in besonderer Weise angepaßt sein. Die Induktivität der Primärwicklung des Transformators beträgt etwa 50 bis 100 Mikrohenry; das Verhältnis der Windungszählen zwischen der Sekundärwicklung und der Primärwicklung beträgt 200:1, und die effektive Kapazität, welche die Primärwicklung überbrückt, ist erheblich kleiner als die Kapazität des Kondensators 56. Nimmt man an, daß der Schalter 70 geschlossen ist, wenn die Batterie-Spannung von etwa 12 Volt anfänglich an die Klemme 75 angelegt wird, fließt ein Strom über den Widerstand 52 zur Erdleitung 72. Durch die andere Reihenschaltung der beschriebenen Elemente fließt kein Strom, da sich die Sperre 63 des gesteuerten Gleichrichters 62 auf dem Erdpotential befindet, wenn der Schalter 70 geschlossen ist.

Beim Öffnen des Schalters 70 fließt ein Strom von der Klemme 75 aus über den Widerstand 52 und durch die Sperre 63 des gesteuerten Gleichrichters 62 zur Erdleitung 72. Dieser Sperrenstrom schaltet den gesteuerten Gleichrichter 62 ein und ermöglicht es einem Strom von etwa 3 Ampere, von der Klemme 75 aus über den Widerstand 50, die Diode 54, die Induktivität 55, die Primärwicklung 58 des Transformators 60 und den gesteuerten Gleichrichter 62 zur Erdleitung 72 zu fließen. Die Belastungslinie des gesteuerten Gleichrichters 62 verläuft so, daß der Leitfähigkeitsstrom den Haltestromwert 31 nach Fig. 4 nicht überschreiten kann. Daher muß der gesteuerte Gleichrichter 62 so hergestellt sein, daß seine Haltestromcharakteristik 3 Ampere überschreitet. Während der Zeit, während welcher ein Strom durch den gesteuerten Gleichrichter 62 weitergeleitet wird, wird in der Induktivität 55 ein Energiebetrag von V2LI² gespeichert. Infolge des Fließens des gleichen Stroms von 3 Ampere wird auch in der Primärwicklung 58 des Transformators 60 ein Energiebetrag gespeichert, der erheblich kleiner ist als der in der Induktivität 55 gespeicherte Energiebetrag. Die Schaltung verbleibt in diesem Zustand, bis der Schalter 70 wieder geschlossen wird. Beim Schließen des Schalters 70 wird

ίο die Sperre 63 des gesteuerten Gleichrichters 62 wieder auf das Erdpotential zurückgeführt. Da der Leitfähigkeitsstrom des gesteuerten Gleichrichters 62 den Haltestrom nicht überschritten hat, kehrt die Vorrichtung in ihren Abschaltzustand zurück, wenn die Sperre 63 auf das Erdpotential zurückgeführt wird. Durch den Gleichrichter 62 fließt kein Strom mehr, doch wegen der Energiespeicherung in der die Primärwicklung 58 des Transformators 60 überbrückenden effektiven Kapazität sowie in der Primärwick- lung tritt beim plötzlichen Unterbrechen des Stroms eine gedämpfte sinusförmige Schwingung, die auch als »Anruf« bezeichnet wird, in dem Oszillator auf, der durch die Primärwicklung 58 und die sie überbrückende Kapazität gebildet wird. Da die effektive Überbrückungskapazität gering ist, und wegen der geringen Größe des in der Primärwicklung 58 gespeicherten Energiebetrags besitzt der auftretende »Anruf« eine sehr hohe Frequenz, so daß der Kern des Transformators 60 nahezu die gesamte Energie des Anrufs aufnehmen kann. Beim Unterbrechen des 3 Ampere betragenden Stroms in der Primärwicklung 58 wird praktisch keine Energie zur Sekundärwicklung 59 des Transformators übertragen, so daß in diesem Zeitpunkt keine vorzeitige Zündung oder Funkenbildung an der Funkenstrecke 61 eintritt. Wegen des Bestrebens der Induktivität 55, den Stromfluß aufredhtzuerhalten, wird der Kondensator 56 auf eine Spannung aufgeladen, die die Batteriespannung E_b erheblich überschreitet und z.B. etwa 150 Volt beträgt. In diesem Zeitpunkt hört das Fließen des Stroms in der Induktivität 55 auf. Wegen der hohen Spannung des Kondensators 56 ist es erforderlich, Mittel vorzusehen, um eine Rückwärtsentladung über die Induktivität 55 und den Widerstand 50 zu verhindern. Da der gesteuerte Gleichrichter 62 im abgeschalteten Zustand ist, kann kein Strom durch diesen Teil der Schaltung fließen. Die Diode 54 verhindert das Fließen eines Stroms in der Rückwärtsrichtung, und der Kondensator 56 behält seine Ladung bei, bis der gesteuerte Gleichrichter 62 wieder in seinen eingeschalteten Zustand zurückkehrt. Der Gleichrichter 62 bleibt im ausgeschalteten Zustand, bis sich der Schalter 70 wieder öffnet. In diesem Zeitpunkt entlädt sich der Kondensator 56 schnell über die Primärwicklung 58 des Transformators 60 und über den Gleichrichter 62 zur Erde. Die Entladung beruht darauf, daß der Kondensator 56 elektrisch mit der Primärwicklung 58 parallel geschaltet wird, über welche der Strom jetzt zur Erdleitung 72 abfließen kann. Die im Kondensator 56 gespeicherte Energiemenge ist wesentlich größer als die Energiemenge, welche vorher in der Primärwicklung 58 gespeichert wurde, als der Strom von 3 Ampere unterbrochen wurde. Die auf den Kondensator 56 zurückzuführende Überbrückungskapazität überschreitet erheblich die dem Transformator 60 eigene effektive Überbrückungskapazität. Daher tritt eine gedämpfte sinusförmige Schwingung auf, deren Fre-

quenz erheblich niedriger ist als die Frequenz der weiter oben behandelten Schwingung; diese Schwingung wird durch den aus der Primärwicklung 58 und dem Kondensator 56 bestehenden Schwingkreis mit Hilfe der in dem Kondensator gespeicherten Energie erzeugt. Wegen der niedrigen Frequenz der Schwingung geht im Kern des Transformators 60 sehr wenig Energie verloren, und nahezu die gesamte Energiemenge wird auf die Sekundärwicklung 59 des Transformators 60 in Form eines kurzen Spannungsimpulses von hoher Spannung übertragen. Hierbei wird an der Funkenstrecke 61 ein Funke erzeugt, der zum Zünden des Gemisches dienen kann.

Da die Geschwindigkeit der Energieübertragung durch die Primärwicklung 58 des Transformators 60 die an der Funkenstrecke 61 vernichtete Energie bestimmt, muß sich der Kondensator 56 über diesen Teil der Schaltung schnell entladen können. Daher wird die Zeitkonstante der Primärwicklung 58 und des Kondensators 56 so gewählt, daß eine solche schnelle Entladung möglich ist. Bekanntlich ist die Einschaltzeit von vier Schichten umfassenden gesteuerten Gleichrichtern im allgemeinen erheblich kürzer als die Abschaltzeit. Da die Einschaltung bei dem gesteuerten Gleichrichter 62 sehr schnell erfolgt, wird die Geschwindigkeit der Entladung des Kondensators 56 über die Primärwicklung 58 des Transformators 60 hierdurch nicht gesteigert. Wenn man die Zeitkonstante der Primärwicklung 58 und des Kondensators 56 in geeigneter Weise einstellt, kann man somit je Zeiteinheit sehr große Energiemengen zur Sekundärwicklung 59 des Transformators übertragen, um den benötigten Funken an der Funkenstrecke 61 zu erzeugen.

Während der Entladung des Kondensators 56 haiten die Primärwicklung des Transformators und der gesteuerte Gleichrichter 62 einem starken Strom von z. B. etwa 40 Ampere während einer sehr kurzen Zeitspanne stand. Sobald der Kondensator 56 entladen ist, fließt ein normaler Strom von z. B. etwa 3 Ampere durch die Induktivität 55 und die Primärwicklung 58 des Transformators. Nunmehr wird erneut Energie in der Induktivität 55 gespeichert, und das beschriebene Arbeitsspiel wiederholt sich. Wenn der Schalter 70 in der gewünschten Folge betätigt wird, kann man an der Funkenstrecke 61 Funken in den gewünschten Zeitabständen erzeugen.

F i g. 6 zeigt eine Schaltung, die derjenigen nach F i g. 5 stark ähnelt, abgesehen davon, daß der gesteuerte Gleichrichter 80 durch einen erheblich niedrigeren Wert des Haltestroms gekennzeichnet ist als der gesteuerte Gleichrichter 62 nach F i g. 5. Bei dem gesteuerten Gleichrichter 80 beträgt der Wert des Haltestroms nur einige wenige Milliampere, und wenn dieser Gleichrichter eingeschaltet wird, überschreitet der Leitfähigkeitsstrom vom P-Emitter zum N-Emitter den Wert des Haltestroms. Daher ähnelt die Arbeitsweise des gesteuerten Gleichrichters 80 bei dieser Schaltung der Arbeitsweise nach F i g. 3, d. h., wenn lediglich die Sperre 83 auf das Erdpotential zurückgeführt wird, kehrt die Vorrichtung nicht in den ausgeschalteten Zustand zurück. Daher muß man andere Verfahren anwenden, um zu bewirken, daß die Schaltung einwandfrei arbeitet, wenn man einen gesteuerten Gleichrichter mit einem derart kleinen Haltestrom benutzt. F i g. 6 zeigt ein Beispiel für eine solche einwandfrei arbeitende Schaltung. .Allerdings muß man in diesem Fall einen zusätzlichen Kondensator und eine weitere Diode verwenden.

Der Kondensator 56 liegt zwischen der Primärwicklung 58 des Transformators 60 und dem Schalter 70 und hat die doppelte Aufgabe, zum Abschalten des gesteuerten Gleichrichters 80 beizutragen und den Stromimpuls zu liefern, mittels dessen an der Funkenstrecke 61 der Funke erzeugt wird. Der zusätzliche Kondensator 57 liegt zwischen der Sperrenleitung 83 des gesteuerten Gleichrichters 80 und dem Schalter 70; er dient dazu, zum Abschalten des gesteuerten Gleichrichters 80 beizutragen. Die zusätzliche Diode 85 überbrückt den Schalter 70, um einen Leitungsweg für die Entladung des Kondensators 56 zu bilden.

Nimmt man an, daß der Schalter 70 geschlossen ist, wenn die Batteriespannung E_b an der Klemme 75 liegt, fließt ein Strom über den Widerstand 52 zur Erde. Der gesteuerte Gleichrichter 80 ist nichtleitend, da noch kein Sperrstrom zugeführt worden ist, um ihn einzuschalten. Beim öffnen des Schalters 70 fließt der Strom hintereinander durch den Widerstand 52, den Kondensator 57 und den Widerstand 53 zur Erdleitung 72, so daß die Spannung an der Sperre 83 erhöht und der Gleichrichter 80 eingeschaltet wird. Dann fließt ein Strom von der Klemme 75 aus über den Widerstand 50, die Diode 54, die Induktivität 55 und die Primärwicklung 58 des Transformators 60 sowie über den Gleichrichter 80 zur Erdleitung 72. Die Spannung der Klemme 71 zwischen der Induktivität 55 und der Primärwicklung des Transformators fällt rasch auf etwa 1 oder 2 Volt oberhalb des Erdpotentials ab, da der Gleichrichter 80 leitend ist. Sobald die Spannung der Klemme 71 auf einen niedrigen Wert gesunken ist, fließt ein Strom von der Klemme 75 aus durch den Widerstand 52 und den Kondensator 56, so daß der Kondensator auf einen Spannungswert aufgeladen wird, der etwa E_b abzüglich des Spannungsabfalls von 1 oder 2 Volt an dem Gleichrichter 80 ist. Während dieser Zeit wird der Kondensator 57 vollständig aufgeladen, und es fließt kein Strom mehr über die Sperrleitung 83 des gesteuerten Gleichrichters 80. Obwohl die Sperrleitung 83 des Gleichrichters jetzt auf das Erdpotential zurückgeführt ist, bleibt der Gleichrichter leitend, denn er hat seinen Haltestromwert überschritten. Während der Dauer der Leitfähigkeit des Gleichrichters 80 wird ferner in der Induktivität 55 der Energiebetrag V2 LI² gespeichert. Die Schaltung verbleibt jetzt in diesem Zustand, bis der Schalter 70 wieder geschlossen wird. Beim Schließen des Schalters 70 geht die Spannung an der Klemme 71 und die Spannung an der Sperrleitung 83 des Gleichrichters 80 wegen der Ladung der Kondensatoren 56 bzw. 57 auf etwa 11 Volt unterhalb des Erdpotentials zurück. Die negativen Spannungen, die sowohl am P-Emitter 81 und am N-Emitter 82 als auch an der Sperrleitung 83 und dem N-Emitter 82 angelegt werden, setzen den Leitfähigkeitsstrom bis unterhalb des Haltestromwertes herab, so daß die Vorrichtung in ihren ausgeschalteten Zustand zurückgeführt wird. Der Transformator 60 ist mit seiner Primärwicklung und seiner effektiven Kapazität im wesentlichen ebenso ausgebildet wie der bei der Schaltung nach F i g. 5 verwendete, so daß in diesem Zeitpunkt keine vorzeitige Zündung stattfindet.

Wie schon an Hand von F i g. 5 beschrieben, ist die Induktivität 55 bestrebt, das Fließen eines Stroms in

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der Schaltung aufrechtzuerhalten. Da der gesteuerte Arbeitsspiels einen starken Strom führt, wenn die in Gleichrichter 80 jetzt abgeschaltet ist und er nicht der Induktivität 55 gespeicherte Energie den Konvon einem Strom durchflossen werden kann, lädt die densator 56 auf die hohe Spannung auflädt, die zur Induktivität 55 den Kondensator 56 auf einen hohen Erzeugung des starken Stromimpulses benötigt wird. Spannungswert von etwa 150 bis 200 Volt auf. Die 5 Der Schalter 70 ist in diesem Zeitpunkt geschlossen, Diode 54 hat wiederum die Aufgabe, diese Ladung in und er muß einen Strom von etwa 3 Ampere fortdem Kondensator 56 zurückzuhalten. Wenn der leiten. Jedoch sind die Schalterkontakte während des Schalter 70 wieder geöffnet wird, fließt der Lade- Fließens dieses starken Stroms keinen Verbrennungsstrom für den Kondensator 57 zur Sperrleitung 83 erscheinungen und keiner Grübchenbildung ausge- und von dort aus zur Erde, so daß der gesteuerte io setzt, denn der Schalter bleibt während dieser Zeit-Gleichrichter 80 wieder eingeschaltet wird. Wegen spanne geschlossen. Die gebräuchlichen Unterder hohen Spannung der Ladung des Kondensators brecherkontakte von Kraftfahrzeugen haben einen 56 wird ein starker Entladestrom von etwa 40 Am- genügend großen Querschnitt, um einem Stromfluß pere durch die Primärwicklung 58 des Transforma- von etwa 3 Ampere standzuhalten, ohne daß diese tors 60 geschickt. Die Diode 85 bildet einen Leitungs- 15 lebenswichtigen Teile einer erheblichen Beschädiweg, über den diese Entladung stattfinden kann, da gung ausgesetzt sind. Dies steht im Gegensatz zu den der Schalter 70 jetzt offen ist. Sobald die Entladung bis jetzt üblichen Zündanlagen, bei denen eine hohe des Kondensators 56 über die Primärwicklung des Spannung an den Unterbrecherkontakten entsteht, Transformators beendet ist, wiederholt sich das be- wenn die Kontakte geöffnet werden. Bei dieser hohen schriebene Arbeitsspiel. 20 Spannung besteht die Gefahr, daß sich an den Kon-

Man erkennt, daß man bei der Schaltung nach takten ein Funke bildet, der zur Grübchenbildung

Fig. 6 die gleichen Ergebnisse erhält wie bei der und zu Verbrennungen führt.

Schaltung nach F i g. 5, wobei gleichzeitig eine" ge- Wenn die Schaltung nach F i g. 5 einwandfrei

steuerte Gleichrichtervorrichtung benutzt wird, die arbeiten soll, muß der gesteuerte Gleichrichter solche

mit einem erheblich niedrigeren Wert des Haltestroms 25 Charakteristiken haben, daß er einem normalen

arbeitet. Strom von etwa 3 Ampere vom P-Emitter zum

In Fig. 7 ist eine Schaltung gezeigt, die derjenigen N-Emitter standhält, und der Haltestrom muß einen nach F i g. 5 weitgehend ähnelt, jedoch abgesehen hohen Wert besitzen, d. h., er muß höher liegen als davon, daß der gesteuerte Gleichrichter 62 durch 3 Ampere. Es werden zahlreiche gesteuerte Gleicheinen Transistor 90 mit besonderen Charakteristiken 30 richtervorrichtungen hergestellt, bei denen diese ersetzt ist. Der Transistor 90 muß dadurch gekenn- beiden erwünschten Merkmale nicht vereinigt sind, zeichnet sein, daß er einem Stromfluß von etwa In vielen Fällen kann man eine gesteuerte Gleichrich-3 Ampere vom Kollektor zum Emitter standhält. tervorrichtung so herstellen, daß der Haltestrom Außerdem muß er einem Stromstoß von etwa 40 Am- einen hohen Wert erhält, doch kann der Gleichrichter pere standhalten, wenn sich der Kondensator 56 35 einem hohen Stromfluß zwischen dem P-Emitter und über die Primärwicklung 58 des Transformators 60 dem N-Emitter nicht standhalten. In anderen Fällen, entlädt, um an der Funkenstrecke 61 einen Funken d. h., wenn eine gesteuerte Gleichrichtervorrichtung zu erzeugen. Dadurch, daß der gesteuerte Gleich- derart hergestellt wird, daß er einem starken Strom richter 62 durch den Transistor 90 ersetzt ist, ent- standhält, der zwischen dem P-Emitter und dem fällt die Notwendigkeit der Beachtung des Halte- 4° N-Emitter fließt, besitzt der Haltestrom gewöhnlich Stroms, denn der Transistor 90 kann schnell abge- einen niedrigen Wert. Wenn dies der Fall ist, benutzt schaltet werden, indem man einfach die Basis 93 auf man zwei gesteuerte Gleichrichter mit unterschieddas Erdpotential zurückführt. Lediglich durch das liehen Charakteristiken in der aus F i g. 8 ersicht-Öffnen und Schließen des Schalters 70 wird der Tran- liehen Weise, um die an die Zündanlage eines Kraftsistor 90 ein- und ausgeschaltet. 45 fahrzeugs zu stellenden Anforderungen zu erfüllen.

Die Schaltungen nach F i g. 5 und 7 arbeiten in der In F i g. 8 sind die Unterbrecherkontakte bzw. die gleichen Weise, abgesehen davon, daß im Fall von Kontakte des Schalters 70 betriebsmäßig von allen F ϊ g. 7 der gesteuerte Gleichrichter durch einen Tran- möglichen Teilen der Schaltung getrennt, die hohen sistor ersetzt ist. Für den Fachmann liegt es auf der Energien ausgesetzt sind; hierbei besteht ein UnterHand, daß eine gesteuerte Gleichrichtervorrichtung 50 schied gegenüber der Schaltung nach F i g. 6. Gemäß wesentlich leichter die starken Stromimpulse aushält, F i g. 8 wird der Schalter 70 .ausschließlich durch die für den Betrieb dieser Schaltung erforderlich sind. Ströme belastet, die niemals eine Stärke von einigen Daher ist die Schaltung nach F i g. 5 unter diesem wenigen Milliampere überschreiten. Der gesteuerte Gesichtspunkt zweckmäßiger als die in F i g. 7 ge- Gleichrichter 100 besitzt das Merkmal, daß er einem zeigte. Es sei jedoch bemerkt, daß in beiden Fällen 55 starken Stromfluß vom P-Emitter zum N-Emitter ein einwandfreier Betrieb einfach dadurch bewirkt standhält, doch besteht ein Nachteil dieses Gleichwerden kann, daß ein Schalter 70 geöffnet und ge- richters darin, daß sein Haltestrom einen niedrigen schlossen wird. Fig! 6 zeigt eine Schaltung, bei der Wert besitzt. Der gesteuerte Gleichrichter 104 braucht die beschriebene Arbeitsweise durch die Charakteri- nicht einem so starken Stromfluß standzuhalten, doch stiken der verwendeten gesteuerten Gleichrichtervor- 60 besitzt er einen hohen Wert des Haltestroms. Die gerichtung ermöglicht wird. Wie schon erwähnt, wird steuerten Gleichrichter 100 und 104 arbeiten so zuder einwandfreie Betrieb durch die Kondensatoren sammen, daß die gewünschte Umschaltung vom einen 56 und 57 ermöglicht, die im Bedarfsfall zum Ab- zum anderen durchgeführt werden kann,
schalten der gesteuerten Gleichrichtervorrichtung bei- Gemäß F i g. 8 umfaßt die Schaltung zwei gesteutragen. Bezüglich Fig: 6 ist ferner zu bemerken, daß 65 erte Gleichrichter 100 und 104, die zusammender Schalter 70, bei dem es sich normalerweise um arbeiten, wobei der Gleichrichter 104 mit dem Schaldie Unterbrecherkontakte der Zündanlage eines ter 70 zusammenarbeitet, um den Gleichrichter 100 Kraftfahrzeugs handelt, während eines Teils des ein- bzw. auszuschalten; der P-Emitter 106 des

Gleichrichters 104 ist über den Widerstand 51 an die positive Batterieklemme 75 angeschlossen, während der N-Emitter 107 des Gleichrichters 104 direkt mit der Erdleitung 72 verbunden ist. Der Widerstand 52 liegt zwischen der positiven Batterieklemme 75 und der Sperrleitung 105 des gesteuerten Gleichrichters 104, wobei er die durch den Widerstand 51 und den Gleichrichter 104 gebildete Reihenschaltung teilweise überbrückt, und die Sperrleitung 105 ist ebenfalls leitend mit dem Schalter 70 verbunden, dessen andere Seite direkt an die Erdleitung 72 angeschlossen ist. Ein Ende des Widerstandes 50 ist an die positive Batterieklemme 75 angeschlossen, während die andere Klemme dieses Widerstandes mit der Anode der Diode 54 verbunden ist; die Kathode der Diode

54 ist an ein Ende der Induktivität 55 angeschlossen, deren anderes Ende mit einem Ende der Primärwicklung 58 des Transformators 60 verbunden ist; das andere Ende der Primärwicklung 58 ist an den P-Emitter 102 des gesteuerten Gleichrichters 100 angeschlossen, und der N-Emitter 103 ist direkt mit der Erdleitung 72 verbunden. Der Kondensator 56 liegt zwischen dem P-Emitter 106 des Gleichrichters 104 und der Verbindungsstelle zwischen der Induktivität

55 und der Primärwicklung des Transformators; der andere Kondensator 57 liegt zwischen dem P-Emitter 106 und der Sperrleitung 101 des gesteuerten Gleichrichters 100, und die Sperrleitung 101 ist über den Widerstand 53 mit der Erdleitung 72 verbunden.

Um die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 8 zu erläutern, sei zunächst angeommen, daß die beiden gesteuerten Gleichrichter 100 und 104 ausgeschaltet sind und der Schalter 70 geschlossen ist. Wenn an der Klemme 75 eine Gleichspannung E_b angelegt wird, fließt ein Strom von dieser Klemme ,aus über den Widerstand 52 zur Erdleitung 72, wobei der Gleichrichter 104 im nichtleitenden Zustand gehalten wird, da die Sperrleitung 105 auf dem Erdpotential ist. Ferner fließt ein Strom nacheinander durch den Widerstand 51, den Kondensator 57 und den Widerstand 53 zur Erdleitung 72. Während der Dauer der Aufladung des Kondensators 57 fließt ein Teil des Stroms über die Sperrleitung 101 des Gleichrichters 100 zur Erdleitung 72, so daß der Gleichrichter 100 leitfähig gemacht wird. Gemäß F i g. 3 wird der gesteuerte Gleichrichter 100 durch einen relativ kleinen Strom von z. B. 10 Milliampere über die Sperrleitung eingeschaltet, und die Stromleitung vom P-Emitter 102 zum N-Emitter 103 überschreitet den Haltestrom, wenn der Haltestrom weniger als z. B. 20 Milliampere beträgt. Die Spannung des P-Emitters 102 fällt vom ursprünglichen Wert E_b auf etwa 1 Volt oberhalb des Erdpotentials, da der Gleichrichter 100 leitend ist, so daß sich der Kondensator 56 über den Widerstand 51 aufladen kann. Gleichzeitig fließt ein Strom nacheinander durch den Widerstand 50, die Diode 54 und die Induktivität 55, so daß Energie in der Induktivität 55 gespeichert wird. Ferner wird während dieser Zeit der Kondensator 57 aufgeladen, und es fließt kein Strom mehr durch den Widerstand 53. Hierdurch wird die Sperrleitung 101 auf das Erdpotential zurückgeführt, doch wird hierbei die Leitfähigkeit des Gleichrichters 100 nicht beseitigt, was auf die an Hand von Fig. 3 erläuterten Charakteristiken zurückzuführen ist.

Sobald der Kondensator 56 geladen ist, verbleibt die Schaltung in einem stetigen Zustand, bis der Schalter 70 geöffnet wird. Die Kondensatoren 56 und 57 werden auf eine annähernd U₆ ensprechende Spannung aufgeladen. Beim Öffnen des Schalters 70 fließt ein Strom durch die Sperrleitung 105 des gesteuerten Gleichrichters 104 und bewirkt, daß ein Strom vom P-Emitter 106 zum N-Emitter 107 geleitet wird, der jedoch den Haltestrom nicht überschreitet. Der zum Einschalten dieser Vorrichtung benötigte Sperrenstrom beträgt etwa 10 Milliampere. Die Charakteristiken dieser Vorrichtung sind die gleichen wie die an Hand von F i g. 4 beschriebenen, und diese Arbeitsweise ist von derjenigen des gesteuerten Gleichrichters 100 zu unterscheiden.

Wenn der gesteuerte Gleichrichter 104 leitend ist, fällt die Spannung des P-Emitters 106 von etwa E_b auf etwa 1 Volt oder weniger oberhalb des Erdpotentials ab. Die Spannungen an der Verbindungsstelle 71 und der Sperrleitung 101 fallen annähernd auf einen Wert von E_b unterhalb des Erdpotentials ab, was auf die Spannungen an den Kondensatoren 56 und 57 zurückzuführen ist, wodurch zwischen dem P-Emitter und dem N-Emitter sowie zwischen der Sperrleitung und dem N-Emitter des gesteuerten Gleichrichters 100 eine Rückwärtsvorspannung angelegt wird, um den Gleichrichter 100 abzuschalten. Wie schon erwähnt, tritt wegen der relativen Werte der Schaltungselemente in diesem Zeitpunkt an der Funkenstrecke 61 des Transformators 60 kein Funke bzw. keine große Energieabgabe auf.

Die Induktivität 55 ist bestrebt, das Fließen eines Stroms aufrechtzuerhalten, obwohl der Stromkreis an dem gesteuerten Gleichrichter 100 unterbrochen ist. Auf diese Weise erzwingt die Induktivität 55 das Fließen eines Stroms von der Klemme 75 über den Kondensator 56 und den gesteuerten Gleichrichter 104 zur Erdleitung 72. Der in der Induktivität 55 gespeicherte große Energiebetrag wird dem Kondensator 56 in Form einer hohen Spannung von z. B. 150 bis 200 Volt zugeführt. Die Diode 54 verhindert das Abfließen der durch diese Spannung repräsentierten Energie bis zur Herstellung des geeigneten Leitungsweges.

Wenn der Schalter 70 wieder geschlossen wird, so daß die Sperrleitung 105 des Gleichrichters 104 geerdet wird, um den Gleichrichter wieder auszuschalten, fließt ein Strom durch den Widerstand 51, um den Kondensator 57 über den Widerstand 53 und die Sperrleitung 101 des gesteuerten Gleichrichters 100 aufzuladen. Hierdurch wird der Gleichrichter 100 wieder eingeschaltet. Im Augenblick des Einschaltens des Gleichrichters 100 entlädt sich die im Kondensator 56 gespeicherte hohe Spannung über die Primärwicklung 58 des Transformators 60 in Form eines starken Stromstoßes. Der Leitungsweg für diesen Stromimpuls verläuft über die Primärwicklung 58, den Gleichrichter 100, die Erdleitung und in der entgegengesetzten Richtung über den Gleichrichter 104 zurück. Wie weiter oben erwähnt, wirkt die Charakteristik des Gleichrichters 104 in der entgegengesetzten Richtung wie ein Kurzschluß, so daß dieser Gleichrichter in der entgegengesetzten Richtung von dem Strom durchflossen werden kann. Wenn der einen hohen Energiebetrag enthaltende Stromimpuls die Primärwicklung 58 des Transformators 60 passiert, wird zur Sekundärwicklung 59 ein Spannungsimpuls von hohem Energiegehalt übertragen, so daß an der Funkenstrecke 61 ein Funke erzeugt wird.

Wie schon erwähnt, ist die Einschaltzeit des gesteuerten Gleichrichters 100 erheblich kürzer als die

Ausschaltzeit. Um diese Tatsache vorteilhaft auszunutzen, sind die Schaltungen so aufgebaut, daß der den Funken an der Funkenstrecke 61 erzeugende Stromimpuls von hohem Energiegehalt die Primärwicklung 48 des Transformators 60 während der Einschaltzeit des Gleichrichters 100 durchfließt. Wegen des außerordentlich schnellen Einschaltens des Gleichrichters 100 kann dieser Stromimpuls von hohem Energiegehalt außerordentlich schnell durchgelassen werden. Dies bedeutet natürlich, daß der Stromimpuls eine große Energiemenge an die Sekundärwicklung des Transformators 60 abgibt, denn die Energie ist der Geschwindigkeit der Änderung der Energie je Zeiteinheit direkt proportional.

Wiederum laden sich die Kondensatoren 56 und 57 etwa auf die SpannungI?_& auf, woraufhin das Arbeitsspiel erneut beginnt. Ein besonderes Merkmal dieser Schaltung besteht darin, daß es wegen der gut eingestellten Belastungsliniencharakteristiken der beiden gesteuerten Gleichrichter 100 und 104 und der Übertragung; der Energie auf die Primärwicklung des Transformators während der Einschaltzeit des Gleichrichters 100 möglich ist, hohe Wiederholungsgeschwindigkeiten zu erzielen, wobei es gleichzeitig möglich ist, reichliche Energiemengen zur Funkenstrecke 61 des Transformators zu übertragen. Ferner ist die Bedeutung der Wirkung der Kondensatoren 56 und 57 zum Anlegen einer Rückwärtsvorspannung an den gesteuerten Gleichrichter 100 zur Unterstützung des Abschaltens dieses Gleichrichters sowie die Übertragung des Stromimpulses von hohem Energiegehalt durch den Kondensator 56 zur Primärwicklung 58 des Transformators zu beachten.

In manchen Fällen könnte es erwünscht sein, an den Kondensatoren 56 und 57 eine höhere Spannung als die durch E_b repräsentierte Spannung während derjenigen Zeit zur Verfügung zu haben, während welcher diese Kondensatoren den Gleichrichter 100 in der Rückwärtsrichtung vorspannen. F i g. 9 zeigt eine hierzu geeignete Schaltung. Man erkennt in Fig. 9 eine Schaltung, die stark derjenigen nach Fig. 8 ähnelt, abgesehen davon, daß zwischen dem Widerstand 51 und dem P-Emitter 106 des gesteuerten Gleichrichters 104 eine Diode 108 und eine Induktivität 109 in Reihe geschaltet sind.

Die Schaltung nach F i g. 9 arbeitet ebenso wie diejenige nach F i g. 8, abgesehen davon, daß die Reihenschaltung, welche die Diode 108 und die Induktivität 109 umfaßt, die Spannung an den Kondensatoren 56 und 57 .am Beginn ihrer Aufladeperiode erhöhen. Es sei angenommen, daß die Schaltung wegen des Öffnens und Schließens des Schalters 70 vom Betrieb des einen gesteuerten Gleichrichters auf den Betrieb des anderen Gleichrichters umschaltet. Wenn der Schalter 70 geschlossen ist, ist der Gleichrichter 104 ausgeschaltet, der Gleichrichter 100 ist leitfähig, und die Kondensatoren 56 und 57 werden etwa auf die Spannung E_b .aufgeladen. Beim Öffnen des Schalters 70 wird der Gleichrichter 104 leitend, da in der Sperrleitung 105 ein Strom zur Erdleitung 72 fließt. Dann fließt ein stärkerer Strom nacheinander durch den Widerstand :51, die Diode 108 und die Induktivität 109, da der Gleichrichter 104 leitend ist, so daß Energie in der Induktivität 109 gespeichert wird. Da an den Kondensatoren 56 und 57 die Spannung E_b liegt, fließt kein Strom über diese Kondensatoren. Wegen der Leitfähigkeit des Gleichrichters 104 wird der Gleichrichter: 100 wie zuvor durch die Kondensatoren 56 und 57 in der Rückwärtslichtung vorgespannt. Die Induktivität 55 lädt den Kondensator 56 wie zuvor auf eine hohe Spannung auf. Die Spannung am Kondensator 56 bleibt erhalten, bis der Schalter S 70 geschlossen wird, woraufhin sie sich über die Primärwicklung 58 des Transformators 60 entlädt, um einen Funken an der Funkenstrecke 61 zu erzeugen. Während des Schließens des Schalters 70, wodurch der gesteuerte Gleichrichter 104 abgeschaltet wird, ist die Induktivität 109 bestrebt, den Stromfluß aufrechtzuerhalten. Wegen dieser gespeicherten Energie und auf Grund der Batteriespannung E_b werden die Kondensatoren 56 und 57 auf eine Spannung von etwa 2 E_b oder darüber aufgeladen. Diese höheren Spannungen ermöglichen es den Kondensatoren 56 und 57, den Gleichrichter im geeigneten Zeitpunkt in stärkerem Maß in der Rückwärtsrichtung vorzuspannen. Da die Kondensatoren 56 und 57 auf eine E_b überschreitende Spannung aufgeladen

ao werden, würde die überschüssige Ladung abfließen, wenn die Diode 108 nicht vorhanden wäre.

Es ist möglich, Schaltungen ähnlich denjenigen nach F i g. 5 und 6 zu betreiben, ohne von der bezüglich des gesteuerten Gleichrichters 104 beschriebenen Kurzschlußwirkung in der Rückwärtsrichtung Gebrauch zu machen. Fig. 10 zeigt z. B. eine Schaltung mit einem gesteuerten Gleichrichter 120, der im wesentlichen die gleicheRückwärtsstromcharakteristik besitzt wie der an Hand von F i g. 3 beschriebene gesteuerte Gleichrichter 100. Jedoch sind die Vorwärtsstromcharakteristiken des Gleichrichters 120 im wesentlichen die gleichen wie diejenigen des Gleichrichters 104 in F i g. 8 und 9, die an Hand von Fi g. 4 erläutert wurden. In einem solchen Fall wird der gesteuerte Gleichrichter 120 durch eine Diode 124 derart überbrückt, daß ein Strom in der Rückwärtsrichtung fließt, wenn sich der Kondensator 56 über den Transformator 60 entlädt, um an der Funkenstrecke 61 einen Funken zu erzeugen. Die Diode 124 leitet nur in einer Richtung und beeinflußt die Arbeitsweise der Schaltung im übrigen nicht.

Gemäß den in F i g. 3 und 4 gezeigten Charakteristiken der beiden gesteuerten Gleichrichter kann man das Zusammenwirken zwischen zwei solchen Gleichrichtern in weiteren neuartigen Schaltungen ausnutzen, wie sie in Fig. 11 bis 14 dargestellt sind. Fig. 11 zeigt z. B. eine Schaltung, bei der das Prinzip der Induktionsspule benutzt wird, um an einer Funkenstrecke einen Funken zu erzeugen. Gemäß F i g. 11 arbeitet ein gesteuerter Gleichrichter 136 mit einem Schalter 148 zusammen, um zum Aus- und Einschalten eines gesteuerten Gleichrichters 140 beizutragen. Gemäß Fig. 11 ist eine Reihenschaltung vorgesehen, die einen Widerstand 131 umfaßt, welcher zwischen der positiven Klemme 149 einer Gleichspannungsquelle und dem P-Emitter 137 des gesteuerten Gleichrichters 136 liegt; der N-Emitter 138 dieses Gleichrichters ist mit einer Erdleitung 150 verbunden; die den Widerstand 131 und den Gleichrichter 136 umfassende Reihenschaltung ist durch einen Widerstand 130 überbrückt, der zwischen der positiven Klemme 149 und dem geerdeten Schalter 148 liegt; die Sperrleitung 139 des Gleichrichters 136 ist durch den Schalter 148 ständig mit der Erdleitung

150 verbunden. Ferner ist eine Reihenschaltung in der Weise vorgesehen, daß die Primärwicklung 144 der Induktionsspule 147 mit der positiven Klemme 149 verbunden ist, während das andere Ende der Primär-

wicklung an den Widerstand 132 angeschlossen ist, dessen anderes Ende mit dem P-Emitter 141 des gesteuerten Gleichrichters 140 verbunden ist; der N-Emitter 142 ist an die Erdleitung ISO angeschlossen. Der Kondensator 134 liegt zwischen dem P-Emitter 137 des Gleichrichters 136 und dem P-Emitter 141 des Gleichrichters 140; der Kondensator 135 liegt zwischen dem P-Emitter 137 des Gleichrichters 136 und der Sperrleitung 143 des Gleichrichters 140, während die Sperrleitung 143 über den Widerstand 133 mit der Erdleitung 150 verbunden ist.

Wenn man die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 11 betrachtet, ist es zweckmäßig anzunehmen, daß sich die gesteuerten Gleichrichter 136 und 140 anfangs im ausgeschalteten Zustand befinden und der Schalter 148 geschlossen ist. Beim Anlegen der positiven Gleichspannung ah die Klemme 149 fließt ein Strom sowohl über den Widerstand 130 zur Erdleitung 150 als auch nacheinander durch den Widerstand 131, den Kondensator 135 und den Widerstand 133 zur Erdleitung 150. Zwischen der Sperrleitung 143 und dem N-Emitter 142 des Gleichrichters 140 wird wegen des durch den Widerstand 133 fließenden Stroms eine positive Vorspannung angelegt. Die Charakteristiken des gesteuerten Gleichrichters 140 entsprechen der an Hand von F i g. 3 gegebenen Beschreibung, so daß der Gleichrichter 140 zündet und in den eingeschalteten Zustand übergeht, wenn ein Strom von der Sperrleitung 143 zum N-Emitter 142 fließt. Kurz nach dem Übergehen des Gleichrichters 140 in den eingeschalteten Zustand wird der Kondensator 135 geladen, und es fließt kein Strom mehr durch den Widerstand 133, so daß die Sperrleitung 143 wieder auf das Erdpotential zurückgeführt wird, wobei jedoch keine Beeinflussung der Leitfähigkeit des Gleichrichters 140 erfolgt. Wenn der Gleichrichter 140 zu leiten beginnt, fällt die Spannung am P-Emitter 141 von E_h auf etwa 1 Volt oberhalb des Erdpotentials, so daß sich der Kondensator 134 infolge des fließenden Stroms auflädt. Ein stetiger Strom fließt jetzt nacheinander durch die Primärwicklung 144 der Induktionsspule 147, den Widerstand 132 und den gesteuerten Gleichrichter 140, wodurch Energie in der Primärwicklung der Induktionsspule gespeichert wird. Wiederum wird der stetige Zustand aufrechterhalten, bis der Schalter 148 geöffnet wird.

Beim Öffnen des Schalters 148 fließt ein Strom nacheinander durch den Widerstand 130, die Sperrleitung 139 und den N-Emitter 138 zur Erdleitung 150. Die Kondensatoren 134 und 135 bewirken eine Rückwärtsspannung des Gleichrichters 140 in der an Hand von F i g. 8 beschriebenen Weise, um zum Abschalten dieses Gleichrichters beizutragen. Hierbei werden die Kondensatoren 134 und 135 entladen. Die in der Primärwicklung der Induktionsspule gespeicherte Energie wird bestrebt sein, den auf das zusammenbrechende Feld zurückzuführenden Stromfluß aufrechtzuerhalten.

Infolgedessen wird in der Sekundärwicklung der Induktionsspule 147 eine hohe Spannung induziert, so daß an der Funkenstrecke 146 ein Funke erzeugt wird. Wegen des Zusammenbrechens des Feldes in der Primärwicklung 144 und wegen der gewählten Werte der Induktivität und der Kapazität werden kurzzeitig Schwingungen in dem Kreis erzeugt, der die Primärwicklung 144 der Induktionsspule, den Widerstand 132 und den Kondensator 134 umfaßt. Diese Schwingungen sind von sehr kurzer Dauer und klingen vor dem Beginn des nächsten Arbeitsspiels ab. Sobald ein Funke an der Funkenstrecke 146 erzeugt worden ist, verbleibt die Schaltung im stetigen Zustand, bis der Schalter 148 wieder geschlossen wird. Beim Schließen des Schalters 148 schaltet der gesteuerte Gleichrichter 136 ab, die Kondensatoren 134 und 135 werden aufgeladen, und das Arbeitsspiel

ίο beginnt von neuem.

Aus Fi g. 11 ist ersichtlich, daß die Kondensatoren 134 und 135 während ihrer Ladeperiode niemals auf eine Spannung aufgeladen werden können, die die Spannung E_b überschreitet. Diese Kondensatoren haben die Aufgabe, zum Abschalten des gesteuerten Gleichrichters 140 dadurch beizutragen, daß sie die verschiedenen Zonen des Gleichrichters in der Rückwärtsrichtung vorspannen und die überschüssigen Stromträger abziehen. In vielen Fällen könnte es er-

ao wünscht sein, den gesteuerten Gleichrichter 140 mit einer höheren Spannung in der Rückwärtsrichtung vorzuspannen, d. h. mit einer die Batteriespannung E_b überschreitenden Spannung. Zu diesem Zweck dient die in Fi g. 12 gezeigte Schaltung, die ebenso arbeitet wie die Schaltung nach Fig. 11, jedoch mit der Ausnahme, daß in dem Belastungsstromkreis des gesteuerten Gleichrichters 136 zusätzlich eine Induktivität 151 und eine Diode 152 vorgesehen sind. Während der Zeit, während welcher der gesteuerte Gleichrichter 136 leitet, wird Energie in der Induktivität 151 gespeichert. Wenn der Schalter 148 geschlossen wird, wodurch der Gleichrichter 136 abgeschaltet wird, ist die Induktivität 151 bestrebt, den Stromfluß aufrechtzuerhalten. Hierbei werden die Kondensatoren 134 und 135 auf eine Spannung aufgeladen, die höher ist als die durch die Batteriespannung E_b repräsentierte. Die Diode 152 verhindert das Abfließen dieser höheren Spannung in der Rückwärtsrichtung. Wenn der Schalter 148 wieder geöffnet wird, steht an den Kondensatoren 134 und 135 eine viel höhere Spannung zur Verfügung, um den gesteuerten Gleichrichter 140 abzuschalten. Dies bedeutet, daß die Schaltung nach Fig. 12 bei einem Zündsystem für 12 Volt besser arbeiten würde als die Schaltung nach Fig. 11.

Ein Merkmal der Arbeitsweise der Schaltung nach Fi g. 12 besteht darin, daß wirksame Maßnahmen getroffen sind, um den gesteuerten Gleichrichter 140 aus einem Zustand abzuschalten, in dem er einen starken Strom durchläßt. Für den Fachmann liegt es auf der Hand, daß es sehr schwierig ist, einen gesteuerten Gleichrichter abzuschalten, wenn der Leitfähigkeitsstrom des Gleichrichters den Wert des Haltestroms erheblich überschritten hat. Dies ist bei der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 12 der Fall, wobei der typische Wert des Haltestroms des Gleichrichters 140 einige wenige Milliampere beträgt, während der Gleichrichter im leitfähigen Zustand einen Strom von über 1 Ampere durchläßt. Hieraus ergibt sich die Wichtigkeit der Wirkung der Kondensatoren 134 und 135. Mit anderen Worten, während des Vorspannens in der Rückwärtsrichtung treiben die Kondensatoren 134 und 135 kurzzeitig starke Ströme in der entgegengesetzten Richtung zum Leitfähigkeitsstrom durch den gesteuerten Gleichrichter, wodurch der Leitfähigkeitsstrom bis unterhalb des Wertes des Haltestroms herabgesetzt wird, um den Gleichrichter abzuschalten.

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Fig. 13 zeigt eine Schaltung, die wiederum derjenigen nach F i g. 1 ähnelt, wobei jedoch der gesteu- - erte Gleichrichter 136 durch einen Transistor 209 ersetzt ist, der nur imstande zu sein braucht, dem Stromfluß durch den Widerstand 201 und dem Entladestrom des Kondensators 207 standzuhalten.

In vielen Fällen besitzt die Zündspule einer Zündanlage von bekannter Konstruktion eine Primärwicklung mit einer verhältnismäßig hohen Induktivität, und das Windungsverhältnis zwischen der Sekundärwicklung und der Primärwicklung ist verhältnismäßig niedrig.

Zwar sind die Schaltungen nach Fig. 11 bis 13 auch in Verbindung mit den üblichen Zündspulen von Kraftfahrzeugen betriebsfähig, doch arbeiten diese Schaltungen besser, und sie liefern einen heißeren Funken an der Funkenstrecke 146 bzw. 206, wenn die gebräuchliche Spule durch eine Spule ersetzt wird, bei der die Induktivität der Primärwicklung kleiner ist und bei der das Windungsverhältnis einen größeren Wert aufweist. Für den Fall, daß die übliche Zündspule des Kraftfahrzeugs nicht durch eine andere ersetzt wird, zeigt F i g. 14 eine Schaltung, bei der zusätzliche Schaltungselemente durch ihre aufeinander abgestimmte Wirkung gewährleisten, daß an der Funkenstrecke 260 der Funke mit der gewünschten hohen Energie erzeugt wird. Die gewöhnliche Zündspule mit der verhältnismäßig hohen Induktivität der Primärwicklung beeinträchtigt die Wirkungsweise der Schaltungen nach Fig. 11 bis 13 insofern, als die Zeitkonstante der Primärwicklung 144 und des Kondensators 134 unerwünscht lang ist. Dies bedeutet, daß der in der Sekundärwicklung der Induktionsspule 147 erzeugte Spannungsimpuls nicht so kräftig ist, wie es der Fall wäre, wenn die Schwingungen in die Primärwicklung 144 und dem Kondensator 134 während einer kürzeren Zeit andauerten. Da man die Kapazität des Kondensators 134 nach Fig. 11 und 12 nicht wesentlich verkleinern kann, ohne die erwünschte Wirkungsweise zu beeinträchtigen, muß man nach einem anderen Verfahren vorgehen. Wenn man eine höhere Spannung anwendet, um den gesteuerten Gleichrichter 140 abzuschalten, kann man erreichen, daß dieser Gleichrichter schneller abgeschaltet wird, so daß auch das Feld in der Induktionswicklung 147 schneller zusammenbricht und in der Sekundärwicklung 145 eine höhere Spannung erzeugt wird. Fig. 14 zeigt nun eine Schaltung mit zusätzlichen Schaltungselementen, bei der die gewünschte Wirkung erzielt wird.

Die Schaltung nach Fig. 14 enthält zusätzlich zu den in Fig. 11 gezeigten Schaltungselementen vier Widerstände, einen Kondensator, eine Diode und einen gesteuerten Gleichrichter. Ein Kondensator 262 und ein gesteuerter Gleichrichter 273 sind zwischen dem P-Emitter 266 des gesteuerten Gleichrichters 265 und dem Kondensator 263 in Reihe geschaltet. Die Diode 276 ist gemäß Fig. 14 mit der gezeigten Polung zwischen dem P-Emitter 275 des Gleichrichters 273 und der Erdleitung 278 angeordnet. Ein zusätzlicher Widerstand 256 liegt zwischen dem N-Emitter 274 des gesteuerten Gleichrichters 273 und der Erdleitung 278. Der ursprüngliche Widerstand 130 nach Fig. 11 ist jetzt gemäß Fig. 14 durch zwei Widerstände 250 und 251 ersetzt, und ein weiterer Widerstand 253 ist an die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 250 und 251 angeschlossen und mit der Sperrleitung 280 des gesteuerten Gleichrichters 273 verbunden. Die Arbeitsweise der Schaltung nach F i g. 14 ähnelt weitgehend derjenigen der Schaltung nach Fig. 11.

Nimmt man an, daß der Schalter 279 geschlossen ist, wenn die Batteriespannung anfänglich an die Klemme 277 angelegt wird, und wenn man eine Batteriespannung von 12 Volt .annimmt, fließt der Strom über die Widerstände 250 und 251 zur Erdleitung. Da der Schalter 279 geschlossen ist, ist die

ίο Sperrleitung 267 des Gleichrichters 265 geerdet, so daß die Vorrichtung im nichtleitenden Zustand gehalten wird. Da der Schalter 279 geschlossen ist, wird hierdurch auch verhindert, daß der Strom durch den Widerstand 253 und die Sperrleitung 280 des gesteuerten Gleichrichters 273 fließt. Dies wiederum verhindert, daß der Gleichrichter 273 den Strom durchläßt. Während der Schalter 279 geschlossen ist, besteht ein weiterer Leitungsweg von der Klemme 277 aus über den Widerstand 252, den Kondensator 262 und den Widerstand 256 zur Erdleitung 278. Wenn dieser Strom fließt, lädt sich der Kondensator 262 annähernd auf die Batteriespannung auf. Ferner fließt ein Strom von der Klemme 277 über den Widerstand 252, den Kondensator 264 und den Widerstand 257 zur Erdleitung 278. Ein Teil des Stroms fließt durch die Sperrleitung 271 des gesteuerten Gleichrichters 269 zur Erdleitung, wodurch diese Vorrichtung eingeschaltet wird. Beim Einschalten des Gleichrichters 269 entsteht ein weiterer Leitungsweg von der Klemme 277 über den Widerstand 254, den Kondensator 263 und den gesteuerten Gleichrichter 269 zur Erdleitung 278. Nachdem der stetige Zustand erreicht ist, werden alle drei Kondensatoren 262, 263 und 264 annähernd auf die Batteriespannung aufgeladen. Die Schaltung verbleibt in diesem Zustand bis zum Öffnen des Schalters 279. Beim Öffnen dieses Schalters fließt ein Strom von der Klemme 277 über den Widerstand 250, den Widerstand 251 und die Sperrleitung 267 des Gleichrichters 265 zur Erdleitung 278, um diese Vorrichtung einzuschalten. Die Spannung an der Klemme 266 geht annähernd auf 1 Volt oberhalb des Erdpotentials zurück. Gleichzeitig fließt ein ausreichender Strom durch die Sperrleitung 280 des Gleichrichters 273, um diesen Gleichrichter einzuschalten.

Sobald der Gleichrichter 273 eingeschaltet ist, besteht ein Spannungsabfall von weniger als 1 Volt zwischen den Klemmen 274 und 275. Da der Gleichrichter 265 leitfähig ist, geht die Spannung des P-Emitters 266 vom Wert der Batteriespannung auf etwa 1 Volt oberhalb des Erdpotentials zurück. In diesem Zeitpunkt bewirkt die Spannung an den Kondensatoren 262 und 263, daß die Spannung des P-Emitters 270 des Gleichrichters 269 auf etwa 23 Volt unterhalb des Erdpotentials herabgesetzt wird. Die Spannung am Kondensator 264 ist derart, daß das Potential der Sperrleitung 271 des gesteuerten Gleichrichters 269 auf etwa 11 Volt unterhalb des Erdpotentials gesenkt wird. Diese hohe Rückwärtsvorspannung am P-Emitter und N-Emitter sowie an der Sperrleitung und dem N-Emitter des Gleichrichters 269 trägt dazu bei, diese Vorrichtung schnell abzuschalten. Wegen der hohen Rückwärtsvorspannung am P-Emitter und N-Emitter des Gleichrichters 269 bricht das Feld in der Induktionsspule 261 schnell zusammen, so daß eine sehr hohe Spannung in der Sekundärwicklung 259 induziert und der erforderliche Funke an der Funkenstrecke 260 erzeugt wird.

Während das Feld in der Induktionswicklung 261 zusammenbricht, besteht eine gedämpfte sinusförmige Spannung an der Klemme 270, die auf die Wirkung des schwingungsfähigen Systems zurückzuführen ist, welches die Primärwicklung 258 der Induktionsspule, den Widerstand 255 und den Kondensator 263 umfaßt. Da die sinusförmige Schwingung in dem Stromkreis auftritt, der von der Klemme 277 über die Primärwicklung 258, den Widerstand 255, den Kondensator 263 und die Diode 276 zur Erdleitung führt, ermöglicht es die Diode 276 dem Kondensator 263, die Abwärtsschwingung der Schwingung an der Klemme 270 auszunutzen, d. h., der Kondensator 263 lädt sich während der negativen Welle der Schwingung teilweise auf. Die Diode 276 verhindert, daß sich der Kondensator 263 danach während irgendeines positiven Teils einer Schwingung entlädt.

Nachdem das Feld in der Induktionsspule 261 vollständig zusammengebrochen ist, ist somit der Kondensator 263 vor dem Beginn des nächsten Arbeitsspiels teilweise aufgeladen. Diese Wirkung erhöht die Wiederholungsgeschwindigkeit, mit der die Schaltung nach Fig. 14 arbeiten kann. Nachdem das Feld in der Spule 261 vollständig zusammengebrochen ist, verbleibt die Schaltung in einem Gleichgewichtszustand, bis der Schalter 279 geöffnet wird, so daß ein neues Arbeitsspiel beginnt.

Ein Vorteil der Schaltung nach Fig. 14 liegt in der Tatsache, daß zum Ausgleichen der verhältnismäßig hohen Induktivität der Primärwicklung der üblichen Zündspule eines Kraftfahrzeugs eine zusätzliche Spannung, die zum Abschalten des gesteuerten Gleichrichters 269 beiträgt, auf schnellere Weise mit Hilfe des zusätzlichen Kondensators 262 erzeugt wird, der mit dem Kondensator 263 über den gesteuerten Gleichrichter 273 verbunden ist. Außerdem ermöglicht es die Diode 276 dem Kondensator 263, sich während des Abwärtsschwingens der sinusförmigen Spannung an der Klemme 270 teilweise aufzuladen. Auf diese Weise wird der Funke an der Funkenstrecke 260 so weit verstärkt, daß er mit dem Funken vergleichbar ist, der an der Funkenstrecke 146 der Schaltung nach Fig. 11 erzielt wird.

Die Erfindung wurde an mehreren speziellen Ausführungsbeispielen erläutert, doch sei bemerkt, daß sich die Erfindung nicht auf die beschriebenen Schaltungen beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere Anwendungsmöglichkeiten und Abänderungen. Beispielsweise kann man bei manchen Ausbildungsformen vorteilhaft einen mechanischen Schalter benutzen, um den elektrischen Leitungsweg über die Zündspule bzw. den Transformator abwechselnd zu schließen und zu öffnen. Ferner könnte man bei anderen Ausbildungsformen Transistoren auf die verschiedenste Weise benutzen, um die gewünschten Schaltvorgänge durchzuführen. Bei weiteren Ausbildungsformen könnte man andersartige Übertragerelemente verwenden, z. B. Gasentladungslampen, um Lichtblitze von hoher Energie zu erzeugen.

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Claims

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Erzeugung periodisch wiederkehrender steller Impulse hoher Spannung aus einer Gleichstromquelle niederer Spannung mit einem als Schalter wirkenden Halbleiterelement, einer Induktionsspule, einem Transformator und einem Kondensator, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule (55), der Transformator (60) und ein als Schalt- bzw. Thyratron-Transistor ausgebildeter Schalter (62; 80; 90; 100) zur Energiespeicherung während bestimmter Zeitintervalle, in denen ein Strom in der Induktionsspule fließt, in Reihe zur Gleichstromquelle liegen, daß weiterhin der Kondensator (56) mit der Induktionsspule (55) zur Übertragung der in der Spule gespeicherten Energie auf den Kondensator und Aufladung des Kondensators auf eine höhere Spannung als die der Gleichstromquelle während anderer Zeitintervalle verbunden ist und daß schließlich der Kondensator (56) zusätzlich noch mit dem Transformator (60) zur schnellen Entladung des Kondensators über den Transformator und damit zur Induktion steiler Impulse hoher Spannung im Transformator während wiederum anderer Zeitintervalle in Verbindung steht.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktionsspule (55) eine Diode (54) vorgeschaltet ist und der Kondensator (56) parallel zum Transformator (60) und zum Schalttransistor (62; 80; 90; 100) liegt.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (56) mit einer in Reihe geschalteten Diode (85) oder einem Schalttransistor (104) zum Transformator (60) und dem Schalttransistor (80) oder (100) parallel liegt, wobei der Kondensator mit einem in Reihe geschalteten Widerstand (51) bzw. (53) zur Induktionsspule (55) und zur Diode (54) parallel liegt.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (56) mit einer in Reihe geschalteten Induktionsspule (109) und einer in Reihe geschalteten Diode (108) zur Induktionsspule (55) und der Diode (54) parallel liegt.

5. Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wechseln des Schaltzustandes des Transistors (80; 100) der Kondensator (56) mit einem in Reihe geschalteten Kondensator (57) an der Steuerelektrode (83; 101) des Schalttransistors (80; 100) liegt, wobei die Steuerelektrode über einen Widerstand (53) an einem Pol der Spannungsquelle liegt.

6. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (147) unmittelbar mit der Gleichstromquelle verbunden ist und der Kondensator (134) mit einem in Reihe geschalteten Schalttransistor (136) parallel zum Schalttransistor (140) liegt, wobei dieser und der Kondensator (134) in Reihe mit dem Transformator geschaltet sind.

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (134) mit einem in Reihe geschalteten Widerstand (131) zum Transformator (147) parallel liegt.

8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Widerstand (131) noch zusätzlich eine Diode (152) und eine Induktionsspule (151) in Reihe geschaltet sind.

9. Schaltung nach Anspruchs oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wechseln des Schaltzustandes des Transistors (140) der Kondensator (134) mit einem in Reihe geschalteten Kondensator (135) an der Steuerelektrode (143) des Schalttransistors (140) liegt, wobei die Steuer-

elektrode über einen Widerstand (133) an einen Pol der Spannungsquelle gelegt ist.

10. Schaltung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (60 bzw. 147) mit seiner Primärwicklung in der Schaltung liegt, während seine Sekundärwicklung an eine Funkenstrecke angeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 623 439; »Elektronik« 1957, H. 6, S. 183; »Electronics«, August 1953, S. 173; »Proc. of the IRE«, Juni 1958, S. 1229 bis 1235, insbesondere S. 1231.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

709 548/341 3.67 Bundesdruckerei Berlin