DE1244238B

DE1244238B - Saw tooth generator synchronized with an alternating voltage

Info

Publication number: DE1244238B
Application number: DEB85789A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Edgar Kuhn
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1966-02-12
Filing date: 1966-02-12
Publication date: 1967-07-13
Also published as: JPS471504B1

Description

Mit einer Wechselspannung synchronisierter Sägezahngenerator Die Erfindung betrifft einen mit einer Wechselspannung synchronisierten Sägezahngenerator, bei dem ein Kondensator über einen Ladewiderstand periodisch aufgeladen und über ein Schaltglied entladen wird.Sawtooth generator synchronized with an alternating voltage. The invention relates to a sawtooth generator synchronized with an alternating voltage which a capacitor is periodically charged via a charging resistor and via a Switching element is discharged.

Derartige Sägezahngeneratoren werden vielfach zum Steuern von steuerbaren Halbleitergleichrichtern verwendet und enthalten häufig als Schaltglied einen Zweibasistransistor. Ein Nachteil dieser bekannten Sägezahngeneratoren ist die Notwendigkeit, ein spezielles Schaltelement, nämlich den Zweibasistransistor zu verwenden. Wird z. B. ein solcher Sägezahngenerator für den Lichtmaschinenregler eines Kraftfahrzeugs verwendet, so können sich bei Reparaturen oft Schwierigkeiten ergeben, da ein Zweibasistransistor schwieriger zu beschaffen ist als ein gewöhnlicher Transistor.Such sawtooth generators are often used to control controllable Semiconductor rectifiers are used and often contain a two-base transistor as a switching element. A disadvantage of these known sawtooth generators is the need for a special one Switching element, namely to use the two-base transistor. Is z. B. such Sawtooth generator used for the alternator regulator of a motor vehicle, see above repairs can often result in difficulties, as a two-base transistor is more difficult to obtain than an ordinary transistor.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Sägezahngenerateren zu vermeiden und insbesondere einen Sägezahngenerator zu schaffen, der ohne spezielle Schaltglieder auskommt und einfach im Aufbau ist.It is therefore the object of the invention to overcome the disadvantages of the known To avoid sawtooth generators and in particular to create a sawtooth generator, which manages without special switching elements and is simple in structure.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem eingangs genannten Sägezahngenerator dadurch erreicht, daß der Kondensator über den Ladewiderstand mit der Wechselspannungsquelle verbunden ist und daß parallel zum Kondensator die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors liegt, dessen Basis, vorzugsweise über einen Spannungsteiler, ebenfalls an die Spannungsquelle angeschlossen ist. Durch diese Schaltung wird in geschickter Weise das periodische Ansteigen und Abfallen einer Wechselspannung ausgenutzt. Da nur eine Halbwelle der Wechselspannung benötigt wird, ist es meist zweckmäßig, als Wechselspannungsquelle den Ausgang eines Gleichrichters zu benutzen, der eine pulsierende Gleichspannung liefert.According to the invention, this is the case with a sawtooth generator mentioned at the outset achieved in that the capacitor via the charging resistor to the AC voltage source is connected and that the emitter-collector path of a parallel to the capacitor Transistor is, whose base, preferably via a voltage divider, also is connected to the voltage source. This circuit makes in smarter Way exploited the periodic rise and fall of an alternating voltage. There only a half-wave of the alternating voltage is required, it is usually useful as AC voltage source to use the output of a rectifier, which is a pulsating DC voltage supplies.

In vielen Fällen ist-es erwünscht, eine lange Anstie-szeit und eine kurze Entladezeit der Sägezahnspannung zu erreichen. Dies erreicht man nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch, daß ein mehrphasiges, insbesondere dreiphasiges System, von dessen Ausgangsspannung zwei aufeinanderfolgende Phasen gleichgerichtet werden, als Wechselspannungsquelle dient. Ein solches dreiphasiges System ist z. B. bei den in Kraftfahrzeugen häufig verwendeten Drehstromcreneratoren vorhanden.In many cases it is desirable to have a long rise time and a to achieve a short discharge time of the sawtooth voltage. This can be achieved after a Another feature of the invention in that a multi-phase, in particular three-phase System whose output voltage rectifies two successive phases is used as an alternating voltage source. Such a three-phase system is e.g. B. present in the three-phase generators often used in motor vehicles.

Wenn die so erzeugte Sägezahnspannung für eine Phasenanschnittsteuerungr von steuerbaren Gleichrichtern verwendet werden soll, ist es auch sehr vorteilhaft, wenn der Anstieg in denienigen Zeiträumen steiler ist, in denen die Gleichridliter gewöhnlich gezündet werden, da dann die Zündzeitpunkte von Spannungsschwankungen weniger abhängig werden. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Sägezahngenerator deshalb so ausgebildet, daß parallel zum Ladewiderstand ein zweiter Widerstand in Serie mit einem phasenabhängigen Schalter angeordnet ist, der leitend wird, wenn die Spannung einer der beiden Phasen einen bestimmten Prozentsatz der Höhe der ihr zeitlich vorausgehenden Phasenspannung erreicht hat. Der phasenabhängige Schalter ist dabei mit Vorteil ein Transistor, dessen eine Steuerelektrode an die gleichgerichtete Spannung und dessen andere Steuerelektrode an die zeitlich vorausgehende der beiden Phasenspannungen angesdhIossen ist.If the sawtooth voltage generated in this way is to be used for phase control of controllable rectifiers, it is also very advantageous if the rise is steeper in those periods of time in which the DC liters are usually ignited, since the ignition times are then less dependent on voltage fluctuations. According to a further feature of the invention, the sawtooth generator is therefore designed so that a second resistor is arranged in series with a phase-dependent switch parallel to the charging resistor, which becomes conductive when the voltage of one of the two phases is a certain percentage of the level of the phase voltage preceding it has reached. The phase-dependent switch is advantageously a transistor, one control electrode of which is connected to the rectified voltage and the other control electrode of which is connected to the temporally preceding of the two phase voltages.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung erg .,eben sidh aus den in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt F ig. 1 die Schaltung eines erfindungsgemäßen Sägezahngenerators, F i g. 2 ein Schaubild zum Erläutern der Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 1, F i g. 3 eine Schaltung entsprechend F i g. 1, bei der jedoch der Anstieg der Sägezahnspannung in einem Teilbereich schneller erfolgt, F i g. 4 und 5 Schaubilder zum Erläutern der Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 3. Further details and advantageous developments of the invention add., Just sidh from the embodiments shown in the drawing tion. It shows fig. 1 shows the circuit of a sawtooth generator according to the invention, FIG . FIG. 2 shows a diagram for explaining the mode of operation of the circuit according to FIG . 1, Fig. 3 shows a circuit corresponding to FIG. 1, in which, however, the sawtooth voltage increases more rapidly in a partial area, FIG. 4 and 5 are diagrams for explaining the mode of operation of the circuit according to FIG . 3.

In F i g. 1 ist mit 10 ein Drehstromgenerator, z. B. der Drehstromgenerator ;eines Kraftfahrzeugs, bezeichnet, der drei Phasenwicklungen 11 (Phasen R, S, T) und eine Nebenschluß-Feldwicklung 12 aufweist, weläh letztere aus einer nicht dargestellten Spannungsquelle mit Erregerstrom versorgt wird. Die Phasen S und T sind an einen Gleichrichtersatz 13 angeschlossen, der eine Plusleitung 14 und eine Minusleitung 15 speist. Die Phase R ist über eine Diode 13' mit der Minusleituna 15 verbunden. Die Spannungsform der Spannung ul zwischen den Leitungen 14 und 15 ist in der oberen Reihe von F i cr. 2 dargestellt. Der mit S bezeichnete Teil der Spannungskurve kommt von der PhaseS, der mit T bezeichnete von der Phase T.In Fig. 1 is with 10 a three-phase generator, for. B. the three-phase generator of a motor vehicle, which has three phase windings 11 (phases R, S, T) and a shunt field winding 12, weläh the latter is supplied with excitation current from a voltage source, not shown. The phases S and T are connected to a rectifier set 13 , which feeds a positive line 14 and a negative line 15. The phase R is connected to the negative conductor 15 via a diode 13 ' . The waveform of the voltage ul between lines 14 and 15 is shown in the top row of Fig. 2. The part of the voltage curve marked with S comes from phase S, the part marked with T comes from phase T.

Ein Kondensator 16 ist mit seinem einen Belag an die Nfinusleitung 15, mit seinem anderen Belag an den Emitter eines p-n-p-Transistors 18 und über einen Ladewiderstand 17 an die Plusleitung 14 angeschlossen. Der Emitter ist über einen Widerstand 19 mit einem Anschluß 20 verbunden, an dem gegenüber der Minusleitung 15 eine mit der Frequenz des Generators 10 synchronisierte Sägezahnspannung u., abgenommen werden kann, deren Form in F i g. 2 in der unteren Zeile dargestellt ist. Der Kollektor des Transistors 18 ist über einen Kollektorwiderstand 23 mit der Minusleitung 15 verbunden, während die Basis dieses Transistors über eine Diode 24, die als Schutz gegen überspannung dient, an den Abgriff eines aus zwei Widerständen 25, 26 bestehenden Spannungsteilers angeschlossen ist, der an den Leitungen 14 und 15 liegt.One layer of a capacitor 16 is connected to the Nfinus line 15, with its other layer to the emitter of a pnp transistor 18 and via a charging resistor 17 to the positive line 14. The emitter is connected via a resistor 19 to a terminal 20, to which over the negative line 15 synchronized with the frequency of the sawtooth generator 10 u., Can be removed, the form g i in F. 2 is shown in the bottom line. The collector of the transistor 18 is connected to the negative line 15 via a collector resistor 23 , while the base of this transistor is connected via a diode 24, which serves as protection against overvoltage, to the tap of a voltage divider consisting of two resistors 25, 26 , which is connected to the lines 14 and 15 is located.

Die Anordnung nach F i g. 1 arbeitet wie folgt- Ab dem Zeitpunkt, in dem die Spannung ul von dem Wert Null auf einen posiiiY'-en Wert anzusteigen beginnt, fließt auch ein Ladestrom über den Ladewiderstand 17 in den Kondensator 16 und lädt diesen auf, wobei die Kondensatorspannung, wie in F i g. 2 in der -unteren Reihe dargestellt, zunimmt. Der Transistor 18 bleibt dabei zunächst gesperrt, -da sein Emitter, der an der Spannung des Kondensators 16 liegt, ein negativeres Potential hat als seine Basis, die am Ab--griff des Spannungstellers 25, 26 liegt.The arrangement according to FIG. 1 works as follows - From the point in time at which the voltage ul begins to rise from the value zero to a positive value, a charging current also flows through the charging resistor 17 into the capacitor 16 and charges it, the capacitor voltage such as in Fig. 2 shown in the bottom row increases. The transistor 18 initially remains blocked because its emitter, which is connected to the voltage of the capacitor 16 , has a more negative potential than its base, which is connected to the tap of the voltage regulator 25, 26 .

Hat nun die Spannung u, einen positiven Zyklus ,durchlaufen und nimmt wieder ab (absteigender Ast des mit T bezeichneten Kurvenstücks), so kommt ein Zeitpunkt, in dein die Basis des Transistors 1L8 negar tiver wird als dessen Emitter, der die inzwischen höher gewordene Spannung am Kondensator 16 'hat. In diesem Augenblick beäinnt der Transistor 18 zu leiten, und der Kondensator 16 wirdentladen, wobei der Entladevorgang dadurch unterstützt wird, daß die Spannung an der Basis infolge des Abnehmens von ul weiterhin negativer wird. Der Kondensator Iß kann sich also vollständig entladen, und wenn die Spannung ul wieder positiv wird, kann der nächste Sägezahnzyklus beginnen. Die Entladezeit hängt im wesentlichen von der Größe des Kollektorwiderstandes 23 ab, der als Entladewiderstand dient.If the voltage u has now passed through a positive cycle and then decreases again (descending branch of the curve section marked T), there comes a point in time when the base of the transistor 1L8 becomes more negative than its emitter, the voltage that has meanwhile become higher at the capacitor 16 '. At this moment transistor 18 begins to conduct and capacitor 16 is discharged, the discharge process being assisted by the fact that the voltage at the base continues to become more negative as a result of the decrease in µl. The capacitor Iß can thus discharge completely, and when the voltage ul becomes positive again, the next sawtooth cycle can begin. The discharge time depends essentially on the size of the collector resistor 23 , which serves as a discharge resistor.

In manchen Fällen ist es erwünscht, eine Sägezähnspannung zu erhalten, die in gewissen Bereichen eine stärkere Steigung aufweist, um z. B. bei einer Phasenanschnittsteuerung einen definierten Zündzeitpunkt zu erhalten. Hier ist eine Schaltung nach F! g. 3 besonders geeignet, die für mehrphasige Spannungsquellen geeignet ist. Die Schaltuncr nach F i g. 3 ist ähnlich aufgebaut wie diejenige nach F i g. 1, ähnliche oder gleiche Teile wer-den deshalb mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben. Parallel zum Ladewiderstand 17 ist hier ein zweiter Widerstand 28 in Serie mit der Emitter-Kollektor-Strecke eines p-n-p-Transistors 29 angeordnet, welch letzterer als phasenabhängiger Schalter dient. Der Emitter dieses Transistors ist an die Plus# leitung 14 an gesehlossen, während sein Kollektor über den zweiten Widerstand 28 und eine mit diesem in Serie geschaltete Diode 30 an den Emitter des Transistors 18 angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 29 ist über einen Widerstand 31 mit der Phase S des Generators 10 direkt verbunden. Die Anordnung nach F i g. 3 arbeitet wie folgt- Es sei angenommen, daß der Kondensator 16 entladen ist und daß die Spannung ul im Zeitpunkt t. anzusteigen beginne. Dann ist zunächst Transistor 29 gesperrt, da die an seinem Emitter liegende, gleichgerichtete Spannung ul nicht positiv gegenüber der an seiner Basis liegenden Phasenspannung S ist. Der Kondensator 16 wird also nur über den Ladewiderstand 17 aufgeladen, und zwar bis zu dem in F i g. 5 mit t, bezeichneten Zeitpunkt. In diesem Zeitpunkt t, wird die Spannung an der Basis des Transistors 29 negativ gegenüber der gleichgerichteten Spannung u, an seinem Emitter, und der Transistor 29 wird leitend, wodurch der zweite Widerstand 28 zum Ladewiderstand 17 parallel geschaltet und dadurch der Ladestrom des Kondensators 16 vergrößert wird. Die in F i g. 5 gestricheit dargestellte Sägezahnspannung u, hat also ab dem Zeitpunkt ti eine stärkere Steigung. # Wenn die Spannung am Kondensator 16 größer wird als die Basisspanuungdes Transistors 18, die am Abgriff des Spannungsteilers 25, 26 abgenommen wird, wird Transi5tor 19 wieder leitend, und Kondensator 1.6 wird entladen.In some cases it is desirable to obtain a sawtooth voltage which has a steeper slope in certain areas in order to e.g. B. to obtain a defined ignition point in a phase control. Here is a circuit to F ! G. 3 particularly suitable, which is suitable for multi-phase voltage sources. The circuit according to FIG. 3 is constructed similarly to that according to FIG. 1, similar or identical parts are therefore provided with the same reference numerals and are not described again. In parallel with the charging resistor 17 , a second resistor 28 is arranged in series with the emitter-collector path of a pnp transistor 29 , the latter serving as a phase-dependent switch. The emitter of this transistor is connected to the positive line 14, while its collector is connected to the emitter of the transistor 18 via the second resistor 28 and a diode 30 connected in series with it. The base of the transistor 29 is connected directly to the phase S of the generator 10 via a resistor 31. The arrangement according to FIG. 3 operates as follows - It is assumed that the capacitor 16 is discharged and that the voltage ul at time t. begin to rise. Then transistor 29 is initially blocked, since the rectified voltage ul located at its emitter is not positive with respect to the phase voltage S located at its base. The capacitor 16 is therefore only charged via the charging resistor 17 , up to the point shown in FIG. 5 with t, designated time. At this point in time t, the voltage at the base of the transistor 29 becomes negative compared to the rectified voltage u at its emitter, and the transistor 29 becomes conductive, whereby the second resistor 28 is connected in parallel to the charging resistor 17 and the charging current of the capacitor 16 is increased will. The in F i g. 5 sawtooth voltage u shown in dashed lines, thus has a steeper slope from time ti. # When the voltage on the capacitor 16 is greater than the base voltage of the transistor 18, which is taken from the tap of the voltage divider 25, 26 , transistor 19 becomes conductive again and capacitor 1.6 is discharged.

Die mit der Schaltung nach F i g. 3 erzeugte Sägezahnspannung bat im Oszillogramm eine Form, wie sie, in F i g. 4 in der unteren Reihe dargestellt ist. Die Steigung der vers-chiedenen Abschnitte kann durch geeignete Wahl des Ladewiderstands 17 und des zweiten Widerstands 28 in der gewünschten Weise bestimmt werden, Va für eine Phasenjnschnittsteuerung der Abschnitt der Sägezahnspannung u., zwischen den Zeitpunkten t, und t. (F i g. 5) besonders wichtig ist, ist es wesentlich, daß dieser Abschnitt steil ist, weil hier der Stromflußwinkel des gesteuerten Gleichrichters klein ist und jeshalb gerade in diesem Abschnitt ein exakter Zündzeitpunkt notwendig ist, um starke Schwankungen der gleichgerichteten Spannung zu vermeidei).The with the circuit according to FIG. 3 sawtooth voltage generated in the oscillogram had a form as shown in FIG. 4 is shown in the bottom row. The slope of the different sections can be determined in the desired manner by suitable selection of the charging resistor 17 and the second resistor 28, Va for a phase intersection control the section of the sawtooth voltage u., Between the times t 1 and t. ( Fig. 5) is particularly important, it is essential that this section is steep, because here the current conduction angle of the controlled rectifier is small and therefore an exact ignition point is necessary in this section in order to avoid strong fluctuations in the rectified voltage ).

Claims

Sponsorship claims: #. A sawtooth generator synchronized with an alternating voltage, in which a capacitor is periodically charged via a charging resistor and discharged via a Sehaltgiied, that is characterized by, that the capacitor (16 ) is connected to the AC voltage source via the charging resistor (17) and that parallel to the capacitor (10) is the emitter-collector path of a transistor (18) whose base is also connected to the voltage source, preferably via a voltage divider (25, 26).

2, sawtooth generator according to claim 1, characterized in that the output of a rectifier (13) which supplies a pulsating direct voltage is used as the alternating voltage source. 3. Sü, -, ezahngenera # tor according to claim 1 or 2, characterized in that a multiphase, in particular three-phase system - three-phase generator (10) -, of the output voltage of which two successive phases (S, T) are rectified, serves as an alternating voltage source. 4. sawtooth generator according to claims 1 and 3, characterized in that parallel to the charging resistor (17) a second resistor (28) is arranged in series with a phase-dependent switch (29) which becomes conductive when the voltage of one of the two phases - Phase T - has reached a certain percentage of the level of the phase voltage (S) preceding it in time. 5. sawtooth generator according to claim 4, characterized in that the phase-dependent switch is designed as a transistor (29) , one control electrode of which is connected to the rectified voltage (ul) and the other control electrode to the preceding voltage (S) of the phase voltages (S, T) is connected.