DE1255787B

DE1255787B - Schaltungsanordnung zur Stromspeisung eines induktiven Gleichstromverbrauchers

Info

Publication number: DE1255787B
Application number: DES93072A
Authority: DE
Inventors: Peter Elsner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1964-09-10
Filing date: 1964-09-10
Publication date: 1967-12-07
Also published as: NL6511791A; GB1058960A; US3439182A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer: .

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

Auslegetag:

Ausgabetag:

H02j

Deutsche Kl.: 21 dl-69

S 93072 VIII b/21 dl
10. September 1964
7. Dezember 1967
27.Juni 1968

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem induktiven Verbraucher einen Strom möglichst kurzer Anstiegszeit und großer Dauer einzuspeisen. Ein induktiver Verbraucher erfordert im Hinblick auf die Anstiegszeit des Stromes eine Quelle möglichst hohen Innenwiderstandes, bei einer einfachen Serienschaltung von Quelle und Verbraucher also eine Quelle möglichst hoher Spannung. In vielen Fällen lassen sich diese hohen Spannungen mit den zur Verfügung stehenden Schaltern, z.B. bei der Verwendung von Transistoren, nicht schalten, insbesondere dann nicht, wenn zwischen Stromquelle und induktivem Verbraucher Gleichstromkopplung verlangt wird. In einer einfachen Serienschaltung ist die kleinstmögliche Zeitkonstante gegeben durch die Induktivität des Verbrauchers, den Strom und die Betriebsspannung, wobei die Betriebsspannung bei Verwendung eines Transistors als elektronischen Schalter durch die maximal zulässige Kollektor-Emitter-Spannung begrenzt wird. Wird der maximal zur Verfügung stehende Kollektorstrom solcher Transistoren nicht voll ausgenutzt, so lassen'sich bei gegebener Induktivität und gegebenem Strom kleinere Zeitskontanten erzielen, wenn man Quelle und Verbraucher durch einen Übertrager koppelt, der den Innenwiderstand der Stromquelle transformiert. Bei endlichen Werten der Verluste im Übertrager und in dem induktiven Verbraucher kann jedoch diese Form der Übertragerkopplung nicht angewendet werden, wenn Gleichstromkopplung gefordert ist. Gleichstromkopplung ist aber andererseits wegen der langen Dauer der Einspeisung eines Stromes zu fordern.

Diese Probleme werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Reihe mit dem induktiven Verbraucher und dem elektronischen Schalter eine Wicklung eines Übertragers und parallel zu der Reihenschaltung dieser Wicklung und dem induktivem Verbraucher eine zweite Wicklung des gleichen Übertragers so geschaltet ist, daß sich die durch den Anstieg des in der zweiten Wicklung fließenden Stromes in der ersten Wicklung induzierte Spannung zu der an der Reihenschaltung aus elektronischem Schalter, erster Übertragerwicklung und induktivem Verbraucher liegenden Betriebsspannung addiert. Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung vereinigt den Vorteil der Übertragerkopplung, nämlich der Transformation des Widerstandes der Quelle mit dem Vorteil der direkten Kopplung, d.h. einer Gleichstromspeisung.

Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip läßt sich aber nicht nur zum Einspeisen eines nur in einer Richtung fließenden Stromes in einen induktiven Verbraucher, sondern auch zum Umschalten der Strom.-Schaltungsanordnung zur Stromspeisung eines
induktiven Gleichstromverbrauchers

Patentiert für:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, München 2, Witteisbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:
Peter Eisner, München

richtung in einem induktiven Verbraucher, wie z. B. einem Schreibkopf eines Magnetschichtspeichers, anwenden.

so Dies wird durch Verwendung von zwei elektronischen Schaltern dadurch erreicht, daß in Reihe mit jedem der beiden elektronischen Schalter sowie dem induktiven Verbraucher je eine erste Wicklung des Übertragers und jeweils parallel zur Reihenschaltung dieser Wicklung und dem induktiven Verbraucher je eine zweite Wicklung des Übertragers so geschaltet ist, daß sich jeweils die durch den Anstieg des in der einen der zweiten Wicklungen fließenden Stromes in der entsprechenden ersten Wicklung induzierte Spannung zu der an der Reihenschaltung aus elektronischem Schalter, erster Übertragerwicklung und induktivem Verbraucher liegenden Betriebsspannung addiert, während sich in dec jeweils anderen ersten Wicklung eine entsprechende Spannung von der an der Reihenschaltung aus dem jeweils anderen elektronischen Schalter, dem induktiven Verbraucher und der anderen ersten Übertragerwicklung liegenden Betriebsspannung subtrahiert.

Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung sowie deren Wirkungsweise werden an Hand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.

Die in F i g. 1 dargestellte Anordnung besteht im wesentlichen aus einem elektronischen Schalter in Form eines Transistors T, einem induktiven Verbraucher L und einem Übertrager Ü, der zwei Wicklungen W₁ und W₂ besitzt. Von diesen beiden Wicklungen ist die Wicklung W₁ in Reihe mit dem Transistor T und dem induktiven Verbraucher L an die Betriebsspannung angeschlossen. Parallel zu der Reihenschaltung aus Transistor T, Übertragerwicklung W₁ und induktivem Verbraucher L liegt die Wicklung W., des Übertragers V.

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Diese Anordnung arbeitet wie folgt: Der Transistor T schaltet die Betriebsspannung und bewirkt über die Wicklung W₁ des Übertragers Ü einen Strom Z₁ in dem induktiven Verbraucher L. Außer dem Strom Z₁ fließt ein zusätzlicher Strom i₂ über die Wicklung W₂ des Übertragers Ü, die entgegengesetzt gepolt ist wie die Wicklung W₁ und erzeugt für die Dauer des Schaltvorganges eine Spannung an der Wicklung W₁, die sich zur Betriebsspannung U addiert. Je nach der Wahl des Übersetzungsverhältnisses WJW₂ kann diese Spannung ein Vielfaches der Betriebsspannung U betragen. Dadurch, daß die Betriebsspannung U nunmehr um die in der Wicklung W₁ induzierte Spannung vergrößert ist, wird der Stromanstieg in dem induktiven Verbraucher L beschleunigt.

Über die bereits erwähnten Schaltelemente hinaus sind bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung noch zwei Widerstände, R₁ und R₂, vorgesehen, die mit dem Übersetzungsverhältnis der Wicklungen W₁ und W_z des Übertragers U so abgestimmt sind, daß die resultierende Erregung des Übertragers Ü im eingeschwungenen Zustand zu Null wird. Damit ist der Übertrager Ü im eingeschwungenen Zustand quasi kurz geschlossen, wodurch die gewünschte Gleichstromkopplung gewährleistet ist. Für die Dauer des Schaltvorganges selbst dagegen wirkt der Übertrager Ü als Generator.

Die beim Abschalten des Stromes am Kollektor des Transistors T auftretenden Gegenspannungen können in an sich bekannter Weise mit einer Diode auf einen zulässigen Wert (z. B. U) abgefangen werden. Dies ist in der F i g. 1 durch die gestrichelte Einschaltung der Diode D zwischen den Kollektor des Transistors T und die Spannung U dargestellt. Ebenso wie das Einschalten wird dabei auch das Abschalten des Stromes durch eine in der Wicklung W₁ des Übertragers Ü induzierte Spannung beschleunigt.

Eine Weiterbildung der Anordnung gemäß der Erfindung zeigt F i g. 2. Sie dient dazu, mit Hilfe eines Umschalters, der durch die beiden Transistoren T₁ und T₂ gebildet ist, in einem induktiven Verbraucher L, z. B. dem Schreibkopf eines Magnetschichtspeichers, bei möglichst kurzer Schaltzeit den Magnetisierungsfluß umzupolen. Die dargestellte Anordnung ist symmetrisch aufgebaut, und die beiden Zweige entsprechen der in F i g. 1 dargestellten Anordnung. Es ist aber nur ein Übertrager V₁ vorgesehen, der vier Wicklungen besitzt, von denen die Wicklungen W₁ und W₃ einerseits sowie die Wicklungen W₂ und W₁ andererseits jeweils gleiche Windungszahlen aufweisen. Außerdem sind die Wicklungen der beiden Zweige jeweils entgegengesetzt gepolt. Damit wird zusätzlich erreicht, daß nur ein Teil der beim Umschalten an dem induktiven Verbraucher auftretenden Gegenspannung an den Kollektor des jeweils sperrenden Transistors gelangt. . Wird z. B. der Transistor T₂ leitend gesteuert, während gleichzeitig der Transistors T₁ gesperrt wird, so liefert die Wicklung W₃ während der Dauer des Schaltvorganges eine zusätzliche Spannung, die sich zur Betriebsspannung JJ₁ addiert und den Magnetisierungswechsel beschleunigt, während die Wicklung W₁ die am Kollektor des Transistors T₁ auftretende Gegenspannung um den gleichen Betrag herabsetzt.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Stromspeisung eines induktiven Gleichstromverbrauchers unter Verwendung eines elektronischen Schalters, vorzugsweise eines Transistors, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem induktiven Verbraucher (L) und dem elektronischen Schalter (T) eine Wicklung (W₁) eines Übertragers (Ü) und parallel zu der Reihenschaltung dieser Wicklung und dem induktiven Verbraucher eine zweite Wicklung (W₂) des Übertragers so geschaltet ist, daß sich die durch den Anstieg des in der zweiten Wicklung fließenden Stromes in der ersten Wicklung induzierte Spannung zu der an der Reihenschaltung aus elektronischem Schalter, erster Übertragerwicklung und induktivem Verbraucher liegenden Betriebsspannung addiert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 zum Umschalten der Stromrichtung in dem induktiven Gleichstromverbraucher, insbesondere eines Schreib-Lese-Kopfes eines Magnetschichtspeichers, unter Verwendung von zwei elektronischen Schaltern, vorzugsweise Transistoren, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit jedem der beiden elektronischen Schalter (T₁, T₂) sowie dem induktiven Verbraucher (L) je eine erste Wicklung (W₁, FP₃) des Übertragers (Ü) und jeweils parallel zur Reihenschaltung dieser Wicklung und dem induktiven Verbraucher je eine zweite Wicklung (W₂, FF₄) des Übertragers so geschaltet ist, daß sich die durch den Anstieg des in einer der zweiten Wicklungen fließenden Stromes in der jeweils entsprechenden ersten Wicklung induzierte Spannung zu der an der Reihenschaltung aus elektronischem Schalter, erster Übertragerwicklung und induktivem Verbraucher liegenden Betriebsspannung addiert, während sich in der jeweils anderen ersten Wicklung eine entsprechende Spannung von der an der Reihenschaltung aus dem jeweils anderen elektronischen Schalter, dem induktiven Verbraucher und der anderen ersten Übertragerwicklung liegenden Betriebsspannung subtrahiert.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit jeder der Wicklungen des Übertragers ein Widerstand geschaltet ist und daß die Größe der Widerstände mit den Windungszahlen der Wicklungen des Übertragers so abgestimmt ist, daß die resultierende Erregung des Übertragers im eingeschwungenen Zustand zu Null wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 707/210 11. S7 @ Bundesdlucketei Berlin