DE1255805B

DE1255805B - Circuit arrangement for generating DC voltage pulses in synchronism with an AC voltage

Info

Publication number: DE1255805B
Application number: DE1962L0042832
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Winfried Kraneburg; Dipl-Ing Friedrich Schmitz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1962-08-30
Filing date: 1962-08-30
Publication date: 1967-12-07

Description

Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Gleichspannungsimpulsen synchron zu einer Wechselspannung Eine Vielzahl bekannter Schaltungsanordnungen ermöglicht die Erzeugung von Gleichspannungsimpulsen, die synchron zur Eingangswechselspannung verlaufen und deren Nulldurchgänge identisch sind mit den Nulldurchgängen der Eingangswechselspannung. Ein Beispiel dafür ist eine bekannte Begrenzungsschaltung, bei der die Eingangswechselspannung über einen Vorwiderstand an einer Zenerdiode liegt, an der die Ausgangsspannung abgegriffen wird. Diese bekannte Anordnung dient zur Erzeugung einer Trapezhalbwellenspannung mit einer Breite von 180'. Es handelt sich hierbei um eine unsymmetrische Trapezwechselspannung, deren Spannungshöhe in der einen Halbwelle bei der Zenerspannung Uz und in der anderen im Flußgebiet der Zenerdiode bei etwa 0,7 V begrenzt ist. Mit den üblichen bekannten Schaltungsanordnungen werden Ausgangsimpulse mit Impulsbreiten, die kleiner oder höchstens gleich der Halbperiodendauer der Eingangswechselspannung sind, erzielt.Circuit arrangement for generating DC voltage pulses synchronously with an AC voltage A large number of known circuit arrangements enable the generation of DC voltage pulses which run synchronously with the AC input voltage and whose zero crossings are identical to the zero crossings of the AC input voltage. An example of this is a known limiting circuit in which the input AC voltage is connected to a Zener diode via a series resistor, from which the output voltage is tapped. This known arrangement is used to generate a trapezoidal half-wave voltage with a width of 180 '. This is an asymmetrical trapezoidal alternating voltage, the voltage level of which is limited to about 0.7 V in one half-wave at the Zener voltage Uz and in the other in the flow area of the Zener diode. With the usual known circuit arrangements, output pulses with pulse widths that are less than or at most equal to the half-cycle duration of the AC input voltage are achieved.

Es ist auch eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Gleichspannungsimpulsen synchron zu einer Eingangswechselspannung bekannt, bei der die Impulsbreite von weniger als 180 bis über 180' hinaus, beispielsweise bis nahezu 270' variiert werden kann. Impulse großer Breite werden jedoch nur mit Hilfe zweier zusätzlicher Gleichspannungsquellen erzielt. Außerdem wird mit der vorderen Impulsfront auch die hintere verschoben, was steuertechnisch nicht immer erwünscht ist. Die Schaltung ist wegen der benötigten Zusatzmittel entsprechend aufwendig, und die maximale Verschiebung der vorderen Impulsfront beträgt nur etwa 200'.A circuit arrangement for generating DC voltage pulses synchronously with an AC input voltage is also known, in which the pulse width can be varied from less than 180 to more than 180 ' , for example up to almost 270'. However, large-width pulses can only be achieved with the aid of two additional DC voltage sources. In addition, the front impulse front is also shifted, which is not always desirable from a control point of view. The circuit is correspondingly complex because of the additional means required, and the maximum displacement of the front pulse front is only about 200 '.

Bei einer anderen bekannten Schaltung, die zur Steuerung einer gas- oder dampfgefüllten Entladungsröhre mittels eines Kondensators dient, kann der Steuerimpuls zum Zünden der Röhre innerhalb eines Steuerbereiches von 0 bis 250' zeitlich verschoben werden. Der Steuerimpuls ist jedoch inuner nur ein kurzer Impuls, dessen Impulsbreite nicht variiert werden kann. Zum Betrieb dieser Schaltung werden übrigens zusätzlich eine Wechselspannungs- und eine Gleichspannungsquelle benötigt, und der Schaltungsaufbau ist dementsprechend aufwendig.In another known circuit, which is used to control a gas or vapor-filled discharge tube by means of a capacitor, the control pulse for igniting the tube can be shifted in time within a control range of 0 to 250 '. The control pulse is, however, only a short pulse, the pulse width of which cannot be varied. Incidentally, an AC voltage source and a DC voltage source are also required to operate this circuit, and the circuit structure is accordingly complex.

Das Steuern elektronischer Schalter in induktiven Starkstromkreisen ist jedoch, wenn vom Mehrpulsverfahren abgesehen wird, mit kurzen Steuerimpulsen und auch mit Impulsen, deren Front um etwa 200' verschiebbar ist, nicht möglich.The control of electronic switches in inductive power circuits However, if the multi-pulse method is not used, it has short control pulses and also with impulses, the front of which can be shifted by about 200 ', not possible.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zur Erzeugung von synchron mit einer Wechselspannung auftretenden Gleichstromimpulsen, deren Breite zwischen 180 und 270' durch Verschiebung einer Impulsfront variierbar ist, mit einfachen Mitteln, insbesondere ohne Zuhilfenahme von zusätzlichen Spannungs- bzw. Stromquellen zu erstellen.The invention is therefore based on the object of creating a circuit for generating direct current pulses synchronously with an alternating voltage, the width of which can be varied between 180 and 270 ' by shifting a pulse front, using simple means, in particular without the aid of additional voltage or current sources .

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von annähernd rechteckförmigen Gleichspannungsimpulsen synchron zu einer Eingangswechselspannung und mit einstellbarer Impulsbreite und besteht darin, daß ein Begrenzungswiderstand, ein nichtlinearer Widerstand und eine Parallelschaltung aus einem einstellbaren Widerstand, einer Diode und einer Kapazität in Reihe geschaltet sind, daß diese Reihenschaltung an der Eingangswechselspannungsquelle liegt und die Ausgangsimpulsspannung über dem nichtlinearen Widerstand abgenommen wird und daß der nichtlineare Widerstand in derjenigen Stromrichtung, welche der Durchlaßrichtung der Diode entgegengerichtet ist, eine Konstantspannungskennlinie und in der anderen Stromrichtung praktisch keinen Spannungsabfall aufweist.The invention relates to a circuit arrangement for generating approximately square-wave DC voltage pulses synchronized with an input AC voltage and with adjustable pulse width and consists in the fact that a limiting resistor, a non-linear resistor and a parallel connection from an adjustable Resistance, a diode and a capacitance are connected in series that this Series connection to the input AC voltage source and the output pulse voltage is decreased across the non-linear resistance and that the non-linear resistance in that current direction which is opposite to the forward direction of the diode is a constant voltage characteristic and practical in the other current direction exhibits no voltage drop.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der nichtlineare Widerstand eine Zenerdiode.According to a further development of the invention, the non-linear resistance is a zener diode.

An Hand des Ausführungsbeispieles in der Figur werden der schaltungstechnische Aufbau und die Wirkungsweise der Erfindung dargestellt und erläutert.On the basis of the exemplary embodiment in the figure, the circuitry Structure and mode of operation of the invention shown and explained.

An die Eingangsklemmen 1 und 2 der Schaltungsanordnung ist die Eingangswechselspannung geschaltet. Der Vorwiderstand 3 bewirkt eine Strombegrenzung und ist mit der Zenerdiode 7 und einer Parallelschaltung in Reihe geschaltet. Die Parallelschaltung besteht aus einem variablen Wirkwiderstand 4, einer Diode 5 und einer Kapazität 6. Die Ausgangsimpulsspannung wird an der Zenerdiode 7 abgegriffen. Wenn der Wirkwiderstand 4 auf den Wert Null eingestellt ist, d. h., wenn die Parallelschaltung kurzgeschlossen ist, dann liegt die bisher bekannte, normale Begrenzerschaltung zur Erzeugung von trapezförinigen Ausgangsimpulsen vor.The AC input voltage is connected to input terminals 1 and 2 of the circuit arrangement. The series resistor 3 effects a current limitation and is connected in series with the Zener diode 7 and a parallel circuit. The parallel connection consists of a variable resistance 4, a diode 5 and a capacitance 6. The output pulse voltage is tapped at the Zener diode 7. When the effective resistance 4 is set to the value zero, i. that is, if the parallel circuit is short-circuited, then the normal limiter circuit known up to now for generating trapezoidal output pulses is present.

Wird an die Klemmen 1 und 2 der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung die Eingangswechselspannung angelegt, so wird dieselbe so beeinflußt, daß der Abstand zwischen den Nulldurchgängen der Ausgangsspannung vergrößert wird. Für eine rein sinusförmige Eingangsspannung gelten die im folgenden aufgeführten Beziehungen. Während der Dauer der Halbperiode der Eingangswechselspannung, während der die Zenerdiode 7 in Durchlaßrichtung beansprucht ist, lädt sich der Kondensator 6 der Parallelschaltung auf einen Spannungswert auf, wobei mit U" ., der Scheitelwert der an den Klemmen 1 und 2 anliegenden Eingangswechselspannung, mit R, der Widerstandswert des Begrenzungswiderstandes 3 und mit R, der des Parallelwiderstandes 4 bezeichnet ist.If the input AC voltage is applied to terminals 1 and 2 of the circuit arrangement according to the invention, it is influenced in such a way that the distance between the zero crossings of the output voltage is increased. The relationships listed below apply to a purely sinusoidal input voltage. During the duration of the half cycle of the AC input voltage, during which the Zener diode 7 is loaded in the forward direction, the capacitor 6 of the parallel circuit charges to a voltage value with U "., the peak value of the input AC voltage applied to terminals 1 and 2, with R, the resistance value of the limiting resistor 3 and with R, that of the parallel resistor 4 is designated.

Sobald der Momentanwert der Eingangswechselspannung L#, auf den Wert der Spannung U, am Kondensator 6 abgefallen ist, wird die Zenerdiode 7 in Sperrichtung gepolt. Die an der Zenerdiode 7 abgegriffene Ausgangsspannung Ug, an den Ausgangsklemmen 8 und 9 wird deinnach mit ihrer Vorderflanke um den Winkel im Sinne einer zeitlichen Voreilung verschoben und somit die Impulsbreite vergrößert. Dabei kann x alle Werte im Bereich von 0 bis 90' annehmen, weil der variable Widerstand 4 veränderlich ausgebildet ist und in einem Bereich von einem Wert R, gegen Null (R, -> 0) bis zu einem Wert R, viel größer R, (R, > RJ sämtliche Widerstandswerte einnehmen kann.As soon as the instantaneous value of the AC input voltage L # has fallen to the value of the voltage U on the capacitor 6 , the Zener diode 7 is polarized in the reverse direction. The output voltage Ug tapped at the Zener diode 7 , at the output terminals 8 and 9 , is accordingly with its leading edge by the angle shifted in the sense of a temporal lead and thus the pulse width increased. Here x can assume all values in the range from 0 to 90 ' , because the variable resistor 4 is designed to be variable and in a range from a value R, towards zero (R, -> 0) up to a value R, much larger R, (R, > RJ can assume all resistance values.

Demnach läßt sich eine Vergrößerung der Ausgangsimpulsbreite dadurch erzielen, daß der Abstand der Nulldurchgänge des Ausgangsimpulses zwischen 180 und 270' beliebig verändert werden kann. Diese Beziehungen sind jedoch in der vorliegenden Form nur für sinusförmige Eingangswechselspannungep absolut gültig.Accordingly, the output pulse width can be increased in that the distance between the zero crossings of the output pulse can be changed as desired between 180 and 270 '. In the present form, however, these relationships are only absolutely valid for sinusoidal input AC voltages p.

Wird als Eingangswechselspannung eine Spannung verwendet, deren positive und negative Teilperiode unterschiedlich lang sind, so kann je nach der angelegten Eingangswechselspannung die Verbreiterungsmöglichkeit der Ausgangsimpulse kleiner oder größer als 90' sein. Auch in diesem Falle wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bewirkt, daß die Vorderflanke der Aiusgangsimpulse bis zum Zeitpunkt des Maximums der die Aufladung des Kondensators 5 bewirkenden Teilperiode verschoben werden kann.If a voltage is used as the AC input voltage, the positive and negative partial periods of which are of different lengths, the possibility of widening the output pulses can be smaller or larger than 90 ' , depending on the AC input voltage applied. In this case, too, the circuit arrangement according to the invention has the effect that the leading edge of the output pulses can be shifted up to the point in time of the maximum of the partial period causing the charging of the capacitor 5.

Claims

Claims - 1. A circuit arrangement for the generation of approximately rectangular dc-voltage pulses in synchronism with an AC input voltage and having an adjustable pulse width, d ABy in that a limiting resistor (3), a nonlinear resistor (7) and a parallel circuit of a variable resistor (4), a diode (5) and a capacitance (6) are connected in series so that this series connection is connected to the input AC voltage source (1, 2) and the output pulse voltage is picked up via the non-linear resistor (7) and that the non-linear resistor (7) is in the current direction which is opposite to the forward direction of the diode (5) , has a constant voltage characteristic and in the other current direction has practically no voltage drop.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the non-linear resistor (7) is a Zener diode. Documents considered: German Patent No. 1093 485; . USA. Patent No. 3,046,414; NTZ, 1957, no. 4, pp. 197 to 199.