DE1256778B

DE1256778B - Regulated capacitor charger

Info

Publication number: DE1256778B
Application number: DE1958P0020530
Authority: DE
Inventors: Wulf Westendorf
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1958-04-18
Filing date: 1958-04-18
Publication date: 1967-12-21

Description

Geregeltes Kondensatorladegerät Kondensatorladegeräte für Speicherkondensatoren größerer Kapazität für stoßartig erfolgende elektrische Entladungen, wie sie z. B. für elektronische Blitzlichtgeräte und Kapselblitze erforderlich sind, sollten mit praktisch konstanter Ausgangsspannung, was konstante Leitzahl bei elektrischen Blitzlichtgeräten bedeutet, und hohem Wirkungsgrad arbeiten. Die bisher aus einer Quelle niedriger Gleichspannung betriebenen Wandler erfüllen diese Forderungen nicht oder nur teilweise und mit großem zusätzlichem Schaltungsaufwand.Regulated capacitor charger Capacitor chargers for storage capacitors greater capacity for sudden electrical discharges, such as those occurring e.g. B. for electronic flash units and capsule flashes should with practically constant output voltage, which means constant guide number for electrical Flash devices means and work with high efficiency. So far from one Converters operated by a source of low direct voltage do not meet these requirements or only partially and with a great deal of additional circuit complexity.

Die Erfindung bezieht sich auf ein geregeltes Kondensatorladegerät, insbesondere für stoßartig entladbare Speicherkondensatoren, mit einem als Kipposzillator geschalteten und als Durchflußwandler betriebenen Transistor-Gleichspannungswandler, wobei eine von der Ausgangsspannung abhängige Gleichspannung den Kondensator eines RC-Gliedes bei Erreichen der Betriebsspannung des. Speicherkondensators auflädt und die Spannung des Kondensators des RC-Gliedes den Oszillator sperrt bzw. nach ihrem Abklingen wieder anschwingen läßt.The invention relates to a regulated capacitor charger, especially for storage capacitors that can be discharged in a jerky manner, with one as a relaxation oscillator switched transistor DC voltage converter operated as a forward converter, a DC voltage dependent on the output voltage, the capacitor of a RC element charges when the operating voltage of the storage capacitor is reached and the voltage of the capacitor of the RC element blocks the oscillator or after lets its decay begin to oscillate again.

Die neue Maßnahme besteht darin, daß das RC-Glied aus einem parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Schwingtransistors geschalteten Steuerkondensator und dem Sperrwiderstand der Basis-Emitter-Strecke des Schwingtransistors gebildet und die Gleichspannung zum Aufladen des Steuerkondensators von der Ausgangsgleichspannung abgeleitet ist.The new measure is that the RC element consists of a parallel control capacitor connected to the base-emitter path of the oscillating transistor and the blocking resistance of the base-emitter path of the oscillating transistor and the DC voltage for charging the control capacitor from the DC output voltage is derived.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, den Einsatz zum Wiederanschwingen des Transistors auch bei Flußwandlern durch eine von der Ausgangsspannung abgeleitete Spannung zu steuern, wobei eine in ihrem Einsatz einstellbare Ladebegrenzungsspannung in einem RC-Glied aufgebaut wird. Mit der besonders einfachen, von der vorgeschlagenen wesentlich abweichenden Maßnahme gemäß der Erfindung ist es nunmehr ebenfalls möglich, nur die Leistung aufzubringen, die allein für die Aufladung des Stoßkondensators notwendig ist, und ihn automatisch nachzuladen, wenn seine Spannung von einem vorgegebenen Endwert abweicht. Da die Batterie des Transistor-Gleichspannungswandlers nur bis zur Aufladung des Lade- oder Stoßkondensators beansprucht wird, wird die Batterieausnutzung vorteilhaft verbessert, und die am Kondensator zur Verfügung stehende Spannung behält immer den betriebsrichtigen Wert bei oder nimmt ihn nach der Entladung sofort wieder an.It has already been proposed to use it for re-swinging of the transistor also with forward converters by a derived from the output voltage Control voltage, with an adjustable charge limit voltage in their use is set up in an RC element. With the particularly simple one of the proposed substantially different measure according to the invention, it is now also possible to provide only the power that is needed for charging the surge capacitor is necessary and it automatically reloads when its voltage falls below a predetermined one Final value deviates. Since the battery of the transistor DC / DC converter is only up to is used to charge the charging or surge capacitor, the battery utilization advantageously improved, and maintains the voltage available across the capacitor always has the correct value for operation or takes it again immediately after discharge at.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dem die Schwingungen liefernden Transistor 1 ist ein Transistor 2 (vorzugsweise werden Flächentransistoren benutzt) vorgeschaltet, dessen Basis mit der Sekundärseite 3 des Transformators 4 verbunden ist, wodurch eine Lastrückkopplung gegeben ist. Gespeist werden die Transistoren, die auch durch einen einzigen Transistor ersetzt werden können, von einer Gleichspannungsquelle UB. Hinter der Sekundärseite 3 liegt ein Gleichrichter 5, über den der Speicher- oder Stoßkondensator 6 größerer Kapazität entsprechend aufgeladen wird, um seine Energie an eine Blitzlampe od. dgl., die an die Klemmen a und b angeschlossen werden kann, in bekannter Weise stoßartig abzugeben. Die Kapazität des Speicherkondensators 6 kann beim Betrieb elektronischer Blitzlichtgeräte mehrere 100 gF und die Ladespannung mehrere 100 V betragen.The drawing shows an embodiment of the invention. The transistor 1 supplying the oscillations is preceded by a transistor 2 (preferably planar transistors are used), the base of which is connected to the secondary side 3 of the transformer 4, as a result of which load feedback is provided. The transistors, which can also be replaced by a single transistor, are fed by a DC voltage source UB. Behind the secondary side 3 is a rectifier 5, via which the storage or surge capacitor 6 of larger capacity is charged accordingly in order to discharge its energy in a known manner to a flash lamp or the like, which can be connected to terminals a and b . The capacity of the storage capacitor 6 can be several 100 gF and the charging voltage several 100 V when electronic flashlight devices are in operation.

Parallel zur Basis-Emitter-Strecke der Transistoren 1 und 2 liegt ein Steuerkondensator 7, der über die Glimmlampe 8 aus dem Zündkondensator 9 aufladbar ist. Die Glimmlampe8 liegt an einem Punkt des im Ausgangsgleichspannungskreis vorgesehenen Spannungsteilers 10, 11, 12. Der Spannungswandler arbeitet befriedigend nur dann, wenn die Strornverstärkung größer als das übersetzungsverhältnis des Transformators 4 ist. Aus diesem Grund sind in der beschriebenen Schaltung zwei Transistoren vorgesehen. Es könnte selbstverständlich auch nur ein einziger Transistor mit entsprechend großer Stromverstärkung vorgesehen sein. Bei Speicherkondensatoren mit kleinerer Ausgangsspannung reicht z. B. wegen des kleineren übersetzungsverhältnisses des Transformators die normale Stromverstärkung eines einzigen Transistors bereits aus.A control capacitor 7, which can be charged from the ignition capacitor 9 via the glow lamp 8, is located parallel to the base-emitter path of the transistors 1 and 2. The glow lamp 8 is located at a point of the voltage divider 10, 11, 12 provided in the output DC voltage circuit. The voltage converter only works satisfactorily when the current gain is greater than the transmission ratio of the transformer 4. For this reason, two transistors are provided in the circuit described. Of course, only a single transistor with a correspondingly large current gain could also be provided. For storage capacitors with a lower output voltage, z. B. because of the smaller transmission ratio of the transformer, the normal current gain of a single transistor is already off.

Mit Hilfe des Widerstandes 10 wird der Spannungsteiler so eingestellt, daß die Glimmlampe 8 bei der geforderten minimalen Spannung am Speicherkondensator 6 zündet, einen Teil der Ladung vom Zündkondensator 9 auf den Steuerkondensator 7 überträgt und wieder erlischt, bis der Zündkondensator 9 wieder auf die Zündspannung der Glimmlampe aufgeladen ist. Durch die Aufladung von Steuerkondensator 7 wird die Basis des Transistors 2 positiv und damit der Transistor 2 gesperrt. über dessen Sperrwiderstand wird der Steuerkondensator 7 langsam wieder entladen. Erfolgt vor Beendigung der Entladung von Steuerkondensator 7 eine neue Zündung der Glimmlampe, so bleibt der Transistor 2 gesperrt. Ist die Spannung am Speicherkondensator 6 so niedrig, daß der Zündkondensator 9 nicht so schnell wieder auf die Zündspannung der Glimmlampe 8 aufgeladen wird, wie der Steuerkondensator 7 entladen wird, oder reicht die Spannung am Speicherkondensator 6 nicht mehr aus, um die Glimmlampe zu zünden, schwingt der aus Transistor 1 und 2 und Transformator 4 bestehende Gleichspannungswandler wieder an, bis durch ein neues Zünden der Glimmlampe 8 erneut gesperrt wird.With the help of the resistor 10 , the voltage divider is set so that the glow lamp 8 ignites at the required minimum voltage on the storage capacitor 6 , transfers part of the charge from the ignition capacitor 9 to the control capacitor 7 and goes out again until the ignition capacitor 9 returns to the ignition voltage of the Glow lamp is charged. The charging of the control capacitor 7 causes the base of the transistor 2 to become positive and thus the transistor 2 to be blocked. The control capacitor 7 is slowly discharged again via its blocking resistor. If the glow lamp is ignited again before the discharge of control capacitor 7 has ended, transistor 2 remains blocked. If the voltage on the storage capacitor 6 is so low that the ignition capacitor 9 is not charged again to the ignition voltage of the glow lamp 8 as quickly as the control capacitor 7 is discharged, or the voltage on the storage capacitor 6 is no longer sufficient to ignite the glow lamp, the DC / DC converter consisting of transistor 1 and 2 and transformer 4 starts to oscillate again until the glow lamp 8 is re-ignited.

Die Wirksamkeit der Spannungsregelung ist von der Größe des Sperrstroms des Transistors 2 abhän-gig. Je kleiner die Widerstände 10, 11, 12 sind, um so schneller erfolgt die Wiederaufladung des Zündkondensators 9, um so schneller kann die Glimmlampe8 wieder zünden und um so mehr Energie kann also zum Sperren des Transistors 2 aufgebracht werden. Die Spannungsteilerwiderstände wird man daher um so kleiner wählen, je größer der Sperrstrom des Transistors ist.The effectiveness of the voltage regulation depends on the size of the reverse current of the transistor 2 . The smaller the resistors 10, 11, 12, the faster the recharging of the ignition capacitor 9 takes place, the faster the glow lamp 8 can re-ignite and the more energy can be applied to block the transistor 2. The voltage divider resistors will therefore be chosen to be smaller, the greater the reverse current of the transistor.

Das Kapazitätsverhältnis von Zündkondensator 9 zu Steuerkondensator 7 wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß keine unzulässig große Sperrspannung zwischen Basis und Emitter auftritt, z. B. 1: 4, so daß als Sperrspannung am Steuerkondensator 7 etwa l/. der Differenz zwischen Zünd- und Brennspannung der Glimmlampe auftritt.The capacitance ratio of ignition capacitor 9 to control capacitor 7 is expediently chosen so that no unacceptably high reverse voltage occurs between the base and emitter, e.g. B. 1: 4, so that the reverse voltage on the control capacitor 7 is about l /. the difference between the ignition and operating voltage of the glow lamp occurs.

Da mitunter die Unterschiede im Sperrstrom recht groß sind und um das Starten bei tieferen Temperaturen zu gewährleisten, kann noch ein Widerstand 13 vorgesehen sein. Die Glimmlampe kann zugleich als Anzeigelampe für den Ladezustand des Speicherkondensators 6 dienen und z. B. bei elektronischen Blitzlichtgeräten im Blitzstab untergebracht werden und die übliche Anzeigelampe ersetzen.Since the differences in the reverse current are sometimes quite large and to ensure starting at lower temperatures, a resistor 13 can also be provided. The glow lamp can also serve as an indicator lamp for the state of charge of the storage capacitor 6 and z. B. be housed in electronic flash units in the flash rod and replace the usual indicator lamp.

Bei geeignet gewähltem übersetzungsverhältnis des Transformators 4 wird eine geringe Abhängigkeit der Ladezeit von der Batteriespannung, insbesondere bei kleiner Batteriespannung, erreicht.With a suitably selected transmission ratio of the transformer 4 there is a low dependence of the charging time on the battery voltage, in particular when the battery voltage is low.

Claims

Claims: 1. Regulated capacitor charger, especially for storage capacitors that can be discharged suddenly, with a transistor DC voltage converter connected as a breakover oscillator and operated as a forward converter, whereby a DC voltage dependent on the output voltage charges the capacitor of an RC element when the operating voltage of the storage capacitor is reached and the voltage of the capacitor of the RC element locks the oscillator or can oscillate back to its decay, characterized d a d u rch that the RC element comprising a switched parallel to the base-emitter circuit of the oscillation transistor control capacitor (7) and the blocking resistance of the base Formed emitter path of the oscillating transistor and the DC voltage for charging the control capacitor is derived from the output DC voltage.

2. Capacitor charger according to claim 1, characterized in that the charging voltage for the control capacitor is derived from a voltage divider in the output DC voltage circuit via a glow lamp and is fed to the control capacitor via the ignited glow lamp. 3. Capacitor charger according to claim 1 or 2, characterized in that the glow lamp charges the control capacitor from an ignition capacitor connected in parallel to the voltage regulator resistor and the capacitance ratio of ignition capacitor to control capacitor is selected in the sense of a permissible reverse voltage between the base and emitter of the transistor. 4. Capacitor charger according to claim 1 or one of the following, characterized in that two or more emitter-base-coupled transistors serve as oscillation generators and the control capacitor of the entire base-emitter path is connected in parallel. 5. Capacitor charger according to claim 1 or one of the following, characterized in that the glow lamp is also used as a display means for the state of charge of the storage capacitor. Considered pamphlets-. Austrian Patent No. 194,910; Proccedings of the IEE, Part B, 1955, p. 782; Valvo -berichte, Vol. 3, 1957, H. 3, S. 191, and H. 4, S. 165. Older patents considered: German Patent No. 1 154 564.