DE1264591B - Selbsterregter frequenzstabilisierter Transistorzerhacker - Google Patents

Selbsterregter frequenzstabilisierter Transistorzerhacker

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DE1264591B DEG32521A DEG0032521A DE1264591B DE 1264591 B DE1264591 B DE 1264591B DE G32521 A DEG32521 A DE G32521A DE G0032521 A DEG0032521 A DE G0032521A DE 1264591 B DE1264591 B DE 1264591B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESGHRIFT
Int. CL:
Nummer:
Aktenzeichen;
Anmeldetag:
Auslegetag:
H02p
G 051
Deutsche Kl.: 21 c - 67/10
G 32521VIJI b/21c
16.Juni 1961
28. März 1968
Die Erfindung betrifft einen selbsterregten frequenzstabilisierten Transistorzerhacker mit zwei an einem Ausgangstransformator in Gegentaktschaltung liegenden Transistoren und einem diese steuernde, in Gegentaktschaltung arbeitenden Steuertransformator mit sättigungsfähigem Kern, dem eine Rückkopplungswechselspannung zugeführt wird und dessen Spannung zwecks Konstanthaltung der Frequenz der Ausgangswechselspannung des Zerhackes durch eine Begrenzungsschaltung in vorgegebenen Grenzen ge- ίο halten wird.
Es ist bereits ein Transistorzerhacker dieser Bauart bekannt (IRE-Transactions, Volume CT 4 vom September 1957, S. 276 bis 279), der eine Einrichtung zur Frequenzstabilisierung aufweist. Die zu stabilisierende Frequenz des Zerhackers ist dabei der Flußänderungsgeschwindigkeit im Steuertransformator direkt proportional. Änderungen in der Eingangsspannung des Steuertransformators oder in der Eingangsimpedanz der in Gegentaktschaltung liegenden Transistoren würden daher zu Änderungen in der vom Steuertransformator induzierten Spannung und infolgedessen zu Änderungen in der Betriebsfrequenz führen. In der bekannten Anordnung wird die Frequenz nun dadurch konstant gehalten, daß mittels eines über eine zusätzliche Wicklung an den Steuertransformator angeschlossenen Amplitudenbegrenzers (Clippers) die vom Steuertransformator induzierte Spannung konstant gehalten wird. Über den Aufbau der vorgeschlagenen Clipperanordnung sind dabei keine Angaben gemacht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Frequenzstabilisierung eines Transistorzerhackers ungeachtet von Schwankungen der Versorgungsgleichspannung zu erzielen, die bei hoher Frequenzkonstanz in ihrem baulichen Aufwand besonders einfach ist.
Dies wird erfindungsgemäß bei einem Transistorzerhacker der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Begrenzungsschaltung aus einer Zenerdiode und einer deren Zenerspannung gegenüber entgegengesetzt gepolten und mit der Zenerdiode in Reihe liegenden Gleichspannungsquelle besteht, deren Gleichspannung durch Gleichrichtung und Glättung aus der Wechselspannung des Ausgangstransformators erzeugt wird und deren Verhältnis zur Amplitude der Wechselspannung des Ausgangstransformators derart bemessen ist, daß die bei einer Änderung dieser Amplitude hervorgerufenen Änderungen der Zenerspannung und der Spannung der Gleichspannungsquelle einander annähernd gleich sind, und daß die Reihenschaltung aus der Zener-Selbsterregter frequenzstabilisierter
Transistorzerhacker
Anmelder:
Globe Industries, Inc., Dayton, Ohio (V. St. A,)
Vertreter:
Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,
8000 München 27, Pienzenauer Str. 28
Als Erfinder benannt:
Desmond F. Murphy, Wayne, N. J. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 17. Juni 1960 (36 996) - -
diode und der Glqichspannungsquelle zwischen einem Mittelabgrifl der Primärwicklung des Steuertransformators und, unter Zwischenschaltung je einer Entkopplungsdiode, den Enden dieser Primärwicklung liegt.
Eine weitere Stabilisierung des erfindungsgemäßen Transistorzerhaekers hinsichtlich des Effektivwerts der gelieferten Ausgangsspannung ergibt sich dadurch, daß auch der Äusgangstransformator einen sättigungsfähigen Kern mit einer bei überhöhter Versorgungsgleichspannung zeitlich vor dem Steuertransformator liegenden Sättigung besitzt und daß in Serie zu den Primärwicklungen des Ausgangstransformators Begrenzerwiderstände liegen, welche von Transistoren überbrückt sind, deren Durchlaß in dem Zeitintervall zwischen der Sättigung des Ausgangsund des Steuertransformators gesperrt ist.
Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Transistorzerhackers mit stabilisierter Frequenz,
Fig, 2 ein abgeändertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Transistorzerhackers mit einer Stabilisierung der Frequenz und des Effektivwerts der Ausgangsspannung.
Der in Fig. 1 dargestellte Transistorzerhacker umfaßt zwei in Gegentakt geschaltete Transistoren 10, 12, deren Kollektoren 26, 28 an der Primärwicklung 22 eines Ausgangstransformators 24 liegen. Die Primärwicklung 22 besitzt einen Mittelabgriff 20, welcher
809 520/518
an dem negativen Pol einer Batterie 18 als Gleichspannungsquelle liegt. Die Emitter 14, 16 der Transistoren 10, 12 liegen am positiven Pol der Batterie 18. Die Basiselektroden 64, 66 der Transistoren sind über Zuleitungen 60, 62 mit der Sekundärwicklung 58 eines Steuertransformators 56 verbunden. Die Sekundärwicklung 58 besitzt einen Mittelabgriff 68, welcher über eine Zuleitung 70 ebenfalls an dem positiven Pol der Batterie 18 liegt. Die Primärwicklung 54 des Steuertransformatqrs 56 ist über einen Widerstand 72 an den Kollektor 26 des Transistors 10 angekoppelt; die Wicklung 54 besitzt einen Mittelabgriff 73, welcher über eine Leitung 50 sowie eine Leitung 75 mit dem negativen Polder Batterie 18 verbunden ist. Der Kern des Steuertransformators 56 besitzt eine Magnetisierungskurve mit ausgeprägtem Knick, vorzugsweise angenähert rechteckförmig, so daß sich ein stabiles Schwingen des Zerhackers ergibt. Die in dem Zerhacker erzeugte Spannung ist über eine Sekundärwicklung 30 des Ausgangstransformators 24 abnehmbar und kann einem Verbraucher zugeführt werden.
Erfindungsgemäß sind die beiden äußeren Anschlüsse der Primärwicklung 54 des Steuertransformators 56 über je eine zugehörige Entkopplungsdiode 76, 77 mit einem Pol einer Zenerdiode74 verbunden, welche als Spannungsstabilisator wirkt. Auf dem Kern des Ausgangstransformators 24 ist eine zusätzliche Wicklung 42 angebracht, welche über einen Gegentaktgleichrichter 44 eine Gleichspannung liefert, die parallel an den Polen eines Lade- und Siebkondensators 46 erscheint. Der nicht mit den Entkopplungsdioden 76, 77 verbundene Pol der Zenerdiode 74 ist über eine Zuleitung 48 mit dem einen Pol des Gleichrichters 44 verbunden, welcher mit -seinem anderen Pol an dem Mittelabgriff 73 der Primärwicklung 54 des Steuertransformators 56 liegt. Die Polung der von der Gleichrichteranordnung 44 gelieferten Spannung ist entgegengesetzt zu derjenigen der Zenerdiode 74; die an dem Kondensator 46 erscheinende Gleichspannung ist eine Funktion des Scheitelwerts der an dem Ausgangstransfonnator 24 erscheinenden Spannung bzw. eine Funktion der Größe der von der Batterie 18 gelieferten Spannung. Die Windungszahl der Wicklung 42 ist hierbei so gewählt, daß bei einer Änderung der Amplitude der Wechselspannung des Ausgangstransformators die Änderung der an den Polen des Kondensators 46 erscheinenden Gleichspannung annähernd gleich der. Änderung der Spannung der Zenerdiode 74 ist.
Die Dioden 76 und 77 dienen als Entkopplungsdioden und verhindern einen Kurzschluß der Primärwicklung des Steuertransformators 54 des Steuertransformators 56. Die Erregung der Wicklung 54 wird unabhängig von einer Zunahme der Spannung der Batterie 18 auf einem konstanten Wert gehalten. Dies wird mit Hilfe der Begrenzungsschaltung erreicht, die aus der Zenerdiode 74 und der deren Zenerspannung gegenüber entgegengesetzt gepolten, in Reihe liegenden Gleichspannungsquelle 42, 44 besteht, deren Gleichspannung durch Gleichrichtung der an der Wicklung 42 auftretenden Spannung erhalten wird.
Um Änderungen der Versorgungsspannung zu kompensieren, liefert die Gleichspannungsquelle 42, 44 bei zunehmender Spannung der Zenerdiode eine entsprechend zunehmend entgegengesetzte Kompensationsspannung. Das gleiche gilt analog für eine Ab-
nähme der Spannung der Zenerdiode infolge eines Sinkens der Versorgungsgleichspannung. Da für den Öffnungsvorgang des Transistors 10 eine gewisse Zeit erforderlich ist, wird der Sättigungspunkt des Eingangstransformators 56 durch die Stabilisatorwirkung der Zenerdiode 74 stets im gleichen Zeitpunkt erreicht. Auf diese Weise arbeitet der Zerhacker unabhängig von der jeweiligen Versorgungsspannung immer mit konstanter Frequenz.
Hat der Transistor 10 seinen vollen Sättigungsstrom erreicht, so findet ein Kippvorgang statt, wobei der Transistor 10 gesperrt wird, während der Transistor 12 öffnet. Dabei wird unabhängig von Schwankungen der Versorgungsspannung zwischen dem Mittelabgriff 73 und der Diode 77 durch die Zenerdiode 74 eine konstante Spannung aufrechterhalten. Der in Fig. 2 dargestellte Zerhacker besitzt zwei Transistoren 110, 112, deren Kollektoren mit entsprechenden Primärwicklungen 122, 123 eines Ausgangstransformators 124 verbunden sind. Die Emitter 114, 116 der Transistoren liegen an dem positiven Pol einer Batterie 18. Ferner sind die Kollektoren 126,128 der Transistoren 110,112 über Widerstände 172 bzw. 173 an eine Primärwicklung 154 eines Steuertransformators 156 angekoppelt. Auf dem gleichen Kern des Transformators 156 ist eine Vormagnetisierungswicklung 155 mit Mittelabgriff angeordnet, welche über Entkopplungsdioden 76, 77 an eine Zenerdiode 74 angeschlossen ist; die Zenerdiode 74 liegt ähnlich wie in Fig. 1 in Serie zu einer Gleichspannungsquelle, welche aus einer auf dem Kern des Ausgangstransformators 124 sitzenden Wicklung 142 und einem Einweggleichrichter 144 besteht. Die Sekundärwicklung 158 des Steuertransformators 156 ist mit der Basis 164 bzw. 166 des Transistors 110 bzw. 112 verbunden. Der Mittelabgriff 168 der Wicklung 158 liegt an einem aus Widerständen 180,182 gebildeten Spannungsteiler, welcher eine Anschwinghilfe für den Zerhacker darstellt.
Die Wirkungsweise des Steuertransformators 156 in Verbindung mit der Zenerdiode 74 sowie der Gleichspannungsquelle 142,144 entspricht völlig derjenigen von F i g. 1.
Um zusätzlich zur Frequenz auch den Effektivwert der an der Sekundärwicklung 30 des Ausgangstransformators 124 abgenommenen Spannung bei Änderungen der Versorgungsgleichspannung der Batterie 18 konstant zu halten, ist der Transformator 124 ebenfalls gleich dem Transformator 156 mit einem sättigungsfähigen Kern ausgestattet. Die Primärwicklungen 122 bzw. 123 des Ausgangstransformators 124 besitzen Teilabgriffe 140, 141, welche mit Emittern 196, 206 von Transistoren 190, 200 verbunden sind. Das Ende der Wicklungen 122, 123 ist mit der Basis 192 bzw. 202 des Transistors 190 bzw. 200 verbunden. Die Kollektoren 194, 204 der Transistoren 190, 200 liegen am negativen Pol der Batterie 18. Parallel zu den Transistoren 190, 200 liegen Widerstände 198, 208.
Der Ausgangstransfonnator 124 ist so ausgelegt, daß bei einer bestimmten vorgegebenen Mindestspannung der Batterie 18 eine gleichzeitige Sättigung der Transformatoren 124 und 156 auftritt.
Solange sich der Ausgangstransfonnator 124 nicht im Sättigungszustand befindet, herrscht zwischen den Teilabgriffen 140, 141 und der jeweiligen Basis 192, 202 der Transistoren 190,200 eine Spannung, welche die Transistoren bei der jeweiligen Halbwelle geöff-
net hält; dadurch werden die Widerstände 198, 208 kurzgeschlossen und erfüllen keine Funktion.
Steigt die Versorgungsgleichspannung über den vorbestimmten Mindestwert an, so wird der Ausgangstransformator 124 vor dem Steuertransformator 156 gesättigt. Beim Erreichen des Sättigungspunktes des Transformators 124 bricht die Spannung zwischen den Teilabgriffen 140,141 und der zugehörigen Basis 192, 202 des Transistors 190, 200 zusammen. Somit wird der betreffende Transistor bei der entsprechenden Halbwelle gesperrt; es kann jedoch noch über die Widerstände 198, 208 ein Strom fließen, welcher zur Aufrechterhaltung der Sättigung des Transformators 124 ausreicht. Da nach Erreichen der Sättigung des Ausgangstransformators 124 die Spannung an der Sekundärwicklung 30 zusammenbricht, wird im Ergebnis die Impulsdauer kürzer.
Bei einem bevoruzgten Ausführungsbeispiel liefert die Batterie 18 eine Mindestspannung von 20 Volt. Der Transformator 124 ist so ausgelegt, daß er hierbei in 1,25 msec gesättigt wird. Bei dieser Versorgungsgleichspannung kippen beide Transformatoren 124, 156 gleichzeitig, so daß an der Sekundärwicklung 30 eine Rechteckspannung entsteht, deren Pulsabstand gleich der Pulslänge ist. Nimmt die Spannung auf 30 Volt zu, so nimmt die Sättigungszeit des Ausgangstransformators 124 auf 0,83 msec ab. Die Pulslänge ist in diesem Fall 0,83 msec, während der Pulsabstand um 0,42 msec vergrößert wird. Da andererseits der Scheitelwert der Pulse um 33 % gestiegen ist, bleibt im Ergebnis der Effektivwert der gelieferten Ausgangsspannung konstant.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Selbsterregter frequenzstabilisierter Transistorzerhacker mit zwei an einem Ausgangstransformator in Gegentaktschaltung liegenden Transistoren und einem diese steuernde, in Gegentaktschaltung arbeitenden Steuertransformator mit sättigungsfähigem Kern, dem eine Rückkopplungswechselspannung zugeführt wird und dessen Spannung zwecks Konstanthaltung der Frequenz der Auswechselspannung des Zerhackers durch eine Begrenzungsschaltung in vorgegebenen Grenzen gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsschaltung aus einer Zenerdiode (74) und einer deren Zenerspannung gegenüber entgegengesetzt gepolten und mit der Zenerdiode (74) in Reihe liegenden Gleichspannungsquelle (42, 44, 46) besteht, deren Gleichspannung durch Gleichrichtung und Glättung aus der Wechselspannung des Ausgangstransformators (24) erzeugt wird und deren Verhältnis zur Amplitude der Wechselspannung des Ausgangstransformators derart bemessen ist, daß die bei einer Änderung dieser Amplitude hervorgerufenen Änderungen der Zenerspannung und der Spannung der Gleichspannungsquelle (42, 44, 46) einander annähernd gleich sind, und daß die Reihenschaltung aus der Zenerdiode (74) und der Gleichspannungsquelle (42, 44, 46) zwischen einem Mittelabgriff (73) der Primärwicklung (54) des Steuertransformators (56) und, unter Zwischenschaltung je einer Entkopplungsdiode (76, 77), den Enden dieser Primärwicklung (54) liegt.
2. Transistorzerhacker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Ausgangstransformator (124) einen sättigungsfähigen Kern mit einer bei überhöhter Versorgungsgleichspannung zeitlich vor dem Steuertransformator (156) liegenden Sättigung besitzt und daß in Serie zu den Primärwicklungen (122, 123) des Ausgangstransformators (124) Begrenzerwiderstände (198, 208) liegen, welche von Transistoren (190, 200) überbrückt sind, deren Durchlaß in dem Zeitintervall zwischen der Sättigung des Ausgangsund des Steuertransformators gesperrt ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 748 274, 2 883 539;
Zeitschrift »IRE-Transactions« Volume CT 4 vom September 1957, S. 276 bis 279.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
809 520/518 3.68 © Bundesdruckerei Berlin
DEG32521A 1960-06-17 1961-06-16 Selbsterregter frequenzstabilisierter Transistorzerhacker Pending DE1264591B (de)

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