DE1438571A1 - Circuit arrangement for generating a high, stabilized DC voltage - Google Patents

Circuit arrangement for generating a high, stabilized DC voltage

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Description

Df· Herbert SohOlz 2«» Hamburg ι, den 29.7.1968Df · Herbert SohOlz 2 «» Hamburg ι, July 29, 1968 MönckebergstraBe 7 _ /M Mönckebergstrasse 7 _ / M Patentanwalt ' Telefon: 339221 UZ/MUPatent attorney 'Phone: 339221 UZ / MU Fernschreiber: 2-161587 a dpu dTelegraph: 2-161587 a dpu d

P H 38 571.8 Meine Akte: PH-17.4o1P H 38 571.8 My files: PH-17.4o1

Έ.V.Philipe1 Gloeilampenfabrieken Έ. V.Philipe 1 Gloeilampenfabrieken

"Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer hohen, stabilisierten Gleichepannung""Circuit arrangement for generating a high, stabilized Equal voltage "

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur ^ Erzeugung einer hohen, stabilisierten Gleichspannung, mit einem !Transformator mit einer Primärwicklung zum Anschluß an eine Wechselspannungsquelle und einer Sekundärwicklung, von der ein erster Punkt unmittelbar mit einer ersten der Gleichspannungsausgangsklemmen und ein zweiter Punkt über einen ersten Gleichrichter mit der anderen Gleichspannungsausgangsklemme verbunden ist, und mit einer aus einer Bezugsspannungsquelle und einem damit in Reihe geschalteten und in bezug auf die Spannung dieser Quelle in Sperrichtung geschalteten zweiten Gleichrichter bestehenden Spannungabegrenzer.The invention relates to a circuit arrangement for ^ Generation of a high, stabilized DC voltage, with a transformer with a primary winding for connection to an AC voltage source and a secondary winding, a first point of which directly connects to a first of the DC voltage output terminals and a second point via a first rectifier to the other DC voltage output terminal is connected, and to one of a reference voltage source and a series-connected and with respect to the voltage of this source in the reverse direction connected second rectifier existing voltage limiter.

Das Gerät eignet sich insbesondere zur Lieferung der Spannung _ der Beschieunigungselektroden von Elektronenstrahloszillographen und zur Verwendung in ähnlichen Vorrichtungen, denen nur ein kleiner Strom entnommen wird.The device is particularly suitable for supplying the voltage _ of the acceleration electrodes of electron beam oscilloscopes and for use in similar devices from which only a small amount of current is drawn.

Die Erfindung bezweckt, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und auch bei starken Netzspannungsschwankungen eine sehr konstante Spannung liefert.The aim of the invention is to create a circuit arrangement which is simple in construction and also in the event of strong mains voltage fluctuations delivers a very constant voltage.

— 2 — 909822/0235 - 2 - 909822/0235

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

; J 9U8 U ntet'laQön t Art. / § 1 Abs. 2 Nr. l Satz 3 des Anderungsgee. v. 4.9.; -'; J 9U8 U ntet'laQön t Art. / § 1 Paragraph 2 No. 1 Sentence 3 of the amendment law. v. 4.9 .; - '

Es iat bekannt, für Schaltungsanordnungen der erwähnten Art hohe Spannungen mittels eines elektrischen Oszillators zu erhalten, dessen Auagangsspannung mit einem l'ransformator herauftransformiert und dann gleichgerichtet wird. Dieses Verfahren ist verhältnismäßig umständlich, insbesondere, wenn die Ausgangsspannung auf einen sehr konstanten Wert stabilisiert werden mußoIt is known to obtain high voltages for circuit arrangements of the type mentioned by means of an electrical oscillator, whose output voltage is stepped up with a transformer and then rectified. This procedure is relatively cumbersome, especially when the output voltage is must be stabilized at a very constant value o

Aus den AIEE-Trsneactions, 69 (195ο), Seite 551, ist eine Strombegren^ersclialtung bekannt, die aus der Reihenschaltung eines Gleichrichters mit einer Gleichspannungsquelle besteht, wobei die Gleichspannung entgegengesetzt der Durchlaßrichtung des Gleichrichters gepolt ist*,From the AIEE Trsneactions, 69 (195ο), page 551, is one Current limitation known from the series connection consists of a rectifier with a DC voltage source, where the DC voltage is polarized opposite to the forward direction of the rectifier *,

Auch ist es bekannt3 zur Verbesserung der Regeleigenschaften mehrere Iteglar hintersinanderzuschalten, so z.B. aus der Zeitschrift "Regelungstechnik", 5 (1957), Heft 6, Seite 198.It is also known3 to improve the control properties to switch several Iteglar one after the other, e.g. from the magazine "Control engineering", 5 (1957), issue 6, page 198.

Schließlich ist es auch bekannt, in einen Stromkreis einen den Strom stabilisierenden Widerstand, z.B. einen Eisenwasserstoffwiderstand, einzuschalten, so aus der Zeitschrift AiDM, Oktober 1951, J 062-21.Finally, it is also known to switch a current stabilizing resistor, e.g. a ferrous hydrogen resistor, into a circuit, according to the magazine AiDM, October 1951, J 062-21.

Bei der vorliegenden Erfindung wird jedoch nicht eine solche, bekannte Hintereinanderschaltung zweier begrenzender Einrichtungen angewandt, sondern eine Stabilisierungsschaltung für Hochspannungen geschaffen.In the present invention, however, there is no such known series connection of two limiting devices applied, but created a stabilization circuit for high voltages.

Diese ist dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsbegrenzer zwischen der ersten Gleichspannungsausgangsklemme und einer Anzapfung der Sekundärwicklung geschaltet ist, an welcher die Amplitude der Wechselspannung in bezug auf den ersten Punkt dieser Wicklung wenigstens bei Leerlauf größer ist als die Spannung seiner Bezugsspannungsquelle, und daß, in an sich bekannter Weise, ein Widerstand in Reihe mit der Primärwicklung des Transformators geschaltet ist.This is characterized in that the voltage limiter is connected between the first DC voltage output terminal and a tap of the secondary winding to which the The amplitude of the alternating voltage with respect to the first point of this winding is greater than that at least at no-load Voltage of its reference voltage source, and that, in itself known Way, a resistor is connected in series with the primary winding of the transformer.

909822/0235 - 3 -909822/0235 - 3 -

Vorzugsweise ist der erwähnte Widerstand ein Eisen-Wasserstoff-Widerstand, wodurch der effektive primäre Transformatorstrom unabhängig von den Netzspannungsschwankungen nahezu konstant gehalten wird.The resistor mentioned is preferably an iron-hydrogen resistor, whereby the effective primary transformer current is almost constant regardless of the mains voltage fluctuations is held.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, in der die Figuren 1 und 2 Ausführungsbeispiele zeigen. The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which Figures 1 and 2 show exemplary embodiments.

Die Schaltungsanordnung nach Figur 1 enthält einen Transformator 1, dessen Primärwicklung 2 über einen Widerstand 12 an die Klemmen 11 eines Wechselspannungsnetzes angeschlossen ist. Der Transformator hat eine aus zwei in gleichem Sinne gewickelten Seilen 3 und 4 bestehende Sekundärwicklung, deren Teil 4 mit Erde verbunden ist und deren Teil 3 über einen Gleichrichter 6 einem an der Klemme 1o anzuschließenden Gerät, z.B. einem Elektronenstrahloszillographen, eine Gleichspannung von z.B. einigen Tausend YoIt liefert. Der Gleichrichter 6 lädt während jeder positiven Periode der Wechselspannung den Kondensator 8 auf diese Spannung auf. Der gemeinsame Punkt der Teile 3 und 4 der Sekundärwicklung ist über einen Gleichrichter 5 und eine Gleichspannungsquelle 9» deren Spannung genau ( auf einen bestimmten Wert stabilisiert werden kann, gleichfalls geerdet. Zwischen dem gemeinsamen Punkt der Elemente 5 und 9 und Erde kann weiter ein Kondensator 7 angeschlossen sein. Die Vorrichtung 9 kann ein an sich bekanntes Anodenspannungsgerät sein.The circuit arrangement according to FIG. 1 contains a transformer 1, the primary winding 2 of which via a resistor 12 the terminals 11 of an alternating voltage network is connected. The transformer has a secondary winding consisting of two cables 3 and 4 wound in the same direction Part 4 is connected to earth and part 3 of which is connected to a device to be connected to terminal 1o via a rectifier 6, E.g. an electron beam oscilloscope that supplies a DC voltage of, for example, a few thousand YoIt. The rectifier 6 charges the capacitor 8 to this voltage during each positive period of the alternating voltage. The common point of Parts 3 and 4 of the secondary winding is via a rectifier 5 and a DC voltage source 9 »the voltage of which can be precisely stabilized (to a certain value, likewise grounded. A capacitor 7 can also be connected between the common point of elements 5 and 9 and earth be. The device 9 can be an anode voltage device known per se.

Die Schaltungsanordnung nach Figur 1 liefert dem an der Klemme 1o angeschlossenen Verbraucher eine gut stabilisierte Gleichspannung, wie nachstehend anhand der Figur 3 näher erläutert wird.The circuit arrangement according to Figure 1 supplies the consumer connected to terminal 1o with a well-stabilized DC voltage, as will be explained in more detail below with reference to FIG.

- 4 -909822/0235- 4 -909822/0235

Wenn 17 in Figur 3 eine Halbwelle der Spannung über dem Teil 4 der Sekundärwicklung darstellt, wie sie ohne den Gleichrichter 5 auftreten würde, und V die stabilisierte Spannung •von z.B. einigen Hundert Volt der Quelle 9 ist, wird, weil diese Spannung die Gleichrichtung -verzögert, der Gleichrichter 5 erst im Augenblick t^ stromführend. Wenn angenommen wird, daß die Widerstände im Gleichrichterkreis vernachlässigbar klein sind, so behält die Spannung über dem !eil 4 der Sekundärwicklung bis zum Augenblick t« den Wert V, wonach die Gleichrichterwirkung des Gleichrichters 5 aufhört und die Spannung über dem Teil 4 sich wieder sinusförmig ändert bis zum Augenblick t1 in der nächsten positiven Halbwelle.If 17 in Figure 3 represents a half-wave of the voltage across the part 4 of the secondary winding, as it would occur without the rectifier 5, and V is the stabilized voltage • of, for example, a few hundred volts of the source 9, because this voltage is the rectification - delayed, the rectifier 5 is only energized at the moment t ^. If it is assumed that the resistances in the rectifier circuit are negligibly small, the voltage across part 4 of the secondary winding retains the value V until the instant t «, after which the rectifying action of rectifier 5 ceases and the voltage across part 4 becomes sinusoidal again changes up to the moment t 1 in the next positive half-wave.

Die Spannung über der Primärwicklung 2 erhält infolge des Vorhandenseins des Widerstandes 12, über dem der Primärstrom einen Spannungsabfall herbeiführt, den gleichen Verlauf wie die über dem Teil 4 der Sekundärwicklung, ebenso wie die Spannung am oberen Punkt der Wicklung 3, die jedoch um einen Faktor gleich dem Verhältnis zwischen der Windungszahl der ganzen Sekundärwicklung und der des Teiles 4 größer ist. Diese Spannung ist in Figur 3 durch die Linie 18 angegeben. Der Kondensator 8 wird auf die durch den waagerechten Teil angegebene Spitzenspannung aufgeladen und erhält somit eine Spannung, die durch die Vorrichtung 9 stabilisiert ist, aber einen viel höheren Wert haben kann. Nimmt der Verbraucher keinen zu hohen Strom auf, so bleibt diese Spannung vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t.. der nächsten Halbperiode nahezu konstant. Die Welligkeit ist um so geringer, je langer die zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 verlaufende Zeit ist..In dieser Hinsicht ist diese Schaltungsanordnung vielen anderen bekannten überlegen, bei denen ein Kondensator auf die Spitze der sinusförmig verlaufenden Spannung aufgeladen wird. The voltage across the primary winding 2 is due to the presence of the resistor 12, across which the primary current causes a voltage drop, the same curve as that across the part 4 of the secondary winding, as well as the voltage at the upper point of the winding 3, but by a factor equal to the ratio between the number of turns of the entire secondary winding and that of part 4 is greater. This voltage is indicated by line 18 in FIG. The capacitor 8 is charged to the peak voltage indicated by the horizontal part and thus receives a voltage which is stabilized by the device 9, but can have a much higher value. If the consumer does not consume too high a current, this voltage remains almost constant from time t 2 to time t .. of the next half-cycle. The longer the time between times t 1 and t 2 , the smaller the ripple. In this respect, this circuit arrangement is superior to many other known ones in which a capacitor is charged to the peak of the sinusoidal voltage.

909822/0235 " 5 "909822/0235 " 5 "

Figur·2 zeigt eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung, bei der außerdem eine hohe negative Spannung geliefert wird. Zu diesem Zweck besitzt der Teil "5 eine Anzapfung, die über einen in negativem Sinne gepolten Gleichrichter 14 mit einer negativen Speiseklemme 16 verbunden ist. Der Kondensator 15 wird dabei auf eine stabilisierte Spannung aufgeladen, deren Wert wieder durch die Bezugsspannung der Vorrichtung 9 und die Windungsverhältnisse der Teile 3, 4 der Sekundärwicklung des Transformators 1 bestimmt wird. Dabei muß sich der Teil 4 der Transformatorwicklung jenseits des geerdeten Punktes fort setzen, und es 1st ein Gleichrichter 13 erforderlich, der im gleichen Sinne wie der Gleichrichter 5 gepolt ist, so da8 sich der Zeitpunkt des leitendwerdens der Gleichrichter von derselben stabilisierten Quelle 9 bestimmten läßt.Figure 2 shows a circuit arrangement according to the invention, which also supplies a high negative voltage. For this purpose, part "5" has a tap that extends over a rectifier 14 polarized in the negative sense with a negative supply terminal 16 is connected. The capacitor 15 is charged to a stabilized voltage, the value of which is again determined by the reference voltage of the device 9 and the turns ratios of parts 3, 4 of the secondary winding of the transformer 1 is determined. Part 4 of the transformer winding must continue beyond the earthed point and a rectifier 13 is required, which is polarized in the same way as the rectifier 5, so that 8 the time at which the rectifier becomes conductive can be determined by the same stabilized source 9.

Indem für den Widerstand 12 ein Bisen-Wasserstoff-Widerstand gewählt wird, wird erzielt, daß der effektive Strom durch die Transformatorwicklung 2 in viel geringerem Maße schwankt als die Netzspannung.By using a bis-hydrogen resistor for resistor 12 is chosen, it is achieved that the effective current through the transformer winding 2 fluctuates to a much lesser extent than the mains voltage.

Patentansprüche:Patent claims:

909822/02 3S909822/02 3S

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer hohen, stabilisierten Gleichspannung, mit einem Transformator mit einer Primärwicklung zum Anschluß an eine Weehselspannungsquelle und einer Sekundärwicklung, von der ein erster Punkt unmittelbar mit einer ersten der Gleichspannungsausgangsklemmen und ein zweiter Punkt über einen ersten Gleichrichter mit der anderen Gleichspannungsausgangsklemme verbunden ist, und mit einer aus einer Bezugsspannungsquelle und einem damit in Reihe geschalteten und in bezug auf die Spannung dieser Quelle in Sperrrichtung geschalteten zweiten Gleichrichter bestehenden Spannungsbegrenzer, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsbegrenzer (5, 9) zwischen der ersten Gleichspannungsausgangsklemme und einer Anzapfung der.Sekundärwicklung (3) geschaltet ist, an welcher die Amplitude der Wechselspannung in bezug auf den ersten Punkt dieser Wicklung wenigstens bei Leerlauf größer ist als die Spannung seiner Bezugsspannungsquelle (9), und daß, in an sich bekannter Weise, ein Widerstand (12) in Reihe mit der Primärwicklung (2) des Transformators geschaltet ist (Fig.1).Circuit arrangement for generating a high, stabilized direct voltage, with a transformer with a primary winding for connection to an alternating voltage source and a secondary winding, a first point of which is directly connected to a first of the direct voltage output terminals and a second point via a first rectifier to the other direct voltage output terminal, and with a voltage limiter consisting of a reference voltage source and a second rectifier connected in series with it and connected in the reverse direction with respect to the voltage of this source, characterized in that the voltage limiter (5, 9) is between the first DC voltage output terminal and a tap of the secondary winding ( 3) is connected, at which the amplitude of the alternating voltage with respect to the first point of this winding is greater than the voltage of its reference voltage source (9), at least at no-load, and that, in a manner known per se, e is connected in resistor (12) in series with the primary winding (2) of the transformer (Fig.1). 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (2) über einen Eisen-Wasserstoff-Widerstand (12) an die Wechselspannungsquelle angeschlossen ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the primary winding (2) is connected to the AC voltage source via an iron-hydrogen resistor (12). - 7- 7th Neue U nter!agan (Art. 7 § 1 Abs. 2 Nr. 1 Satz 3 des Ändeningsgas. ν. 4. ϊ ■. -New U nter! Agan (Art. 7, Paragraph 1, Paragraph 2, No. 1, Clause 3 of the Amending Gas. Ν. 4. ϊ ■. - 9Q9822/023S9Q9822 / 023S BADBATH Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erhalten einer hohen positiven und einer hohen negativen Spannung zwei entgegengesetzt geschaltete Gleichrichter (6, 14) an die Sekundärwicklung (?) des Transformators (1) angeschlossen sind und diese Wicklung am anderen Ende verlängert ist und über einen im gleichen Sinne wie der zweite Gleichrichter (5) geschalteten Gleichrichter (13) an der Quelle (9) stabilisierter Spannung liegt.Circuit arrangement according to Claim 1 or 2, characterized in that, in order to obtain a high positive and a high negative voltage, two oppositely connected rectifiers (6, 14) are connected to the secondary winding (?) Of the transformer (1) and this winding is extended at the other end and is connected to the source (9) of a stabilized voltage via a rectifier (13) connected in the same way as the second rectifier (5). 909«22/0235909 «22/0235 LeerseiteBlank page
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