DE1487024C - Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Stromimpulsen großer Flankensteilheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrillt eine Schaltungsanordnung zum verlustarmen Erzeugen von Stromitnpulsen großer Flankensteilheit mit Hilfe einer Stromimpulst|ucllc eingeprägten Stromes für Verbraucher mit Einschwingverhalten.

Derartige Schaltungsanordnungen werden insbesondere bei schnellen Magnetkernspeicher!! benötigt, üio hoiic loipulsströme mit sehr steilen Flanken erfordern. Neu entwickelte schnelle Magnetkernspeicher sind durch sehr kurze Signalwege und damit durch hohe Packungsdichten der Schaltmittel gekennzeichnet. Aus Gründen der Erwärmung verlangen diese hohen Packungsdichten extrem verlustarme Schaltungen. Da bei Magnetkernspeichern der größte Teil der Verlustleistung .in den Ansteuerschaltkreisen umgesetzt wird, ist in ihnen eine Herabsetzung der Verlustleistung erforderlich.

Die bisher verwendeten Ansteuerschaltkreise arbeiten entweder nach dem Konstantstrom- oder dem Konstantspannungs-Prinzip. In beiden Fällen werden die Ansteuerschaltkreise jedoch mit einer konstanten Betriebsspannung versorgt, die sich aus dem Strom, der erforderlichen Anstiegszeit und der Induktivität bzw. dem Wellenwiderstand der zu speisenden Leitung ergibt.

Ein Beispiel für die Konstantstromspeisung einer Leitung ist in F i g. 1 der Zeichnung dargestellt. Die aus dem Transistor 7'I und dem Widerstand R1 bestehende SüOinimpulsquelle schaltet einen konstauten Strom und hat als Verbraucher eine Leitung L, Ci'iC aiii Ende kurzgeschlossen und a;n Eingang mit ihrem Wellenwiderstand Z abgeschlossen ist. Die zunächst nach dem Einschalten des Transistors am Leitungsanfang stehende Spannung bricht nach der doppelten Laufzeit zusammen und steht für die restliche Dauer des Impulses am Transistor 71. Dadurch wird im Transistor eine unnötige große Verlustleistung umgesetzt.

Eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von Magnetkernspeichern ist z. B. aus der deutschen Auslegeschrift I 199 318 bekannt. Durch sie sollen Nadelimpulse möglichst großer Impulsfolgefrcquenz erzeugt werden. Dabei sollen die Impulse eine möglichst hohe Stromstärke haben. Zur Erzeugung der Impulse wird jedoch keine Stromimpulsquelle eingeprägten Stromes verwendet. Da nur Nadelimpulse erzeugt werden, kann das Problem, daß die nach dem Einschalten der Schaltungsanordnung am Leitungsanfang stehende Spannung zusammenbricht, nicht auftreten. Es kann somit in der Schaltungsanordnung —- nach Ablauf des Einschwingvorganges im Verbraucher — keine unnötige große Verlustleistung entstehen.

In der deutschen Auslegeschrift 1 206 016 ist ein astabiler Multivibrator beschrieben, bei dem verhindert werden soll, daß die ilen Multivibrator speisende Veisorgungsspannungsquelle durch die abgegebene Impuls-spauining kurzzeitig äußerst stark belastet wird. Der astabile Multivibrator ist keine Stromimptilsquelle eingeprägten Stromes, der Stroiiiimpulse großer Steilheit verlustarin erzeugt.

Der ErCm(IiIiIg lieg! die Aufgabe zugrunde, Scliallungsannrdniingen /um Erzeugen von Stromimpulseii, wie sie beispielsweise zur Ansteuerung von Kernspeicher!) verwendet werden, unter Beibehaltung der gewünschten Flankensteilheit des Ansteuerimpulses verluslleistuiiL'sann auszulegen.

Diese Aufgabe wird erijndungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stromimpuisquelle zu ihrer Spannungsversorgung mit einer zeitabhängig gesteuerten Betricbsspannungsciuelle verbunden ist, die die Stromimpulsquelle nur während des in ihrem Verbraucher ablaufenden Einschwingvorganges mit einer hohen Betriebsspannung und danach für die restliche Impulsdauer mit einer lediglich die Schaltkreisverluste deckenden niedrigen Betriebsspannung versorgt.

Die Zeichnung zeigt in F i g. 2 ein Prinzipschaltbild, das den Grundgedanken der Erfindung wiedergibt, und in den F i g. 3 bis 5 mehrere dazugehörige Ausführungsbeispiele.

Wie in Fig. 2 angedeutet, wird der VerbraucherV aus einer Stromquelle Ql gespeist, die ihrerseits aus einer Spannungsquelle QU mit einer zeitabhängigen, den Erfordernissen angepaßten Betriebsspannung versorgt wird. Dabei wird die hohe Betriebsspannung U (s. Fig. 1), die lediglich für die Dauer des Einschwingvorganges benötigt wird, im eingeschwungenen Zustand auf eine wesentlich kleinere Betriebsspannung umgeschaltet. Die mittlere Verlustleistung in den Schaltmitteln wird dadurch unter Beibehaltung der gewünschten steilen Ansteuerflanken erheblich reduziert.

Im Ausführungsbeispiel der F i g. 3 wird die Spannung im Speisepunkt P nach Einschalten der Stromimpulsquelle Ql für die kurze Zeitdauer des Einschwingvorganges einem zuvor über einen Widerstand/?! auf eine hohe Spannung U2 aufgeladenen Kondensator C entnommen. Im eingeschwungenen Zustand wird dagegen die Stromimpulsquelle Ql mit der wesentlich niedrigeren Spannung U1 über die Diode Z) I versorgt.

In Fällen, in denen die Schaltung mit sehr kleinem Tastverhältnis betrieben wird, ist es sinnvoll, den Widerstand/?! durch einen Schalters zu ersetzen, wie in F i g. 3 durch die Strichelung angedeutet ist. Dieser Schalter S ist während der Zeit, in der die Stromimpulsquelle Ql eingeschaltet ist, geöffnet und wird nach Ausschalten der Stromimpulsquelle Ql geschlossen.

F i g. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die zum Betrieb der Stromimpulsquelle Ql erforderliche Spannung für die Dauer des Einschwingvorganges über einen Schalter S der Spannungsquelle U 2 entnommen wird. Im eingeschwungenen Zustand wird der Schalter S geöffnet und die Stromimpulsquelle Ql aus der zur Deckung der Verluste ausreichenden niedrigen Spannungsquelle U L betrieben. Der Schalter Λ' kann in den Punkt P direkt einspeisen oder über einen Übertrager U oder einen Kondensator angekoppelt sein.

Bei dem in F i g. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Schalter .S' zeitlich vor der Stromimpulsquellc Ql geschlossen. Ein Übertrager Ü transformiert die niedrige Spannung U1 auf einen hohen Wert und lädt damit den Kondensator C auf. Ist der Aufladevorgang beendet, so wird die Stromimpulsquelle Ql eingeschaltet, die nun für die Dauer des Einschwingvorgauges sowohl aus dem KondensatorC als auch über den Übertrager Ü gespeist wird, sofern der Schalter .V, wie in der Schaltungsanordnung in I·'i g. 4 gezeigt, zeitlich eist nach dem Eiiischwingvorgang geölfnet wird. Diese Anordnung hat den zusätzlichen Vorteil, daß sie nur eine einzige Spaniningsquclle, nämlich die niedrige Spannung U I benötigt.

Den in den F i g. 3 bis 5 angegebenen Schaltungen ist die aus dem Transistor Tl und dem Widerstand R1 bestehende Stromimpulsquelle QI gemeinsam, deren Ausgangsstrom i der Eingangsspannung an der Basis des Transistors annähernd proportional 5 ist, sofern die im Punkt P durch die Spannungsquelle QU angelegte Spannung ausreichend groß ist. Die im Punkt P angelegte Spannung hat nur für die kurze Dauer des Einschwingvorganges einen hohen Wert. Für den restlichen Teil der Impulsdauer wird die Stromimpulsquelle QI mit der niedrigen Spannung t/l betrieben. Damit wird die in den Schaltungen umgesetzte Verlustleistung sehr klein gehalten. Die unterste Grenze der Spannung t/l wird lediglich durch die Spannungsabfälle in den Halbleitern, am Widerstand R1 und am Verlustwiderstand der Leitung L bestimmt.

Claims (7)

Patentansprüche: 20

1. Schaltungsanordnung zum verlustarmen Erzeugen von Stromimpulsen großer Flankensteilheit mit Hilfe einer Stromimpulsquelle eingeprägten Stromes für Verbraucher mit Einschwingverhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromimpulsquelle (QI) zu ihrer Spannungsversorgung mit einer zeitabhängig gesteuerten Betriebsspannungsquelle (QU) verbunden ist, die die Stromimpulsquelle (QI) nur während des in ihrem Verbraucher ablaufenden Einschwingvorganges mit einer hohen Betriebsspannung und danach für die restliche Impulsdauer mit einer lediglich die Schaltkreisverluste deckenden niedrigen Betriebsspannung versorgt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zeitabhängig gesteuerte Spannungsquelle (QU), durch die die Stromimpulsquelle (QI) am Einspeisepunkt (P) ihrer Betriebsspannung über einen Widerstand (R 2) mit einer verhältnismäßig hohen Gleichspannung (U 2) und über eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode (D 1) und einen ihr parallel geschalteten Kondensator (C) mit einer wesentlich niedrigen Gleichspannung (U 1) verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zeitabhängig gesteuerte Spannungsquelle (QU), durch die die Stromimpulsquelle (QI) am Einspeisepunkt (P) ihrer Betriebsspannung über einen Schalter (S) in der Pausenzeit der Stromimpulsquelle bis zu deren Auftastung mit einer verhältnismäßig hohen Gleichspannung (U 2) und über eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode (D 1) und einen ihr parallel geschalteten Kondensator (C) mit einer wesentlich niedrigeren Gleichspannung (Ul) verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zeitabhängig gesteuerte Spannungsquelle (QU), durch die die Stromimpulsquelle (QI) am Einspeisepunkt (P) ihrer Betriebsspannung über eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode (D 1) mit einer verhältnismäßig niedrigen Gleichspannung (Ul) und für die Zeit des im Verbraucher (F) der Stromimpulsquelle (QI) ablaufenden Einschwingvorganges über einen Schalter (S) durch einen Übertrager (Ü), einen Kondensator oder direkt gekoppelt mit einer wesentlich höheren Gleichspannung (U 2) verbunden ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zeitabhängig gesteuerte Spannungsquelle (QU), durch die die Stromimpulsquelle (QI) am Einspeisepunkt (P) ihrer Betriebsspannung über eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode (D 1), einen ihr parallel geschalteten Kondensator (C) und eine ebenfalls parallel geschaltete Serienanordnung einer zweiten in Durchlaßrichtung gepolten Diode (D 2) und der Sekundärwicklung eines Übertragers (Ü) lediglich mit einer verhältnismäßig niedrigen Gleichspannung (L/1) verbunden ist, und bei der zusätzlich über einen Schalter (S) für eine kurze, zur Anhebung der Spannung im Einspeisepunkt (P) erforderliche Zeit zum Auftasten der Stromimpulsquelle (QI) die Primärwicklung des Übertragers (Ü) an der gleichen alleinigen Spannungsquelle anliegt.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeprägte Stromimpulse liefernde Stromimpulsquelle (QI) aus einem an seiner Basis gesteuerten Schalttransistor (Tl) und einem Emitterwiderstand (R 1) besteht und der Verbraucher (V) zwischen dem Kollektoranschluß und dem Betriebsspannungsspeisepunkt (P) der Stromimpulsquelle (QI) liegt.

7. Schaltungsanordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher (V) der Stromimpulsquelle (Ql) aus einer am Ende kurzgeschlossenen und am Anfang mit ihrem Wellenwiderstand (Z) abgeschlossenen Leitung (L) besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen