DE1488850C3 - Schaltungsanordnung zur Erzeugung verschieden hoher Gleichspannungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Reihe verschieden hoher Gleichspannungen, insbesondere zur Speisung des Sekundärelektronenvervielfachers von Fotozellen, aus einer Wechselspannung mittels eines Spannungsvervielfachers, dessen Elemente aus je einem Koppelkondensator, einem Ladekondensator und zwei Gleichrichtern bestehen.

Für den Betrieb von Fotozellen mit Sekundärelektronenvervielfacher ist eine Spannungsquelle notwendig, die eine Reihe verschieden hoher Spannungen liefert. Diese Spannungen liegen im Bereich zwischen beispielsweise 50 und 2000 V, wobei von 50 V beginnend die Spannungen in unregelmäßigen Sprüngen von 50, 100 und 150 V steigend verfügbar sein müssen.

Eine Spannungsquelle für die benötigten Teilspannungen kann auf verschiedene Weise geschaffen werden. Es ist bekannt (F. Eckart, »Elektronenoptische Bildwandler und Röntgenbildyerstärker« 1962, S. 221, Abb. 211), diese Spannungen durch Gleichrichtung der aus der Sekundärwicklung eines Netztransformators entnommenen Wechselspannung an einem nachgeschalteten, entsprechend ausgebildeten Spannungsteiler zu erzeugen. Diese bekannte Schaltung hat den Nachteil, daß einmal der Netztransformator für hohe Sekundärspannung ausgelegt sein muß und deswegen verhältnismäßig teuer wird, zum anderen muß in dem Spannungsteiler ein erheblicher Querstrom fließen, um einen ausreichend geringen Innenwiderstand zu erzielen. Letzteres ist nötig, da die Stabilität der Verstärkung des Sekundärelektronenvervielfachers solcher Fotozellen in* hohem Maße von der Konstanz der Teilspannungen abhängt. Der Wirkungsgrad dieser bekannten Anordnung ist also dadurch sehr ungünstig.

Die benötigten Spannungen können auch durch Vervielfachung der kleinsten Teilspannung gewonnen

ίο werden (s. z.B. F. Eckart, »Elektronenoptische Bildwandler und Röntgenbildverstärker«, 1962, S. 229, Abb. 218). Dies hat aber den Nachteil, daß der Aufwand an Bauelementen sehr hoch wird. Dieser Aufwand läßt sich zwar etwas reduzieren, wenn eine höherfrequente Wechselspannung von z. B. 20 kHz durch Zerhacken einer Gleichspannung zur Gleichrichtung verwendet wird, wodurch die Kondensatoren verkleinert werden können; jedoch bleibt auch hierbei der Aufwand noch sehr hoch. Besonders deutlich wird dies, wenn beispielsweise aus einer Gleichspannungsquelle drei Fotozellen mit unterschiedlichen Daten versorgt werden sollen, von denen jede eine andersgeartete Gleichspannungsreihe benötigt. Dies ist z.B. bei Farbfilmabtastern für Fernsehzwecke der Fall, in denen drei Fotozellen mit unterschiedlicher Spektralcharakteristik verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer größeren Anzahl verschieden hoher Gleichspannungen, insbesondere zum Betrieb eines Sekundärelektronenvervielfachers, anzugeben, welche einfach aufgebaut ist und einen niedrigen Innenwiderstand aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Transformator vorgesehen ist, an dessen Sekundärwicklung über Anzapfungen Wechselspannungen verschiedener Größe entsprechend den benötigten unterschiedlichen Spannungs-Sprüngen der Gleichspannungsreihe abnehmbar sind, und daß diese Wechselspannungen einerseits gemeinsam an dem ersten der in Reihe liegenden Ladekondensatoren des Spannungsvervielfachers und andererseits an Koppelkondensatoren verschiedener EIemente liegen.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß eine wesentlich geringere Anzahl von Bauelementen für den Spannungsvervielfacher benötigt wird, für den vorliegenden Fall beispielsweise nur 16 Elemente, jeweils bestehend aus zwei Kondensatoren und zwei Gleichrichtern. Im Gegensatz dazu würden beim bekannten Spannungsvervielfacher 36 dieser Elemente notwendig. Außerdem wird mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erreicht, daß alle Abgriffe der Spannungsreihe direkt über eine Gleichrichterschaltung wechselstrommäßig an der Sekundärwicklung des Transformators liegen. Daraus ergibt sich der weitere Vorteil, daß für jede der Teilspannungen ein niedriger Innenwiderstand erreicht wird, wodurch eine sehr hohe Konstanz der Verstärkung des Sekundärelektronenvervielfachers der Fotozellen möglich wird.

Es ist zweckmäßig, eine höherfrequente Wechselspannung zu verwenden, die mittels eines Transistor-Wechselrichters mit einer Gegenkopplungswicklung am Transformator erzeugt wird. Wegen der höheren Frequenz können wesentlich kleinere Kondensatoren eingesetzt werden. Ferner bietet die Gegenkopplungs-

wicklung am Transformator den Vorteil, daß die Transistoren gegen Überlastung geschützt sind.

Zweckmäßigerweise wird der Transistor-Wechselrichter von einem Regelnetzgerät gespeist, dessen Ausgangsspannung in Abhängigkeit von einer der Gleichspannungen geregelt wird. Damit können sowohl Netzspannungs- als auch Belastungsschwankungen ausgeglichen werden, wodurch wiederum die Stabilität der erzeugten Gleichspannungen verbessert wird. ίο

Die Erfindung wird nunmehr an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Teile dargestellt sind.

Im Regelnetzgerät 1 wird eine Gleichspannung von etwa 30 V erzeugt, die zur Speisung des Transistor-Wechselrichters 2 dient. Der Wechselrichter 2 besteht aus dem Transformator 3 und den beiden im Gegentakt arbeitenden Transistoren 4 und 5. Die Primärseite des Transformators 3 umfaßt dabei drei in der Mitte angezapfte Wicklungen, nämlich die Arbeitswicklung 6, die Rückkopplungswicklung 7 und die Gegenkopplungswicklung 8, deren Enden jeweils mit den entsprechenden Elektroden der beiden Transistoren 4 und 5 verbunden sind.

Die mit den Emitterelektroden verbundene Gegenkopplungswicklung 8 bewirkt je nach Belastung der Sekundärseite des Transformators 3 eine mehr oder weniger starke Gegenkopplung, wodurch die Transistorströme so begrenzt werden, daß eine Gefährdung bzw. Zerstörung der Transistoren durch Überlastung nicht möglich ist.

Die Sekundärseite des Transformators 3 besteht aus einer Wicklung 9 mit drei Anzapfungen 11,12, 13 entsprechend der benötigten Spannungsspriinge von 50, 100 und 150 V. Die nach der Anzapfung 13 gestrichelt dargestellte weitere Fortsetzung der Wicklung 9 soll andeuten, daß es möglich ist, wenn nötig, noch weitere Spannungsspriinge zu erzeugen.

Der Spannungsvervielfacher, dessen Elemente aus je einem Koppelkondensator 14 ... 29, einem Ladekondensator 30... 45 und zwei Gleichrichtern 46... 77 bestehen, ist nun derart an die drei verschiedenen Anzapfungen 11,12 und 13 der Wicklung 9 geschaltet, daß die benötigte Spannungsreihe für die in der Zeichnung nicht dargestellten Sekundärelektronenvervielfacher der drei Fotozellen eines Farbfilmabtasters erzeugt wird. Die Gleichspannungen treten über den in Reihe geschalteten Ladekondensatoren 30... 45 auf und können an den Klemmen 78 ... 93 abgenommen werden.

Die an der Anzapfung 11 entstehende Wechselspannung von 50 V_ss wird über den Kondensator 14 den Gleichrichtern 46,47 zugeführt. Nach Gleichrichtung wird der Kondensator 30 auf eine Spannung von 50 V aufgeladen. An der Klemme 78 ist eine Spannung von —50 V abnehmbar. Die Spannung der Anzapfung 12 (100 V_ss) liegt über dem Kondensator 15 an den Gleichrichtern 48, 49 und lädt den Kondensator 31 auf 100 V. Diese Spannung addiert sich zu der am Kondensator 30 stehenden, so daß an Klemme 79 eine Spannung von —150 V abnehmbar ist. Der Kondensator 16 ist direkt mit dem Kondensator 14 verbunden, so daß der Ladekondensator 32 über die Gleichrichter 50.51 ebenfalls auf 50 V aufgeladen wird. An der Klemme 80 entsteht also eine Spannung von —200 V usw. Ab Koppelkondensator 22 wird die Spannung der dritten Anzapfung 13 von 150 V_ss den nachfolgenden fünf Elementen zugeführt, so daß jeweils Spannungssprünge von 150 V zwischen den Klemmen 85 (-600V) bis 90 (—1350V) auftreten. Der Koppelkondensator 27 ist mit dem Koppelkondensator 21 verbunden, so daß zwischen den Klemmen 90 und 91 ein Spannungssprung von 100 V entsteht. Die letzten beiden Koppelkondensatoren 28 und 29 sind wiederum mit dem Kondensator 26 verbunden, wodurch zwischen den Klemmen 91,92 und 92,93 Spannungsspriinge von je 150 V auftreten. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, werden also die Anzapfungen 11,12,13 der Wicklung 9 je nach den benötigten Gleichspannungen an das nächste oder eines der nachfolgenden Elemente des Spannungsvervielfacher geschaltet.

Von der höchsten vorkommenden Gleichspannung (—1750V) wird mittels des Spannungsteilers 94,95, 96 eine Regelspannung abgeleitet, welche über die Leitung 97 dem Regelnetzgerät 1 zugeführt wird. Dadurch können nicht nur Netzspannungsschwankungen, sondern auch Belastungsschwankungen ausgeregelt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ■1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Reihe verschieden hoher Gleichspannungen, insbesondere zur Speisung des Sekundärelektronenvervielfachers von Fotozellen, aus einer Wechselspannung mittels eines Spannungsvervielfachers, dessen Elemente aus je einem Koppelkondensator, einem Ladekondensator und zwei Gleichrichtern bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transformator (3) vorgesehen ist, an dessen Sekundärwicklung (9) über Anzapfungen (11,12,13) Wechselspannungen verschiedener Größe entsprechend den benötigten unterschiedlichen Spannungssprüngen der Gleichspannungsreihe abnehmbar sind, und daß diese Wechselspannungen einerseits gemeinsam an dem ersten (30) der in Reihe liegenden Ladekondensatoren (30 ... 45) des Spannungsvervielfachers und andererseits an Koppelkondensatoren (14 ... 29) verschiedener Elemente liegen.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung eine höhere Frequenz aufweist und mittels eines Transistor-Wechselrichters (2) mit einer Gegenkopplungswicklung (8) am Transformator (3) erzeugt wird.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Transistor-Wechselrichter (2) ein Regelnetzgerät (1) vorgeschaltet ist, dessen Ausgangsspannung in Abhängigkeit von einer der Gleichspannungen regelbar ist.