DE1513403C

DE1513403C - Circuit arrangement for generating and stabilizing a high DC voltage

Info

Publication number: DE1513403C
Authority: DE
Inventors: Hans; Achtermann Bernhard; 5100 Aachen Lankes
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Publication date: 1972-05-10

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung und Stabilisierung einer aus einer niederfrequenten Wechselspannung gewonnenen hohen Gleichspannung mit einem zwischen zwei Übertrager geschalteten steuerbaren Ringmodulator. Dabei kann die hohe Gleichspannung etwa 25 kV betragen. Die niederfrequente Wechselspannung kann z. B. 50-Hz-Netzspannung sein. Es wird eine Konstanz (U/A U) der Hochspannung von etwa 500 als ausreichend erachtet.The invention relates to a circuit arrangement for generating and stabilizing a high direct voltage obtained from a low-frequency alternating voltage with a controllable ring modulator connected between two transformers. The high DC voltage can be around 25 kV. The low-frequency alternating voltage can, for. B. 50 Hz mains voltage. A constancy (U / AU) of the high voltage of around 500 is considered sufficient.

Es ist bekannt, zur Stabilisierung von Hochspannungserzeugern einen Teil der Ausgangs-Hochspannung abzugreifen, um daraus, gegebenenfalls nach weiterer Verstärkung, eine Regelspannung zu gewinnen, die dem Eingang, z. B. dem Oszillator, wieder zugeführt wird. Eine solche Schaltung, mit der eine Langzeitkonstanz von etwa 6000 erreicht wird, ist z. B. in »Elektronik«, Heft 4, 1964, S. 101 bis 103, beschrieben. Dabei dient ein Röhrenoszillator als Schwingungserzeuger einer Frequenz von 50 kHz.It is known to stabilize high voltage generators a part of the output high voltage in order to obtain a control voltage from it, if necessary after further amplification, the entrance, z. B. the oscillator is fed back. Such a circuit with the one Long-term constancy of about 6000 is achieved, z. B. in "Electronics", No. 4, 1964, pp. 101 to 103, described. A tube oscillator serves as a vibration generator with a frequency of 50 kHz.

Aus ^der deutschen Patentschrift 971 966 ist eine Einrichtung zur selbsttätigen Phasenregelung in Mittel- und Hochfrequenz-Verbraucherstromkreisen bekannt. Die hierzu verwendete Regelschaltung weist einen Ringmodulator auf, der ein Quotientenmeßgerät speist, wodurch die Verstellung eines Phasenschiebers bewirkt wird. Aus der deutschen Auslegeschrift 1171515 ist eine Kompensationseinrichtung mit einem Ringmodulator bekannt, bei der der Ringmodulator durch Meßwandler gespeist wird. Diese Meßwandler sind ihrerseits mit einer Kippschaltung verbunden, um mit Hilfe des Ringmodulators eine wirk- oder blindleistungsabhängige Kompensation zu erreichen. Die in dieser deutschen Auslegeschrift gezeigte Schaltungsanordnung zeigt damit einen zwischen zwei Übertrager geschalteten steuerbaren Ringmodulator. From ^ the German patent specification 971 966 is one Device for automatic phase control in medium and high frequency consumer circuits known. The control circuit used for this purpose has a ring modulator which is a quotient measuring device feeds, whereby the adjustment of a phase shifter is effected. From the German exposition 1171515 a compensation device with a ring modulator is known in which the ring modulator fed by transducers. These transducers are in turn with a flip-flop circuit connected in order to achieve an active or reactive power dependent compensation with the help of the ring modulator reach. The circuit arrangement shown in this German Auslegeschrift thus shows a between two transformers switched controllable ring modulator.

Steuerbare Ringmodulatoren sind an sich auch aus anderen Zweigen der Technik, z. B. der Trägerfrequenztechnik und Meßtechnik, bekannt. So beschreibt z. B. die USA.-Patentschrift 2780 778 einen phasenempfindlichen Dehnungsmeßstreifen-Verstärker mit gesteuertem Ringmodulator. Aus der USA.-Patentschrift 3 005163 ist z. B. die Verwendung eines gesteuerten Ringmodulators für Steuerzwecke bekannt.Controllable ring modulators are per se from other branches of technology, e.g. B. the carrier frequency technology and measurement technology, known. So describes z. U.S. Patent No. 2,780,778 phase-sensitive strain gauge amplifier with controlled ring modulator. From the USA patent 3 005163 is e.g. B. the use of a controlled ring modulator for control purposes known.

Bei unmittelbar aus einem Wechselstromnetz gespeisten Hochspannungserzeugern entfällt die Möglichkeit, regelnd in die Primärspannung einzugreifen. Durch die Erfindung wird nun ein Weg aufgezeigt, wie auch in solchen Fällen eine für viele Zwecke ausreichende Stabilisierung erzielt werden kann. Dieser Weg besteht darin, daß bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art die Primärwicklung eines Eingangs-Übertragers mit der niederfrequenten Wechselspannung gespeist und seine Sekundärwicklung an zwei gegenphasige Anschlüsse des Ringmodulators angeschlossen sind, dessen zwei andere Anschlüsse mit der Primärwicklung eines Ausgangsübertragers verbunden sind, dessen Sekundärwicklung am Eingang eines Wechselspannungsverstärkers liegt, und daß je ein Mittelabgriff der Sekundärwicklung des Eingangs-Übertragers und der Primärwicklung des Ausgangs-Übertragers mit Zweigen einer in Brücke geschalteten Steuerschaltung verbunden sind.In the case of high-voltage generators fed directly from an alternating current network, there is no possibility of to intervene in the primary voltage in a regulating manner. The invention now shows a way just as in such cases a stabilization which is sufficient for many purposes can be achieved. This way consists in that in a circuit arrangement of the type mentioned at the beginning, the primary winding an input transformer fed with the low-frequency AC voltage and its Secondary winding are connected to two antiphase connections of the ring modulator, the two of which other connections are connected to the primary winding of an output transformer, its secondary winding is at the input of an AC amplifier, and that each a center tap of the Secondary winding of the input transformer and the primary winding of the output transformer with branches a control circuit connected in a bridge.

Nach einer Ausbildung der Erfindung kann jeder rW beiden Brückenzweige der Steuerschaltung ein steuerbares Verstärkerelement aufweisen. Auch kann das eine Verstärkerelement durch eine aus der Ausgangsgleichspannung gewonnene Teilspannung steuerbar sein. Weiterhin kann das andere Verstärkerelement durch eine aus dem Ausgangsgleichstrom gewonnene Teilspannung steuerbar sein.According to one embodiment of the invention, each rW can connect to both bridge branches of the control circuit Have controllable amplifier element. The one amplifier element can also be generated by one of the DC output voltage obtained partial voltage be controllable. Furthermore, the other amplifier element be controllable by a partial voltage obtained from the output direct current.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below described.

ίο Die dem Netz entnommene Eingangsspannung wird den Klemmen 1,1' eines Eingangs-Übertragers 2 zugeführt. Sobald an den Klemmen 3, 4 eine Gleichspannung angelegt wird, wird durch Verschiebung des Arbeitspunktes der Dioden im Ringmodulator 6 die Wechselspannung in der Primärwicklung des Ausgangs-Übertragers entweder überhaupt erst auftreten oder in ihrer Amplitude geändert, wodurch auch die Wechselspannungsgröße in der Sekundärwicklung des Ausgangsübertragers 5 geändert wird.ίο The input voltage taken from the network is fed to terminals 1, 1 'of an input transformer 2. As soon as there is a DC voltage at terminals 3, 4 is applied by shifting the operating point of the diodes in the ring modulator 6 the alternating voltage in the primary winding of the output transformer either occurs in the first place or changed in their amplitude, which also changes the AC voltage in the secondary winding of the output transformer 5 is changed.

Die Phasenlage dieser Wechselspannung ist abhängig von der Richtung des Gleichstroms zwischen den Klemmen 3 und 4. Die Wechselspannung am Ausgangsübertrager 5 ist entweder in Phase oder um 180° gegenüber der an den Eingangsklemmen 1, Γ liegenden Wechselspannung verschoben.The phase position of this alternating voltage depends on the direction of the direct current between the Terminals 3 and 4. The AC voltage at the output transformer 5 is either in phase or reversed 180 ° with respect to the alternating voltage applied to input terminals 1, Γ.

Der Ringmodulator 6 liegt an einer Brückenschaltung, die aus den Trioden 7, 8 und den Widerständen 10,11 besteht. Mit 9 ist ein gemeinsamer Kathodenwiderstand bezeichnet, dessen zweiter Anschluß durch den Glimmstabilisator 12 auf einem Potential von + 85 V gegenüber Masse gehalten wird. Am Widerstand 14 des Ausgangs-Hochspannungsteilers 13, 14, 15, 16 wird eine Teilspannung abgegriffen und über einen Widerstand 17 dem Steuergitter derThe ring modulator 6 is connected to a bridge circuit consisting of the triodes 7, 8 and the resistors 10.11 consists. With a common cathode resistor 9 is designated, the second connection is held by the glow stabilizer 12 at a potential of + 85 V with respect to ground. At the Resistor 14 of the output high-voltage divider 13, 14, 15, 16, a partial voltage is tapped and via a resistor 17 to the control grid of

Röhre 8 zugeführt, das außerdem über die Parallelschaltung des Widerstandes 18 und der Diode 19 mit dem 85-V-Potential verbunden ist. Die Eingangsklemme 3 des Ringmodulators 6 liegt direkt an der Anode der Röhre 7, die Klemme 4 dagegen über eineTube 8 supplied, which is also via the parallel connection of resistor 18 and diode 19 is connected to the 85 V potential. The input terminal 3 of the ring modulator 6 is directly on the Anode of the tube 7, the terminal 4, however, via a

_4<J Diode 20 an der Anode der Röhre 8. _{4 <J} Diode 20 at the anode of tube 8.

Sobald sich nun die an den Ausgangsklemmen 21, 22 liegende Hochspannung ändert, ändert sich zugleich auch die dem Steuergitter der Röhre 8 zugeführte Teilspannung, wodurch die Brücke 7,8,10,11,As soon as the high voltage applied to the output terminals 21, 22 changes, it changes at the same time also the partial voltage fed to the control grid of the tube 8, whereby the bridge 7,8,10,11,

die zunächst mittels des Potentiometers 23 abgeglichen war, verstimmt wird. Dadurch entstehen an den Anoden der Röhren 7, 8 unterschiedliche Potentiale, und über den Ringmodulator fließt ein Ausgleichsstrom, wodurch wiederum am Ausgang deswhich was initially adjusted by means of the potentiometer 23 is detuned. This creates at the anodes of the tubes 7, 8 have different potentials, and a compensating current flows through the ring modulator, which, in turn, at the output of the

Ringmodulators eine Änderung der Wechselspannung entsteht. Diese Wechselspannung wird in der Röhre 24 verstärkt und dem Gitter der Treiberröhre 25 zugeführt. Auf diese Weise wird die Ausgangsspannung wieder auf den Sollwert geregelt.Ring modulator a change in the alternating voltage occurs. This alternating voltage is in the tube 24 amplified and fed to the grid of the driver tube 25. This way the output voltage regulated to the setpoint again.

Eine Verbesserung der beschriebenen Stabilisierungsschaltung läßt sich noch dadurch erreichen, daß auch lastabhängige Schwankungen der Ausgangsspannung ausgeglichen werden. Zu diesem Zweck ist ein weiterer Spannungsteiler 26, 27, 16 vorgesehen. Am Verbindungspunkt des einstellbaren Widerstandes 26 mit dem festen Widerstand 27 liegt das Steuergitter der Röhre 7. Da der Widerstand 16 des genannten Spannungsteilers vom Ausgangsgleichstrom durchflossen wird, führt der an ihm auftretende lastabhängige Spannungsabfall ebenfalls zu einer Brükkenverstimmung, die zur Regelung ausgenutzt wird. Die übrige Schaltung besteht aus bekannten Anordnungen. Die Anoden der in Gegentakt arbeiten-An improvement of the stabilization circuit described can also be achieved in that load-dependent fluctuations in the output voltage be balanced. A further voltage divider 26, 27, 16 is provided for this purpose. At the The connection point of the adjustable resistor 26 with the fixed resistor 27 is the control grid of the tube 7. Since the resistor 16 of the aforementioned voltage divider has the output direct current flowing through it the load-dependent voltage drop that occurs at it also leads to a bridge misalignment, which is used for regulation. The rest of the circuit consists of known arrangements. The anodes that work in push-pull

den Leistungspentoden 28, 29 erhalten eine Gleichspannung von etwa 1000 V, während die übrigen positiven Spannungen einer stabilisierten Quelle von etwa 300 V entnommen werden. Der Hochspannungsübertrager 30 hat ein Übersetzungsverhältnis von etwa 1: 25, als Gleichrichter dient ein Hochspannungsventil 31.the power pentodes 28, 29 receive a DC voltage of about 1000 V, while the rest positive voltages can be taken from a stabilized source of about 300 V. The high voltage transformer 30 has a transmission ratio of about 1:25, a high-voltage valve serves as a rectifier 31.

Es ist auch möglich, die in der Brückenschaltung liegenden Röhren 7, 8 durch andere steuerbare Verstärkerelemente zu ersetzen.It is also possible to use other controllable amplifier elements to replace the tubes 7, 8 in the bridge circuit to replace.

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for generating and stabilizing one from a low frequency AC voltage obtained high DC voltage with a connected between two transformers controllable ring modulator, characterized in that the primary winding an input transformer (2) fed with the low-frequency AC voltage and its Secondary winding connected to two antiphase connections of the ring modulator (6) whose two other connections are connected to the primary winding of an output transformer (5) are connected, the secondary winding of which is at the input of an AC voltage amplifier, and that a center tap of the secondary winding of the input transformer (2) and the primary winding of the output transformer (5) with branches (7,10; 8,11) one connected in a bridge Control circuit are connected.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that each of the two Bridge branches of the control circuit have a controllable amplifier element (7, 8).

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the one amplifier element (8) can be controlled by a partial voltage obtained from the DC output voltage.

4. Circuit arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the other amplifier element (7) can be controlled by a partial voltage obtained from the output direct current.

1 sheet of drawings