DE1538043C

DE1538043C - Circuit arrangement for converting an alternating voltage lower frequency into such a higher frequency

Info

Publication number: DE1538043C
Application number: DE19651538043
Authority: DE
Inventors: George Andrew Parma Avalon Robert James Burton Ohio Kappenhagen (V St A) H02k 19 08
Original assignee: The Ohio Crankshaft Co, Cleveland, Ohio (V St A )
Priority date: 1964-10-27
Filing date: 1965-10-27
Publication date: 1973-02-08

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Umwandeln einer Wechselspannung niedriger Frequenz in eine solche höherer Frequenz.The invention relates to a circuit arrangement for converting an alternating voltage lower frequency to such a higher frequency.

Bisher wurde die Umwandlung von "niederfrequenter Wechselspannung in hochfrequente Spannung für die Speisung von Verbrauchern, die mit hohen Frequenzen betrieben werden, gewöhnlich in der Weise vorgenommen, daß der niederfrequente Wechselstrom gleichgerichtet und aus dem resultierenden Gleichstrom eine hochfrequente Wechselspannung erzeugt wird. Die entsprechenden HF-Energieversorgungsgeräte für z. B. Induktionsheizvorrichtungen, Schweißvorrichtungen, Widerstandsheizvorrichtungen u. dgl. sind ziemlich sperrig und kompliziert sowie verhältnismäßig teuer. Wegen der Kosten und der Kompliziertheit der üblichen HF-Energieversorgungsgeräte sowie wegen der erheblichen Leistungsverluste bei der Übertragung hochfrequenter Energie vom Erzeugungsort nach einem entfernten Verbraucherort war es ferner üblich, elektrische Einrichtungen, wie Leuchtstofflampen, die an sich bei Speisung mit HF-Energie einen besseren Wirkungsgrad aufweisen, nicht mit Hochfrequenzenergie, sondern mit Netzfrequenzstrom über einen besonderen Transformator bzw. Ballasttransformator für jede Lampe oder jeden Beleuchtungskörper zu betreiben.So far, the conversion of "low-frequency alternating voltage into high-frequency voltage." for the supply of consumers that are operated with high frequencies, usually in made the way that the low-frequency alternating current is rectified and from the resulting Direct current a high-frequency alternating voltage is generated. The corresponding HF power supply devices for z. B. Induction heating devices, welding devices, resistance heating devices and the like are quite bulky and complicated and relatively expensive. Because of the Cost and complexity of the usual RF power supplies, as well as because of the significant Loss of power when transmitting high-frequency energy from the point of generation to a remote consumer location, it was also common to have electrical devices such as fluorescent lamps connected to have a better efficiency when fed with HF energy, not with high frequency energy, but with mains frequency current via a special transformer or ballast transformer to operate for any lamp or lighting fixture.

' Der Erfindung' liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Nachteile ein HF-Energieversorgungsgerät zu schaffen, das bei geringer Größe, niedrigen Kosten und einfachem Aufbau die Frequenzwandlung ohne Gleichrichten des niederfrequenten Wechselstromes ermöglicht und sich für die HF-Speisung von Einrichtungen, wie Induktionsheizgeräten, Leuchtstofflampen u. dgl., die dadurch mit besserem Wirkungsgrad arbeiten, eignet, wobei im Falle der HF-Spannungsversorgung von Leuchtstofflampen kein Ballasttransformator erforderlich ist.'The invention' is based on the object below To avoid these disadvantages, to create an HF power supply device that, with a small size, low cost and simple structure the frequency conversion without rectifying the low frequency Alternating current enables and is used for the RF supply of devices such as induction heaters, fluorescent lamps and the like work with better efficiency, is suitable, in the case of the RF power supply of fluorescent lamps no ballast transformer is required.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen die Klemmen einer die niedrigere Frequenz liefernden Wechselspannungsquelle zwei frei schwingende Multivibratoren in Reihe mit einer Last geschaltet sind, von denen der eine eine Ausgangsspannung der höheren Frequenz während lediglich der einen Halbwelle der speisenden Wechselspannung und der andere eine Ausgangsspannung der höheren Frequenz während lediglich der anderen Halbwelle der speisenden Wechselspannung erzeugt, daß über beide Multivibratoren je eine in Reihe mit der Last liegende Richtleiteranordnung geschaltet ist, die Strom während derjenigen Halbwelle der speisenden WechselspannungThis object is achieved according to the invention in a circuit arrangement of the type mentioned at the outset solved that between the terminals of an alternating voltage source supplying the lower frequency two freely oscillating multivibrators are connected in series with a load, of which the an output voltage of the higher frequency during only one half-wave of the feeding AC voltage and the other a higher frequency output voltage while purely the other half-wave of the feeding AC voltage generated that over both multivibrators each a directional conductor arrangement lying in series with the load is connected, the current during those Half-wave of the feeding AC voltage

leitet, während welcher der entsprechend andere Multivibrator eine Ausgangsspannung erzeugt, und daß an beide Multi vibratoren eine Ausgangsanordnung angeschaltet ist, die während beider Halbwellen der speisenden Wechselspannung eine Ausgangsspannung liefert. Vorzugsweise enthalten dabei die Multivibratoren Transistoren und» besteht die Richtleiteranordnung aus Zenerdioder$-deren Durchbruchsspannung in der Sperrichtung im Hinblick auf die Durchlaßspannungseigenschaften der Transistoren so bemessen ist, daß übermäßig hohe Durchlaßspannungen von den Transistoren ferngehalten werden.conducts, during which the corresponding other multivibrator generates an output voltage, and that an output arrangement on both multi vibrators is switched on, the output voltage during both half-waves of the feeding AC voltage supplies. The multivibrators preferably contain transistors and »consists of the Directional conductor arrangement from Zenerdi or $ - their breakdown voltage in the reverse bias in view of the forward voltage characteristics of the transistors is dimensioned to keep excessively high forward voltages away from the transistors will.

Es ist bereits eine Anordnung zur Speisung eines Wechselstromverbrauchers bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 121 167), bei welcher in Reihe mit dem Verbraucher ein Steuerelement geschaltet ist, das von einem geeigneten Steuergerät periodisch in einstellbaren Zeitintervallen durchgesteuert wird. Dem Steuerelement, welches seinem Wesen nach ein steuerbarer Gleichrichter ist, liegt ein Richtleiter parallel, dessen Durchlaßrichtung entgegengesetzt derjenigen des Steuerelements ist. Auf Grund einer derartigen Polarität der beiden im Verbraucherstromkreis liegenden Elemente und bei Speisung des Verbrauchers mit einer Wechselspannung leitet der Richtleiter während derjenigen Halbwelle der Wechselspannung, während welcher das Steuerelement nicht leitet. Dieses Steuerelement kann jedoch nicht wie die erfindungsgemäßen Multivibratoren eine Ausgangsspannung höherer Frequenz liefern, da es sich um einen Trinistor handelt, der sich nicht unabhängig von der an seiner Arbeitsstrecke liegenden Wechselspannung beliebig aus- und einschalten läßt. Mit der bekannten Anordnung wird die erfindungsgemäße Aufgabe, nämlich das Umwandeln einer Wechselspannung niedriger Frequenz in eine solche höherer Frequenz, nicht gelöst. Die bekannte Anordnung eignet sich nur zur Beeinflussung der dem Verbraucher zugeführten Spannungszeitflächen, jedoch nicht zur Beeinflussung der am Verbraucher liegenden Frequenz.An arrangement for feeding an alternating current consumer is already known (German Auslegeschrift 1 121 167), in which a control element is connected in series with the consumer, the is controlled periodically by a suitable control unit at adjustable time intervals. To the Control element, which is essentially a controllable rectifier, is a directional conductor parallel, the direction of which is opposite to that of the control element. Because of a such polarity of the two elements lying in the consumer circuit and when the Consumers with an alternating voltage conducts the directional conductor during that half-wave of the AC voltage during which the control element does not conduct. However, this control can unlike the multivibrators according to the invention, they do not have an output voltage of higher frequency supply, since it is a trinistor that does not expand and disregard independently of the alternating voltage applied to its working path can be switched on. With the known arrangement, the task according to the invention, namely converting, is achieved an alternating voltage of lower frequency in such a higher frequency, not resolved. the known arrangement is only suitable for influencing the supplied to the consumer Voltage-time areas, but not to influence the frequency at the consumer.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Ausgangsanordnung in Reihe zwischen die beiden Multivibratoren geschaltet sein. · Die beiden Multivibratoren können jeweils aus zwei Transistoren bestehen, die abwechselnd im Takt der höheren Frequenz stromleitend werden, wobei die Ausgangsanordnung aus zwei Lastimpedanzen besteht, von denen jede in Reihe zwischen die entsprechenden Transistoren der beiden Multivibratoren geschaltet ist und jedem Transistor eine Diode parallel geschaltet ist. Die Ausgangsanordnung kann auch so gestaltet sein, daß sie die Multivibratoren mit zwei Lastelementen verbindet. Es können zwei Ausgangsanordnungen vorgesehen sein, von denen die zweite den zweiten Multivibrator mit dem zweiten Lastelement verbindet. Bei Verwendung für HF-Energieversorgung einer Leuchtstofflampe enthält die Ausgangsanordnung vorzugsweise ein strombegrenzendes Impedanzelement. Bei Verwendung für- die HF-Energieversorgung von zwei Leuchtstofflampen enthält die Ausgangsanordnung vorzugsweise für jede Leuchtstofflampe je ein strombegrenzendes Impedanzelement. According to a further development of the invention, the output arrangement can be in series between the two Multivibrators be switched. The two multivibrators can each consist of two transistors, which alternately conduct electricity in time with the higher frequency, whereby the output arrangement consists of two load impedances, each in series between the corresponding Transistors of the two multivibrators is connected and each transistor has a diode connected in parallel is. The output arrangement can also be designed so that the multivibrators with two Load elements connects. Two output assemblies can be provided, the second of which connects the second multivibrator to the second load element. When used for HF power supply a fluorescent lamp, the output arrangement preferably contains a current-limiting Impedance element. When used for- contains the HF energy supply of two fluorescent lamps the output arrangement preferably has a current-limiting impedance element for each fluorescent lamp.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt F i g. 1 das Schaltschema einer repräsentativen Ausführungsform der erfindimgsgemäßen Schaltungsanordnung für die Speisung zweier Leuchtstofflampen mit Hochfrequenzspannung undAn exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the drawing. It shows F i g. 1 shows the circuit diagram of a representative embodiment of the circuit arrangement according to the invention for supplying two fluorescent lamps with high frequency voltage and

F i g. 2 ein Diagramm des Ausgangsspannungsverlaufes der erfindungsgeniäßen Schaltungsanordnung.F i g. 2 shows a diagram of the output voltage curve of the circuit arrangement according to the invention.

In der Anordnung nach F i g. 1 werden zwei Leuchtstofflampen 10 und 11 mit Hochfrequenzspannung von einem Frequenzwandler 12 gespeist, der Energie über zwei Leiter 13 und 14 empfängt, die über einen Schalter 15 an eine übliche Wechselspannugsquelle 16 von beispielsweise 120 Volt und 60 Hz angeschlossen sind. Die hier gezeigten Leuchtstofflampen 10 und 11 haben an ihren beiden Enden jeweils Heizleiter 17, 18 bzw. 19, 20, die, um die Lampe zu zünden, geheizt werden und bei der hier beschriebenen Ausführungsform über die entsprechenden Sekundärwicklungen 21, 22, 23 und 24 eines kleinen Transformators 25, dessen Primärwicklung 26 mit einem Schalter 27 über die Leiter 13 und 14 geschaltet ist, kurzzeitig erregt werden. Natürlich kann man auch, andere übliche Lampenzündungsanordnungen, wie z. B. einen die Heizleiter jeder Lampe in Reihe über den Ausgang des Frequenzwandlers 12 schaltenden Schalter, verwenden, und in bestimmten Fällen können die Leuchtstofflampen un- *· mittelbar vom Wechselstromausgang der Schaltungsanordnung gezündet werden, ohne daß eine Heizleiteranordnung benötigt wird.In the arrangement according to FIG. 1 are two fluorescent lamps 10 and 11 with high frequency voltage fed by a frequency converter 12, which receives energy via two conductors 13 and 14, via a switch 15 to a conventional AC voltage source 16 of, for example, 120 volts and 60 Hz are connected. The fluorescent lamps 10 and 11 shown here have at both ends each heating conductor 17, 18 and 19, 20, which are heated in order to ignite the lamp, and here described embodiment via the corresponding secondary windings 21, 22, 23 and 24 a small transformer 25, the primary winding 26 of which is connected to a switch 27 via the conductor 13 and 14 is switched, are briefly excited. Of course, you can also use other common lamp ignition arrangements, such as B. a heating conductor of each lamp in series via the output of the frequency converter 12 switching switches, and in certain cases the fluorescent lamps can un- * · be ignited indirectly from the alternating current output of the circuit arrangement, without a heating conductor arrangement is needed.

Im Frequenzwandler 12 sind zwei Multivibratoren 28 und 28' so angeordnet, daß sie die beiden Seiten der Leuchtstofflampen 10 und 11 während der entsprechenden Halbwellen der 60-Hz-Spannungsperiode des über die Leiter 13 und 14 gelieferten Wechselstromes mit Hochfrequenzenergie beliefern. Da die beiden Multivibratoren 28 und 28' in der hier gezeigten Ausführungsform völlig identisch ausgebildet sind, wird lediglich der Multivibrator 28 im einzelnen beschrieben; die Schaltungselemente des Multivibrators 28' sind mit den entsprechend gleichen Bezugszeichen mit Strichindizes bezeichnet. Der Multivibrator'28 enthält eine erste Schalterstufe mit einem Elektronenventil, beispielsweise einem Transistor 29, der mit seinem Emitter 30 direkt an den Leiter 13 und mit seinem Kollektor 31 an einen Ausgangsleiter 32 angeschlossen ist. Die Basis 33 ist über einen Emittervorspannungskreis mit einem i?C-Parallelglied, bestehend aus einem Kondensator 34 und einem Widerstand 35, an den Leiter 13 und über einen Widerstand 36 an den Leiter 32' des Multivibrators 28' angeschlossen. Wie noch im einzelnen erläutert werden wird, wird während des Betriebs des Multivibrators 28 der Leiter 32' auf annähernd dem gleichen Potential wie der andere Eingangsleiter 14 gehalten. Der Leiter 32 ist ferner über einen Kondensator 37 mit der Basis 33 α eines Transistors 29 α in der zweiten Schalterstufe des Multivibrators 28 gekoppelt. Der Leiter 32 ist ferner über einen Widerstand 38 an den Leiter 32' angeschlossen, der seinerseits über eine Diode 39 mit dem anderen Eingangsleiter 14 verbunden ist.In the frequency converter 12, two multivibrators 28 and 28 'are arranged so that they supply the two sides of the fluorescent lamps 10 and 11 with high-frequency energy during the corresponding half-waves of the 60 Hz voltage period of the alternating current supplied via the conductors 13 and 14. Since the two multivibrators 28 and 28 'are completely identical in the embodiment shown here, only the multivibrator 28 will be described in detail; the circuit elements of the multivibrator 28 'are denoted by the same reference numerals with prime indices. The multivibrator 28 contains a first switch stage with an electron valve, for example a transistor 29, which is connected with its emitter 30 directly to the conductor 13 and with its collector 31 to an output conductor 32. The base 33 is connected to the conductor 13 via an emitter bias circuit with a parallel IC element consisting of a capacitor 34 and a resistor 35 and to the conductor 32 'of the multivibrator 28' via a resistor 36. As will be explained in detail later, the conductor 32 'is held at approximately the same potential as the other input conductor 14 during the operation of the multivibrator 28. The conductor 32 is also coupled via a capacitor 37 to the base 33 α of a transistor 29 α in the second switch stage of the multivibrator 28. The conductor 32 is also connected via a resistor 38 to the conductor 32 ', which in turn is connected to the other input conductor 14 via a diode 39.

Typischerweise ist. die Last, hier verkörpert durch die beiden Leuchtstofflampen 10 und 11, mit den Widerständen 38 bzw. 38 α parallel geschaltet, und in bestimmten Fällen kann es erwünscht sein, ein zusätzliches verlustarmes Impedanzelement Z, hier mit'40 bzw. 40 a bezeichnet, in Reihe mit dem Verbraucher zu schalten^ um dessen Stromaufnahme im Betrieb zu begrenzen. Die Bemessung und die Eigen-Typically is. the load, embodied here by the two fluorescent lamps 10 and 11, with the resistors 38 and 38 α connected in parallel, and in certain cases it may be desirable to have an additional low-loss impedance element Z, here denoted by 40 or 40 a, in To connect series with the consumer ^ to limit its power consumption during operation. The design and the intrinsic

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schäften dieser Impedanz Rängen natürlich von der Transistor 29«. Da die Dioden 39 und 39« während Beschailenheit und den Eigenschaften des Ver- der positiven Halbwelle 42 der Spannung im Leiter braucheis ab, und bei einer praktisch ausgeführten 13 leiten, können die Leiter 32' und 32«' als das Sehallungsanoidnung für die HF-Speisung von gleiche Potential wie der Leiter 14 führend angesehen Leuchtstolllampen wurde zu diesem Zweck eine 5 werden. Sobald der Transistor 29 zu leiten beginnt. Drosselspule mit einer Induktivität, von einigen Milli- bewirkt die positive Spannung, die als Folge dci henry vei wendel. _t ^f Stromabnahme über den Widerstand 38 im Leiter Da die zweite Schalterstufe dirs'Multivibralors 28 32 erzeugt wird, daß die Basis33« des Transistors gleich ausgebildet ist wie die oben beschriebene erste . 29« über den Kondensator 37 eine negative Span-Stufe, wird sie hier nicht im einzelnen beschrieben; io nung erhält, wodurch dieser Transistor in der die Schaltungskomponenlen der zweiten Stufe haben üblichen Weise zeitweilig gesperrt gehalten wird. In in Fig. 1 jeweils tue gleichen Hczugszeichen mit an- Fig. 2 ist das jeweilige Potential des Leiters 32 und gehängten Kleinbuchstaben «. wobei die Basis 33 des folglich die am Widerstand 38 erscheinende Spannung Transistors der ersten Stufe mit dem Kondensator graphisch durch die ausgezogene Kurve 43 dar-37« der zweiten Stufe verbunden ist. 15 gestellt.This impedance ranks naturally from the transistor 29 ". Since the diodes 39 and 39 «during the state and the properties of the positive half-wave 42 of the voltage in the conductor use up, and conduct in a practical 13, the conductors 32 'and 32«' can be used as the visual signal for the HF- Supplying the same potential as the conductor 14 is considered to be a leading luminous tunnel lamp for this purpose. As soon as the transistor 29 begins to conduct. Choke coil with an inductance of a few milli-meters causes the positive voltage, which as a result dci henry vei helix. _t ^f Current decrease across the resistor 38 in the conductor Since the second switch stage dirs'Multivibralors 28 32 is generated that the base 33 "of the transistor is designed the same as the first described above. 29 «has a negative span stage via the capacitor 37, it is not described in detail here; io voltage is obtained, whereby this transistor is kept temporarily blocked in the usual manner in which the circuit components of the second stage have. In Fig. 1, the same reference numerals are used with an- Fig. 2 is the respective potential of the conductor 32 and appended lower case letters «. wherein the base 33 of the transistor of the first stage, which consequently appears at the resistor 38, is graphically connected to the capacitor by the solid curve 43 represented by the second stage. 15 posed.

Vorzugsweise haben die beiden Kondensatoren 37 , Wenn der Kondensator 37 sich über den Wider- und 37 <; des Multivibrators 28 gleiche Werte, und . stand 36 a entladen hat, wird der Transistor 29« diese Weile, in Verbindung mit den ohmschcn Werten leitend, und die positive Spannung im Leiter 32« erder Widerstände 36 und 36«, die ebenfalls gleich zeugt an der Basis 33 eine Spannung, die den Transein sollten, bestimmen die Betriebsfrequenz des 20 sistor 29 sperrt, so daß die Spannung am Widerstand Mullivibratots 28. Andererseits wählt man die 38 auf Null absinkt, wie in Fig. 2 bei 43 angedeutet. Kapazität der Kondensatoren 34 und 34« sowie den Dieses abwechselnde Öffnen und Spenen der beiden ohmsehen Wert der Widerstände 35 und 35 a in den Transistoren 29 und 29 a des selbständig kippenden Emittervorspanniingskreisen im Hinblick auf die Multivibrators 28 erfolgt mit einer hohen Frequenz. Eigenschaften der Transistoren so, daß die für eine 25 über die gesamte positive Halbwelle 42 der Spannung optimale Schaltwirkung und folglich für die Er- im Leiter 13. Als Folge davon wechselt die Momenzeugung eines optimalen Ausgangsschwingungs- tanspannung am Widerstand 38.während dieser geverlaufes erforderlichen Vorspanrtungsverhältnisse samten Halbwelle mit hoher Frequenz zwischen dem geschallen werden. Dabei sind die beiden Tran- Potential des Leiters 13, dargestellt durch die gesistoren 29 und 29« vorzugsweise vom gleichen Typ, 30 strichelte Linie 41 in Fig. 2, und Nullpotential, darwobei man gewünschlenfalls an Stelle der gezeigten gestellt durch die ausgezogene Kurve 43. Während pnp-Transistoien auch npn-Transistoren verwenden dieser gleichen Halbwelle isl die Momentanspaiinung kann, in welchem Falle man die Polaritäten der am Widerstand 38« (in Fig. 2 nicht dargestellt) zur Dioden 39, 39«, 39'und 39«'umkehren'muß. Spannung am Widerstand 38 in der Weise kom-Zu beachten ist ferner, daß die Dioden 39, 39 a, 35 plementär, daß sie, wenn die ausgezogene Kurve 43 39' und 39«' nicht nur den Stromkreis von den bei Null ist, den jeweiligen Amplitudenwert der Widerständen 38 und 38 α zum Leiter 14 für die Linie 41 hat und, wenn die Kurve 43 beim je-Transistoren 29 und 29« sowie zum Leiter 13 für die weiligen positiven Pegel ist, Null ist. Obwohl um Transistoren 29' und 29 «' vervollständigen, sondern der besseren Übersichtlichkeit willen in F i g. 2 die auch einen Nebcnstromwcg für diese Transistoren, 40 Ausgangsfrequenz nur ungefähr das Fünfundzwanzigdie sie überbrücken, bilden und dadurch Spannungen fache der Eingangsfrequenz beträgt, kann man natürin der Sperrichtung von den Transistoren fernhalten. lieh mit der erfind ungsgemäßen Schaltungsanordnung Die Multivibratorschaltiing ist daher in ihrer An- durch entsprechende Wahl bzw. Bemessung der wendung nicht durch die Eigenschaften der ver- SchalUingskomponenten Ausgangsfrequenzen bis hinwendeten Transistoren bezüglich der Sperrdurcli- 45 auf zum Megahertzbereich und höher erhalten,
biuchspannung beschränkt. Ferner verwendet man, Wenn sich die Polarität der Eingangswechselwie in der Zeichnung gezeigt, für die Dioden 39, spannung umkehrt und der Leiter 13 negativ wird, 39«, 39' und 39«' vorzugsweise Zenerdioden, deren werden die Dioden 39' und 39«' leitend, so daß sie Diirchbruchsspannung in der Sperrichlung etwas die Transistoren 29 und 29« kurzschließen, während kieinei als diejenigen Durchlaßspannungswerte ge- 50 zugleich die Dioden 39 und 39« gesperrt werden, so wählt sind, die eine Beschädigung oder einen Durch- daß die beiden Stufen des Multivibrators 28' jetzt biuch der Transistoren, die sie überbrücken, ver- im hochfrequenten Takt in der gleichen Weise, wie Ursachen könnten. Auf diese Weise werden etwaige sie für den Multivibrator 28 beschrieben wurde, ar-Spannungsslöße in der Flußrichlung, die beispiels- beiten können. Während dieser Halbwelle der Einweise durch die an die Schaltung angeschaltete Last 55 gangspcriode kehrt sich die Spannung an den Widerei zeugt werden können, durch die Zenerdioden über- ständen 38 und 38 α um, wie es für den Widerstand brückt oder abgeleitet, so daß sie die Transistoren 38 durch die negative Halbwelle 44 des Spannungsnicht beschädigen können. Verlaufs in Fig. 2 angedeutet isl. Es ist daher selbst Es soll zunächst die Arbeitsweise lediglich des während desjenigen Teils der Eingangsspannungs-Multivibrators 28 betrachtet und dabei vorausgesetzt 60 periode, da einer der beiden Multivibratoren tätig ist, werden, daß die bei geschlossenem Schalter 15 im jeder Transistor dieses Multivibrators jeweils immer Leiter 13 erscheinende 60-Hz-Wechselspannung, dar- hur die Hälfte der Zeit leitend, so daß der gesamte gestellt durch die gestrichelte Linie 41 im Diagramm Arbeitszyklus für jeden Transistor nur 25 ¹Vo"beträgt, nach Fig. 2. in der positiven Richtung (positive weil jeder Transistor jeweils während desjenigen llallwelle 42 auf der linken Seite von Fig. 2) aus- 65 Teils der Eingangsspannungsperiode, in dem der beschwingt. Außerdem soll zu Erläuterungszwecken treffende Multivibrator inaktiv ist, vollständig außer \ οι ausgesetzt werden, dal? der Transistor 29 -zu Betrieb ist. Da ferner gemäß einer praktischen AuseiiH'in Irüheien Zeitpunkt zu leiten anfängt als der führungsform die Transistoren auf einem KühlkörperPreferably, the two capacitors 37, If the capacitor 37 is across the resistor and 37 <; of the multivibrator 28 have the same values, and. When 36 a has been discharged, the transistor 29 "is conductive for this time, in connection with the ohmic values, and the positive voltage in the conductor 32" of the resistors 36 and 36 ", which also generates a voltage at the base 33, which the Transein should determine the operating frequency of the 20 sistor 29 blocks, so that the voltage across the resistor Mullivibratots 28. On the other hand, one chooses 38 to zero, as indicated in FIG. Capacitance of the capacitors 34 and 34 'and the alternating opening and dispensing of the two ohmic values of the resistors 35 and 35 a in the transistors 29 and 29 a of the automatically tilting Emittervorspanniingskreise with regard to the multivibrators 28 takes place at a high frequency. Properties of the transistors so that the optimal switching action for a 25 over the entire positive half-wave 42 of the voltage and consequently for the Er- in the conductor 13. As a result, the moment generation of an optimal output oscillation voltage at the resistor 38 changes during this course entire half-wave with high frequency between which are echoed. The two tran potentials of the conductor 13, represented by the resistors 29 and 29 ″, are preferably of the same type, 30 dashed line 41 in FIG. While pnp transistors also use npn transistors this same half-wave isl the instantaneous voltage, in which case the polarities of the resistor 38 "(not shown in Fig. 2) for the diodes 39, 39", 39 'and 39 "' can be reversed 'got to. Voltage across the resistor 38 in the manner com-It should also be noted that the diodes 39, 39 a, 35 complementary that when the solid curve 43 39 'and 39''is not only the circuit of the at zero, the the respective amplitude value of the resistors 38 and 38 α to the conductor 14 for the line 41 and, if the curve 43 is at the je-transistors 29 and 29 ″ as well as to the conductor 13 for the respective positive levels, is zero. Although to complete transistors 29 'and 29'', but for the sake of clarity in FIG. 2 which also form a secondary current for these transistors, 40 output frequency only about the twenty-five that they bridge, and thus voltages times the input frequency, can of course be kept away from the transistors in the reverse direction. borrowed with the circuit arrangement according to the invention The multivibrator circuit is therefore obtained in its application by appropriate selection or dimensioning of the application not by the properties of the switching components output frequencies up to the transistors used with regard to the blocking duration to the megahertz range and higher,
limited bit tension. Furthermore, if the polarity of the input change is reversed as shown in the drawing for the diodes 39, voltage and the conductor 13 becomes negative, 39 ", 39 'and 39"' are preferably used Zener diodes, of which the diodes 39 'and 39 "are used. 'conductive, so that they short-circuit transistors 29 and 29''slightly with the breakdown voltage in the blocking circuit, while the diodes 39 and 39''are blocked as those forward voltage values at the same time, so that damage or breakdown are selected Both stages of the multivibrator 28 'and the transistors that bridge them now operate at high frequency in the same way that causes could. In this way, any potentials that have been described for the multivibrator 28 are ar-voltage loops in the flow direction that can be exemplified. During this half-wave of Einweise the voltage at the Widerei by the load connected to the circuit load 55 gangspcriode is reversed can be generated by the Zener diodes exceed stands 38 and 38 α to as bridged or derived for the resistor, so that the Transistors 38 cannot be damaged by the negative half-wave 44 of the voltage. The course in Fig. 2 is indicated. It is therefore itself It should first be considered the mode of operation only during that part of the input voltage multivibrator 28, assuming 60 period, since one of the two multivibrators is active, that the switch 15 in each transistor of this multivibrator is always conductors when the switch 15 is closed 13 appearing 60 Hz alternating voltage, which is conductive for half of the time, so that the total, represented by the dashed line 41 in the diagram of the duty cycle for each transistor, is only 25 ¹ Vo ", according to FIG. 2 in the positive direction ( positive because each transistor is in each case during that omnidirectional wave 42 on the left-hand side of FIG 29 - is to be in operation Guide form the transistors on a heat sink

beträchtlicher Masse angeordnet sind, geben die Transistoren sehr rasch diejenige Wärme ab, die durch den Stromfluß während der betreffenden leitenden Halbwelle der Eingangsspannungsperiode etwa erzeugt wird. Die Transistoren können daher mit erheblich stärkeren Momentanströmen belastet werden, als es möglich wäre, wenn die Transistoren dauernd oder über prozentual längere Zeitintervalle in Betrieb wären. . ■ ,considerable mass are arranged, the transistors very quickly give off the heat that by the current flow during the relevant conductive half-wave of the input voltage period, for example is produced. The transistors can therefore be loaded with considerably higher instantaneous currents, than would be possible if the transistors were used continuously or over longer percentage time intervals would be in operation. . ■,

Bei einer praktisch erprobten Ausführungsform der Erfindung hatten die Widerstände 38 und 38 a einen Wert von jeweils 5000 Ohm, die Widerstände 36, 36 α, 36' und 36 a' einen Wert von jeweils 5000 Ohm, die Widerstände 35, 35 α, 35' und 35 a' einen Wert von jeweils 10 000 Ohm, die Kondensatoren 34, 34 a, 34' und 34 a' einen Wert von jeweils 0,1 Mikrofarad und die Kondensatoren 37, 37 a, 37' und 37 a' einen Wert von jeweils 0,022 Mikrofarad. Mit dieser Anordnung wurde eine Ausgangsspannung mit einer Frequenz in der Größenordnung von ao 10 000 Hertz erhalten. Damit wurden zwei 40-Watt-Leuchtstofflampen betrieben, wobei jeder der verschiedenen obengenannten Transistortypen in der Schaltung verwendet wurde. Zum Zünden der Lampen wurde der Schalter 27 einige Sekunden lang geschlossen, um die Heizleiter an den beiden Lampenenden aufzuheizen, wobei man aber, wie bereits erwähnt, auch anderweitige Zündanordnungen vorsehen kann. .In a practically tested embodiment of the invention, the resistors 38 and 38 a had a value of 5000 ohms each, the resistors 36, 36 α, 36 'and 36 a' had a value of 5000 ohms each, the resistors 35, 35 α, 35 ' and 35 a 'have a value of 10,000 ohms each, capacitors 34, 34 a, 34' and 34 a 'have a value of 0.1 microfarads and capacitors 37, 37 a, 37' and 37 a 'have a value of 0.022 microfarads each. With this arrangement, an output voltage with a frequency on the order of ao 10,000 Hertz was obtained. This operated two 40 watt fluorescent lamps, each of the various types of transistors mentioned above being used in the circuit. To ignite the lamps, the switch 27 was closed for a few seconds in order to heat up the heating conductors at the two lamp ends, although, as already mentioned, other ignition arrangements can also be provided. .

Wenn die Anordnung lediglich während der positiven oder negativen Halbwelle der Eingangsspannungsperiode arbeiten soll, ist es auch möglich, den entsprechenden Multivibrator 28 bzw. 28' wegzulassen, wobei man die Widerstände 36, 36 a oder 36', 36 a' sowie 38 und 38 a unmittelbar an den anderen Pol der Eingangswechselstromquelle anschließt. Außerdem kann man für die Schaltelemente in den Multivibratoren an Stelle der gezeigten Transistoren auch Festkörper-Bauelemente mit innerer Schaltwirkung, beispielsweise Shockley-Vierschicht-. dioden, verwenden, wobei diese Vierschichtdioden in den einzelnen Multivibratoren durch entsprechende Frequenzsteuerelemente, wie z. B. Kondensatoren, verbunden sind.If the arrangement is to work only during the positive or negative half-wave of the input voltage period, it is also possible to omit the corresponding multivibrator 28 or 28 ', using the resistors 36, 36 a or 36', 36 a 'and 38 and 38 a connects directly to the other pole of the input AC power source. In addition, for the switching elements in the multivibrators, instead of the transistors shown, solid-state components with internal switching action, for example Shockley four-layer. diodes, use, these four-layer diodes in the individual multivibrators by appropriate frequency control elements, such as. B. capacitors are connected.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 209 686/1921 sheet of drawings 209 686/192

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for converting an alternating voltage of low frequency into a such a higher frequency, characterized in that between the '# £ clamp one the lower frequency supplying alternating voltage source (16) two freely oscillating Multivibrators (28, 28 ') are connected in series with a load (fluorescent lamp 10), of which the one (28) an output voltage of the higher frequency during only the one half cycle the feeding AC voltage and the other (28 ') an output voltage of the higher frequency while only the other half-wave of the feeding AC voltage generates that Via both multivibrators (28, 28 ') one in series with the load (fluorescent lamp 10) Directional conductor arrangement (diodes 39 ', 39) is connected, the current during that half-wave of the feeding alternating voltage conducts, during which the corresponding other multivibrator (28 ', 28) generates an output voltage, and that an output arrangement is connected to both multivibrators (28, 28') (38, 40) is switched on, which supplies an output voltage during both half-waves of the feeding AC voltage.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the multivibrators (28, 28 ') contain transistors (29, 29') and the directional conductor arrangement (diodes 39 ', 39) from Zener diodes whose breakdown voltage in the reverse direction in view of the forward voltage characteristics of the transistors is sized to keep excessively high forward voltages away from the transistors will.

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the output arrangement (38, 40) in series between. the two multivibrators (28, 28 ') is connected.

4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the two multivibrators (28, 28 ') each contain two transistors (29, 29 α and 29', 29 a ') which switch alternately into the conductive state at the higher frequency, that the output arrangement consists of two load impedances (38, 38 a, 40, 40 a) , each of which is in series between the corresponding transistors (29, 29 'and 29 a, 29 a'). of the two multivibrators is connected, and that a diode (39 ', 39 a' and 39, 39 d) is connected in parallel to each transistor.

5. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the output arrangement (38, 40, 38 a, 40 a) connects the multivibrators with two load elements (fluorescent lamps 10, 11).

6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that two output arrangements (38, 40 and 38 a, 40 d) are provided, of which the second (38 a, 40 ä) the second multivibrator (28 ') with the second load element ( Fluorescent lamp 11) connects.

7. Circuit arrangement according to one of the preceding claims for the RF power supply a fluorescent lamp, characterized in that the output arrangement contains a current-limiting impedance element (40).

8. Circuit arrangement according to one of the preceding claims for the RF energy supply von.zwei, fluorescent lamps, characterized • that the output arrangement for ~ "each fluorescent lamp (10, 11) contains a current-limiting impedance element (40, 40 a) .