DE1538987A1 - Transistor-Gleichspannungswandler - Google Patents

Description

• Transistor-aleichspannungswandler Die Erfindung bezieht sich auf einen für kleine Leistungen unter Verwendung einer RG-Serienschaltung parallel zur Gleichspann.ungsquelle am Eingang der Schaltung, dessen Abgriff mit dem Mittelpunkt der Rückkopplungswioklung des Schwingübertragers verbunden ist, insbesondere zur Erzeugung hoher Gleichspannungen.
• Gleichspannungswandler, deren Ausgangsspannung in strenger Proportionalität mit der Eingangsspannung kontinuiervariabel sein soll, arbeiten zweckmäßig als Meißner-Gegentaktoszillatoren. Eine bekannte Ausführung eines derartigen Gegentaktoszillators mit nachfolgender Gleichrichtung der Transformator-AusgangsspannunZ ist in Fig. 1 dargestellt.'Die beiden Transistoren T1 und T2 werden über eine Rückkopplungswicklung Rk des Schwingtransformators gesteuert. Zum sicheren Anschwingen der Schaltung liegt ein Basisspannungsteiler aus den Widerständen Rlund R2 an der Eingangsspannung U1. Dem Widerstand R1 des.Spannungsteilers ist eine große Kapazität 01 parallel geschaltet. Die Ausgangsspannung U2 wird über einen Gleiahriahter an der Sekundä:rwioklung des Transformators entnommen. Wird die Schaltung fürkleine Leistung und hohe Spannung bemessen, so ist besonders bei hoher Arbeitsfrequenz der Einfluß der Transformator-Wicklungskapazität erheblich, woraus ein sinusförmiger Verläuf der Kollektorspannung folgt. Die Hauptnduktivität des Hochspannungstransformators stellt zusammen mit der Wicklungskapazität einen Parallelschwingkreis dar, der als frequenzbestimmendes Glied wirkt. Schaltungen dieser Art haben den Nachteil, daß der Wirkungsgrad relativ klein ist. Der Wirkungsgrad wird noch zusätzlich durch dielektrische Verluste und Kernverluste erheblich-vermindert, wenn sehr hohe Spannungen erzeugt werden und der Transformator des Spannungswandlers wegen Überschlaggefahr imprägniert werden muß.
• Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades unter Wahrung der Stabilität und der kontinuierlichen Einstellbarkeit der Ausgangsspannung in einem weiten Spannungsbereich. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß bei einer solchen Dimensionierung der Schaltung, daß durch Übersteuerung der Transistoren in der Durchlaßphase eine Umkehrung des Basisstromes eintritt, eine im Rückkopplungsweg der beiden Transistoren eingeschaltete Serienschaltung aus Kondensator und Widerstand Steuerenergie für die nächste Durchlaßphase speichert. Durch diese Maßnahme wird die Steuerleistung im Rückkopplungsweg des Oszillators vermindert. Hei günstiger Dimensionierung wird erreichte daß außer der Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades die Amplitudenstabilisierung durch Übersteuerung der Transistoren in einem weiten Spannungsbereich wirksam bleibt.
• Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung wird. anhand der Fig.2 näher erläutert.
• Bei der erfindungsgemäßen Schaltung handelt es sich im Prinzip um einen Meißner-Gegentaktoszillator mit geringfügig übersteuerten Transistoren, der zur Erzeugung einer Hochspannung von etwa 10 kV ausgelegt ist. Die Schwingfrequenz soll außerhalb des Häbereiohes liegen. Gegenüber der Schaltung nach Pig.1 unterscheidet sich der Spannungswandler durch die veränderte Ausführung des Rückkopplungsweges der Transistoren, indem in diesen Steuerkreis ein Reihenkondensator 02 eingefügt ist. Der Kapazitätswert dieses Kondensators braucht nur rund ein Zehntei von dem des in der Schaltung nach Fig.1 benötigten Parallelkondensators 01 zu sein.
• Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Der bei npn-Transistoren in die Basis fließende Steuerstrom kehrt im Augenblick der Übersteuerung schlagartig seine Richtung um und es fließt kurzzeitig ein großer Strom vom Kollektor über die Basis zum Kondensator 02. Der Kondensator lädt sich auf., solange die Übersteuerung anhält. Die gespeicherte Kondensatorenergie wird anschließend an die Basis abgegeben.
• Es hat sich gezeigt, daß eine Transformation direkt auf die gewünschte Ausgangsspannung von etwa 10 kV ungünstig ist, weil die mit der Sekundärwindungszahl des Hochspannungstransformators änwachsende Wicklungskapazität die Resonanzfrequenz bis in den Hörbereich: absenkt, wenn die Hochspannungsspule nicht als schmale und hohe Kreuzwickelspule gefertigt wird. Eine derar-' tige Ausführung der Spule läuft dem Wunsch nach möglichst kleiner Bauweise zuwider. Eine optimale Lösung hinsichtlich des Wirkungsgrades, der Abmessungen und der Kosten für Bauelemente und Fertigung wird dann erreicht, wenn die Transformation auf die halbe Ausgangsspannung erfolgt und danach in einer Gleichrichter-Yerdopplerspannung eine Spannungsverdopplung durchgeführt wird, wie in Fig.2 dargestellt.
• Die erfindungsgemäße Schaltung liefert in einem großen Temperaturbereich und bei Lastschwankungen von 0 bis 100 @uA eine gut stabilisierte Ausgangsspannung:

Claims (2)

1. P a t e n t a n s p r ü -o h e @1. Transistor-Gleichspannungswandler fürkleine Leistungen unter Verwendung einer RC-Serienschal.tung parallel zur Gleichspannungsquelle am Eingang der Schaltung, dessen Abgriff mit dem Mittelpunkt der Rückkopplungswicklung des Schwingübertragers verbunden ist, insbesondere zur Erzeugung hoher Gleichspannungen, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß -bei einer'solchen Dimensionierung der Schaltung, daß durch Übersteuerung der Transistoren in der Durchlaßphase eine Umkehrung des Basisstromes eintritt, eine im Rückkopplungsweg der beiden Transistoren eingeschaltete Serienschaltung aus Kondensator (02) und Widerstand (R3) Steuerenergie für die nächste Durchlaßphase speichert.
2. 2. Transistor-Gleichspannungswandler nach Anspruch 'i, d a d u r c h g e k e n n z e i o h n e t, daß der Kapazitätswert des Serienkondensators (C2) im Rückkopplungsweg etwa ein Zehntel von dem des in bekannten Schaltungen einem Teil des Basisspannungsteilers parallel geschalteten Kondensators beträgt.