DE1565145C3

DE1565145C3 - Circuit arrangement for regulating the power to be supplied to an electron gun used in an electron beam furnace

Info

Publication number: DE1565145C3
Application number: DE19651565145
Authority: DE
Inventors: Emmett Raymond Berkeley Calif. Anderson (V.St.A.)
Original assignee: Airco Inc
Current assignee: Airco Inc
Priority date: 1964-09-28
Filing date: 1965-09-28
Publication date: 1976-04-22

Description

ao kanone kleiner ist als eine vorgegebene Spannung,ao cannon is smaller than a given voltage,

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs- aber bei Absinken der Spannung an der Elektronenanordnung zur Regelung der Leistung, die einer in kanone unter ihren Normalpegel größer als die beeinem Elektronenstrahlofen verwendeten Elektronen- treffende vorgegebene Spannung, daß Spannungskanone zuzuführen ist, mit einer Speisespannungs- Feststelleinrichtungen vorgesehen sind, die die Spaneinrichtung, die eine Gleichspannung abgibt, mit 25 nung an der Elektronenkanone ermitteln und die auf einer in Reihe zu der Speisespannungseinrichtung diese Spannung hin ein Spannungssignal abgeben, und der Elektronenkanone liegenden Stromregelein- das während des normalen Betriebs der Elektronenrichtung und mit einer Steuervorrichtung, die mit kanone größer ist als die vorgegebene Spannung, einem Steuerelement den durch die Elektronen- aber bei Absinken der Spannung an der Elektronenkanone hindurchgeleiteten Strom steuert. 30 kanone unter ihren Normalpegel kleiner als die vor-Im Zusammenhang mit der Bearbeitung von Mate- gegebene Spannung, daß Steuereinrichtungen vorgerialien durch Elektronenbeschuß ist es bereits be- sehen sind, die mit den Strom-Feststelleinrichtungen kannt (»Electronics«, September 1959, Nr. 36, S. 39 und mit den Spannungs-Feststelleinrichtungen verbis 41), den Elektronenstrahlstrom dadurch konstant bunden sind, und daß diese Steuereinrichtungen eine zu halten, daß entweder die Kathodentemperatur der 35 Vergleichsschaltung enthalten, die die dem Stromverwendeten Elektronenkanone selbsttätig justiert signal und die dem Spannungssignal jeweils entsprewird oder daß aber eine selbsttätige Justierung der chende Spannung mit einer von einer Bezugsspan-Beschleunigungsspannung erfolgt. Durch Ändern der nungsquelle gelieferten und die vorgegebene Span-Beschleunigungsspannung bzw. der Geschwindigkeit nung darstellenden Bezugsspannung vergleicht und des Elektronenstrahls ist es jedoch nicht mehr ohne 40 die ein Steuersignal, das bei normalem Betrieb der weiteres möglich, den betreffenden Elektronenstrahl Elektronenkanone zu der Elektronenkanonenspaneinwandfrei zu steuern. nung und bei Absinken der Elektronenkanonenspan-Es ist zwar schon ein Steuerverfahren für Elek- nung unter ihren Normalpegel zu dem Elektronentronenstrahlgeräte, und zwar insbesondere für Elek- . kanonenstrom in Beziehung steht, an das Steuertronenstrahlschmelz- und Aufdampfanlagen, bekannt 45 element zur Änderung des durch die Steuervorrich-(deutsche Patentschrift 1151 884), bei dem der ge- tung fließenden Strom und damit zur Beibehaltung samte Verbraucherstrom über eine Elektronenröhre einer konstanten Elektronenstrahlspannung während mit Kathodenwiderstand fließt und die Spannung an des normalen Betriebs sowie zur Begrenzung des dem Kathodenwiderstand mit einer Bezugsspannung Elektronenstrahlstroms bei Absinken der Elektronenin einem Spannungsvergleichsgerät verglichen wird. 50 Strahlspannung unter den normalen Arbeitspegel ab-Auch bei diesem bekannten Steuerverfahren ergibt gibt.The invention relates to a circuit but when the voltage drops across the electron arrangement to regulate the power that one in cannon below their normal level is greater than that Electron beam furnace used electron-hitting predetermined voltage that voltage gun is to be supplied, with a supply voltage detection devices are provided that the clamping device, which emits a direct voltage, determine with 25 voltage on the electron gun and the on one in series with the supply voltage device emits a voltage signal, and the electron gun lying current control one during normal operation of the electron direction and with a control device that is greater than the specified voltage with cannon, a control element that is triggered by the electron gun, but when the voltage drops on the electron gun controls passed current. 30 cannon below their normal level smaller than the pre-im Connection with the processing of material given voltage that control devices vorgerialien by electron bombardment it is already seen that with the current detection devices knows ("Electronics", September 1959, No. 36, p. 39 and verbis with the voltage locking devices 41), the electron beam current are thereby constantly bound, and that these control devices a to keep that either the cathode temperature of the 35 comparison circuit that included the current used Electron gun automatically adjusts signal and which corresponds to the voltage signal or that an automatic adjustment of the corresponding voltage with one of a reference chip acceleration voltage he follows. By changing the voltage source supplied and the specified chip acceleration voltage or the speed voltage representing the reference voltage compares and the electron beam, however, it is no longer without the one control signal that during normal operation of the further possible, the electron beam in question electron gun to the electron gun chip perfectly to control. voltage and when the electron gun chip drops - it is indeed a control method for elec- tion below its normal level to the electron beam device, in particular for elec- gun current is related to the control electron beam melting and evaporation systems, known 45 element to change the control device (German Patent specification 1151 884), in which the direction flowing current and thus to maintain entire consumer current through an electron tube while maintaining a constant electron beam voltage with cathode resistance flowing and the voltage to normal operation as well as to limit the the cathode resistance with a reference voltage of the electron beam current when the electrons decrease a voltage comparator is compared. 50 beam voltage below the normal working level from-Also with this known control method there is.

sich auf Grund der nicht konstanten Spannung an Die Erfindung bringt gegenüber den oben betrach-due to the non-constant voltage.

der benutzten Elektronenkanone, daß sich die Ge- teten bekannten Einrichtungen den Vorteil mit sich,the electron gun used that the known devices killed have the advantage of

schwindigkeit des Elektronenstrahls ändert und da- daß sie auf relativ einfache Weise die Geschwindig-speed of the electron beam changes and that it

mit ebenfalls keine einwandfreie Steuerung dieses 55 keit des von der Elektronenkanone bei normalemwith also no proper control of this 55 speed of the electron gun with normal

Elektronenstrahls ermöglicht ist. Betrieb bzw. bei absinkender Elektronenkanonen-Electron beam is enabled. Operation or with sinking electron gun

Es ist schließlich auch schon eine Einrichtung zum spannung abgegebenen Elektronenstrahls konstantAfter all, there is also a device for the voltage emitted electron beam constant

Schutz einer Elektronenstrahlschmelzanlage bekannt zu halten gestattet und damit eine einwandfreie Steue-Keeping the protection of an electron beam melting system known is permitted and thus a flawless control

(Patentschrift Nr. 30 293 des Amtes für Erfindungs- rung des betreffenden Elektronenstrahls ermöglicht,(Patent No. 30 293 of the Office for Invention of the Electron Beam in question enables

und Patentwesen in Ost-Berlin), welche Mittel zur 60 Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen sowieand patent system in East Berlin), which means for 60 other expedient designs as well

selbsttätigen Kurzschlußfortschaltung durch Unter- Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nach-automatic short-circuit forwarding through sub-features of the invention result from the

brechung der Hochspannung enthält, gegen Über- stehenden Beschreibung eines in der Zeichnung dar-break of the high voltage, against the description of one shown in the drawing

spannungen und zum Schutz des Strahlers gegen, in gestellten Ausführungsbeispiels,voltages and to protect the heater against, in the example provided,

der Zeit bis zum Wirksamwerden der selbsttätigen In der Zeichnung ist eine Stromversorgung für einethe time until the automatic In the drawing is a power supply for a

Kurzschlußfortschaltung, auftretende Kurzschluß- 65 im folgenden auch als Elektronenstrahlkanone be-Short-circuit progression, occurring short-circuit 65 in the following also called electron beam gun

ströme. Durch diese bekannte Einrichtung wird also zeichnete Elektronenkanone 10 in einem Elektronen-streams. This known device is thus drawn electron gun 10 in an electron

ein Kurzschlußstrom allmählich gedrosselt, um einen strahlofen 12 gezeigt. Die dieser Elektronenkanonea short-circuit current gradually throttled to a radiant furnace 12 is shown. That electron gun

Spannungsabfall zu verhüten, die Spannung an der bzw. Elektronenstrahlkanone 10 zugeführte Span-To prevent voltage drop, the voltage at the or electron beam gun 10 supplied chip

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nung wird hier durch Verwendung eines Stromreglers über eine Leitung 42 mit dem Stromregler 14 verbun-14 am Ausgang einer Gleichhochspannungsquelle 16 den, der in der gezeichneten Ausführungsform als stabilisiert bzw. konstant gehalten. Die an der Elek- Hochvakuumtriode mit einem Heizfaden 44, einer tronenkanone 10 liegende Spannung wird durch eine Anode 46 und dem Steuergitter 24 ausgeführt ist. In spannungsempfindliche Einrichtung 18 ermittelt, de- 5 dieser Schaltung ist die Plusklemme der Stromquelle ren Ausgangssignal einer eine Vergleichsfunktion 16 an die Anode 46 geführt. Der Heizfaden 44 wird ausübenden Steuereinrichtung 20 zugeführt wird, die von einem Heiztransformator 48 gespeist, dessen den Teil des betreffenden Signals bzw. Spannungs- Primärwicklung 50 an eine Wechselstromquelle 52 signals verstärkt, der über einer gegebenen Ver- geschaltet ist. Die Sekundärwicklung 54 des Heizgleichsspannung liegt. Der durch die Elektronen- io transformators 48 besitzt einen Mittelabgriff 56, und kanone 10 fließende Strom wird durch eine strom- ein Kondensatorpaar 58,50 liegt zwischen den Enden empfindliche Einrichtung 22 ermittelt, deren Aus- der Sekundärwicklung 54 und dem Mittelabgriff 56. gangssignal ebenfalls der Steuereinrichtung 20 züge- Wie gezeichnet, ist der Mittelabgriff 56 der Sekundärführt wird. Diese Steuereinrichtung 20 verstärkt den wicklung 54 mit einem Ende der stromempfindlichen Teil dieses Signals bzw. Stromsignals, der eine vor- 15 Einrichtung 22 verbunden, die in der gezeichneten gegebene Bezugsspannung übersteigt. Das Strom- Ausführungsform aus einem Festwiderstand 62 in signal und das Spannungssignal werden dabei so ein- Reihe mit einem Regelwiderstand 64 besteht. Die gestellt, daß während eines normalen Betriebs des andere Seite der stromempfindlichen Einrichtung 22 Elektronenstrahlofens die Amplitude des Strom- liegt ebenso wie das im Elektronenstrahlofen 12 besignals niedriger ist als die vorgegebene Spannung 20 findliche Werkstück 66 und eine Beschleunigungsund das Spannungssignal größer ist als die vorge- elektrode 68 in der Elektronenstrahlkanone 10 an gebene Spannung. Im Normalbetrieb verstärkt die Erde. Der die Elektronenstrahlkanone 10 durch-Vergleichseinrichtung 20 nur ein auf das Spannungs- setzende Strom fließt daher durch die in Reihe liegensignal bezogenes Signal. Wenn das Stromsignal des den Widerstände 62 und 64, und der Spannungs-Elektronenstroms über der vorbestimmten Spannung 25 abfall an den hintereinandergeschalteten Widerstänliegt, was üblicherweise bei einer Bogenentladung in den 62 und 64 gibt daher die Amplitude des Elekdem elektrostatischen Feld der Elektronenkanone tronenstrahlstroms an.Voltage is connected to the current regulator 14 via a line 42 by using a current regulator at the output of a DC high voltage source 16, which in the illustrated embodiment as stabilized or kept constant. The on the Elek high vacuum triode with a filament 44, a electron gun 10 lying voltage is carried out by an anode 46 and the control grid 24. In voltage-sensitive device 18 determined, which 5 of this circuit is the positive terminal of the power source Ren output signal of a comparison function 16 is fed to the anode 46. The filament 44 is exercising control device 20 is supplied, which is fed by a heating transformer 48, whose the part of the relevant signal or voltage primary winding 50 to an alternating current source 52 signal that is switched over a given circuit. The secondary winding 54 of the heating DC voltage located. The transformer 48 by the electron io has a center tap 56, and Cannon 10 current flowing is through a current- a capacitor pair 58,50 lies between the ends sensitive device 22 is determined, the secondary winding 54 and the center tap 56. As shown, the center tap 56 is the secondary one will. This control device 20 reinforces the winding 54 with one end of the current-sensitive Part of this signal or current signal, which is connected to a front 15 device 22, which is shown in the drawing exceeds the given reference voltage. The current embodiment consists of a fixed resistor 62 in The signal and the voltage signal are in this way in series with a variable resistor 64. the placed that during normal operation of the other side of the current sensitive device 22 Electron beam furnace, the amplitude of the current is just like that in the electron beam furnace 12 besignals is lower than the predetermined voltage 20 sensitive workpiece 66 and an acceleration and the voltage signal is greater than the pre-electrode 68 in the electron beam gun 10 given tension. In normal operation the earth amplifies. The electron beam gun 10 by comparison means 20 only a voltage-setting current therefore flows through the series signal related signal. When the current signal of the resistors 62 and 64, and the voltage electron current above the predetermined voltage 25 there is a drop across the series-connected resistors, what is common in an arc discharge in Figures 62 and 64 therefore gives the amplitude of the electrode Electrostatic field of the electron gun electron beam current.

eintritt, verstärkt die Vergleichseinrichtung 20 ein Die an der Elektronenkanone 10 liegende Spanstromabhängiges Signal. Während einer Bogenentla- nung wird von der spannungsempfindlichen Einrichdung verringert sich der Widerstand des Elektronen- 30 tung 18 bestimmt, die gemäß der gezeichneten Ausstrahlweges, wodurch sich die Spannung, die an der führungsform eine Spannungsteilerschaltung darstellt. Elektronenkanone liegt, unter die vorbestimmte Be- Die Spannungsteilerschaltung 18 weist, wie gezeichzugsspannung verringert. Folglich wird das Span- net, drei hintereinanderliegende Widerstände 70, 72 nungssignal während des Betriebs mit maximaler und 74 auf, von denen der mittlere als Potentiometer Stromstärke von der Vergleichseinrichtung 20 nicht 35 ausgebildet ist. Ein Ende der Spannungsteilerschalverstärkt. Das Ausgangssignal der Vergleichseinrich- tung 18 liegt an der Mittelanzapfung 32 des Heiztung 20 wird einem Steuerelement 24 zugeführt, das transformators 36 der Elektronenkanone 10, und das den Strom, der durch den Stromregler 14 fließt, andere Ende der Spannungsteilerschaltung 18 liegt an gegenläufig zu dem Signal steuert, das die Ver- der Mittelanzapfung 56 des Heiztransformators 48 gleichseinrichtung 20 steuert. Daraus ergibt sich eine 40 der Triode 14.occurs, the comparison device 20 amplifies the chip current-dependent on the electron gun 10 Signal. During an arc expansion, the tension-sensitive device if the resistance of the electron-device 18 decreases, which is determined according to the drawn radiation path, whereby the voltage that represents a voltage divider circuit on the guide form. The electron gun is below the predetermined level. The voltage divider circuit 18 has, as shown in the drawing, voltage decreased. As a result, the tension becomes three resistors 70, 72 lying one behind the other voltage signal during operation with maximum and 74, of which the middle as a potentiometer Amperage from the comparison device 20 is not 35 formed. One end of the voltage divider shell is reinforced. The output signal of the comparison device 18 is at the center tap 32 of the heater 20 is fed to a control element 24, the transformer 36 of the electron gun 10, and that the current flowing through the current regulator 14, the other end of the voltage divider circuit 18 is applied in the opposite direction to the signal that controls the center tap 56 of the heating transformer 48 equalizer 20 controls. This results in a 40 of the triode 14.

hochstabilisierte Spannung von Null bis zu einem Wie aus dem Schaltbild ersichtlich, wird das zwi-highly stabilized voltage from zero to one As can be seen from the circuit diagram, the voltage between

Höchstwert des Elektronenstrahlstroms. Bei hoch- sehen der Anzapfung des Potentiometers 72 und derMaximum value of the electron beam current. When you see the tap of the potentiometer 72 and the

stem Elektronenstrahlstrom wird der zur Elektronen- Mittelanzapfung 56 des Transformators 48 für diestem electron beam current is the electron center tap 56 of the transformer 48 for the

kanone geleitete Strom so geregelt, daß der Maximal- Triodenheizung entstehende Spannungssignal an dencannon-directed current is regulated in such a way that the voltage signal generated by the maximum triode heating is sent to the

strom nicht überschritten wird. Es ist ferner eine 45 einen Eingang der Vergleichseinrichtung 20 geleitet.current is not exceeded. Furthermore, an input 45 of the comparison device 20 is passed.

Stromregelung vorgesehen (26) zum Festlegen des Das an den in Reihe liegenden Widerständen 64 undCurrent control provided (26) to set the Das at the series resistors 64 and

Elektronenstrahlstroms während des Normalbetriebs 62 (Festwiderstand) entstehende Stromsignal wird anElectron beam current generated during normal operation 62 (fixed resistance) is a current signal

der Elektronenstrahlkanone und zum Einhalten der den zweiten Eingang der Vergleichseinrichtung 20of the electron beam gun and to maintain the second input of the comparison device 20

gewählten Stromstärke. geleitet. Die Einrichtung vergleicht das Spannungs-selected amperage. directed. The device compares the voltage

Im einzelnen kann die Hochspannungsgleichstrom- 50 signal und das Stromsignal mit einer BezugsspannungIn detail, the high-voltage direct current signal and the current signal with a reference voltage

quelle 16 als normale (nicht dargestellte) Dreiphasen- und verstärkt den Teil eines der beiden Signale, dassource 16 as a normal three-phase (not shown) and amplifies that part of one of the two signals that

Zweiwegegleichrichterbrücke ausgebildet sein, die die Bezugsspannung übersteigt.Be formed full-wave rectifier bridge that exceeds the reference voltage.

mit einer (nicht dargestellten) Dreiphasenstromquelle Die dargestellte Vergleichseinrichtung 20 umfaßt verbunden ist. Die Negativklemme der Gleichstrom- eine ODER-Schaltung 76 mit zwei Verstärkerkreisen quelle 16 ist über eine Leitung 28 mit einem Heiz- 55 78 und 80, die einen gemeinsamen Ausgang und im faden 30 der Elektronenstrahlkanone 10 verbunden. Eingang jeder Verstärkerschaltung eine umgekehrt Dabei ist die Leitung 28 mit dem Mittelabgriff 32 an Vorspannung liegende Diode 82 besitzen. Jede einer Sekundärwicklung 34 eines Heiztransformators Verstärkerschaltung weist einen pnp-Transistor auf, 36 verbunden. Der Heizfaden 30 der Elektronen- der in üblicher Emitterschaltung mit der umgekehrt Strahlkanone 10 liegt an der Sekundärwicklung 34. 60 an Vorspannung liegenden Diode 82 verbunden ist, Ein Kondensatorpaar 37, 38 liegt zwischen den die zwischen der Basis 84 und dem Eingang der je-Enden der Sekundärwicklung 34 und dem Mittel- weiligen Verstärkerschaltung liegt. Für die eine Schalabgriff 32 der Sekundärwicklung 34. Der Heizfaden tung ist das Signal das Spannungssignal, für die anwird geheizt durch Anschließen der Primärwick- dere das Stromsignal. Die Dioden 82 erhalten umgelung 40 des Heiztransformators 36 an die Stromregel- 65 kehrte Vorspannung durch eine an einer Zenerdiode einrichtung 26, die nachstehend genauer beschrieben 86 liegende konstante Vergleichsspannung. Das negawird. tive Ende der Zenerdiode 86 liegt dabei an den Emit-Die Plusklemme der Hochspannungsquelle 16 ist tern 88 der Transistoren 78 und 80, die miteinanderwith a three-phase current source (not shown). The comparison device 20 shown comprises connected is. The negative terminal of the DC an OR circuit 76 with two amplifier circuits source 16 is via a line 28 with a heating 55 78 and 80, which have a common output and im thread 30 of the electron beam gun 10 connected. Input of each amplifier circuit one reversed The line 28 with the center tap 32 is to have a biased diode 82. Every a secondary winding 34 of a filament transformer amplifier circuit has a pnp transistor, 36 connected. The filament 30 of the electron end in the usual emitter circuit with the reverse The jet gun 10 is connected to the secondary winding 34. 60 is connected to the bias voltage diode 82, A pair of capacitors 37, 38 is interposed between the base 84 and the entrance of each end the secondary winding 34 and the intermediate amplifier circuit. For the one scarf tap 32 of the secondary winding 34. The filament device is the signal the voltage signal for which is applied The current signal is heated by connecting the primary winding. The diodes 82 receive reversal 40 of the filament transformer 36 to the current control 65 bias voltage returned by a Zener diode device 26, the constant reference voltage lying 86, described in more detail below. That will nega. The tive end of the Zener diode 86 is connected to the emit-The plus terminal of the high-voltage source 16 is tern 88 of the transistors 78 and 80, which are connected to one another

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verbunden sind, und das positive Ende der Zener- ständen 22 liegende Spannung in Reihe gegen eineare connected, and the positive end of the Zener stands 22 lying voltage in series against a

diode 86 ist mit dem gemeinsamen Knotenpunkt Bezugsspannung geschaltet, die an einem Einstell-diode 86 is connected to the common reference voltage node, which is connected to a setting

zwischen der spannungsempfindlichen Einrichtung 18 potentiometer 126 liegt, und diese Hintereinander-between the voltage-sensitive device 18 is potentiometer 126, and these one behind the other

und der stromempfindlichen Einrichtung 22 verbun- schaltung von Spannungen wird einer Steuereinrich-and the current-sensitive device 22 connection of voltages is a control device

den. Ein Paar umgekehrt an Vorspannung liegende 5 tung 128 zugeführt. Das Potentiometer 126 liegt anthe. A pair of reversely biased 5 device 128 are supplied. The potentiometer 126 is present

Dioden sind zwischen die Basis 84 und den Emitter der Spannungsquelle 98.Diodes are between base 84 and the emitter of voltage source 98.

88 jedes Transistors geschaltet, um die Wirkung von Die Steuereinrichtung 128 liefert einen Steuer-Einschaltvorgängen zu verringern. impuls, dessen Länge in Beziehung steht zu der Dif-88 each transistor switched to have the effect of The controller 128 provides a control switch-on to reduce. impulse, the length of which is related to the difference

Die Kollektoren 90 der Transistoren 78 und 80 ferenz zwischen der Spannung an der strömempfindsind miteinander verbunden und werden mit einer io liehen Einrichtung und der Bezugsspannung. Die konstanten Gleichspannung beschickt. Hierzu steht Steuereinrichtung 128 kann als übliche Torsteuerung das negative Ende der Zenerdiode 92 über ein Paar ausgebildet sein und einen magnetischen Verstärker in Reihe liegender Widerstände 94 und 96 mit den aufweisen, dessen Steuerwicklung in Reihe mit der gemeinsamen Kollektoren 90 der Transistoren 78 und Bezugsspannung und der Stromspannung liegt. Die 80 in Verbindung. Das positive Ende der Zenerdiode 15 Leistungswicklung der Torsteuerung 128 ist mit einer 92 ist an die miteinander verbundenen Emitter 88 ge- Wechselstromquelle 130 verbunden. Die Ausgangsführt. Die Durchbruchsgleichspannung für die Zener- größe der Torsteuerung 128 wird als Steuersignal für dioden 86 und 92 wird durch eine Gleichstromquelle einen Siliziumsteuergleichrichter 132 benutzt, der in 98 geliefert. einer Diodenbrücke 134 liegt. Die Diodenbrücke 134The collectors 90 of transistors 78 and 80 reference the voltage across which are flow sensitive connected to each other and are borrowed with an io device and the reference voltage. the constant DC voltage. For this purpose, control device 128 can be used as a conventional gate control the negative end of the zener diode 92 can be formed via a pair and a magnetic amplifier have resistors 94 and 96 in series with the, the control winding in series with the common collectors 90 of transistors 78 and reference voltage and voltage. the 80 in connection. The positive end of the zener diode 15 power winding of the gate control 128 is connected to a 92 is connected to the interconnected emitter 88 ge AC power source 130. The exit leads. The DC breakdown voltage for the Zener variable of the gate control 128 is used as the control signal for diodes 86 and 92 is used by a DC power source silicon control rectifier 132 shown in 98 delivered. a diode bridge 134 is located. The diode bridge 134

Der Ausgang der ODER-Schaltung 76 wird durch 20 Hegt in Reihe mit der Primärwicklung eines Spareinen Verstärker 100 verstärkt, der in der gezeichne- transformators 136 und der Wechselstromquelle 130. ten Ausführungsform ein npn-Transistor in üblicher Die Sekundärspule des Spartransformators 136 ist mit Emitterschaltung ist. Die Basis 102 des Transistors der Primärwicklung 40 des Heiztransformators 36 100 liegt an der Verbindungsstelle der hintereinander verbunden.The output of the OR circuit 76 is connected in series with the primary winding of a sparein Amplifier 100 amplifies the transformer 136 and the alternating current source 130. th embodiment an npn transistor in the usual The secondary coil of the autotransformer 136 is with Emitter circuit is. The base 102 of the transistor of the primary winding 40 of the filament transformer 36 100 is connected to the junction of the one behind the other.

geschalteten Belastungswiderstände 94 und 96. Der 25 Bei der Benutzung der Schaltung wird die erfor-Emitter 104 des Verstärkungstransistors 100 ist über derliche Elektronenstrahlspannung durch Einstellen ein Paar Vorwiderstände 106 und 108 mit dem nega- des Potentiometers 72 in der Spannungsteilerschaltiven Ende der Zenerdiode 92 verbunden. Der KoI- tung 18 und der maximale Elektronenstrahlstrom lektorllO des Transistors 100 wird gespeist durch Ver- durch Einstellen des Regulierwiderstandes 64 gebinden einer Plusklemme einer Gleichstromquelle 30 wählt. Bei normalem Betrieb wird der die Triode 14 112 über einen Belastungswiderstand 114 mit dem passierende Strom geregelt, um eine konstante Span-Kollektor. Die Minusklemme der Gleichstromquelle nung an der Elektronenkanone durch die Spannung 112 steht mit dem gemeinsamen Knotenpunkt zwi- aufrechtzuerhalten, die an der spannungsempfindschen der spannungsempfindlichen Einrichtung 18 liehen Widerstandsanordnung 18 liegt. Wenn der und der stromempfindlichen Einrichtung 22 in Verbin- 35 Elektronenstrahlstrom seinen Maximalwert erreicht, dung. Ferner liegt der Kollektor 110 am Gitter 24 nimmt die Spannung an der Elektronenkanone wegen der Triode 14. Die Triode 14 erhält damit positive des verringerten Widerstands der Elektronenbahn Vorspannung von der Stromquelle 112, und die posi- automatisch auf einen relativ niedrigen Wert ab. Die tive Vorspannung nimmt ab mit der Zunahme des Triode wird dann geregelt durch die an den strom-Stromflusses im Verstärkertransistor 100 (d. h. ändert 40 empfindlichen Widerständen liegende Spannung, um sich umgekehrt proportional). Die maximale, dem den Elektronenstrahlstrom auf seinen Maximalwert Gitter 24 zugeführte positive Vorspannung wird be- zu begrenzen. Die Stärke des Elektronenstrahlstroms grenzt durch eine Spannungsbegrenzungsschaltung während des normalen Betriebes wird durch Einstel-116, die eine Zenerdiode 118 und eine Diode 120 len des Potentiometers 126 festgelegt. Jede Abweizur Vermeidung von Strom in Durchlaßrichtung 45 chung von diesem eingestellten Strom führt zu einer durch die Zenerdiode 118 aufweist. entsprechenden Änderung der an der Torsteuerungconnected load resistors 94 and 96. When using the circuit, the required emitter 104 of the amplification transistor 100 is connected to the negative of the potentiometer 72 in the voltage divider circuit end of the zener diode 92 by setting a pair of series resistors 106 and 108. The coordination 18 and the maximum electron beam current lektor10 of the transistor 100 are fed by connecting a positive terminal of a direct current source 30 by adjusting the regulating resistor 64. During normal operation, the triode 14 112 is regulated via a load resistor 114 with the passing current, in order to have a constant span collector. The negative terminal of the direct current source voltage on the electron gun through the voltage 112 is to be maintained with the common nodal point between which is on the voltage-sensitive resistor arrangement 18 borrowed from the voltage-sensitive device 18. When the and the current-sensitive device 22 in connection 35 electron beam current reaches its maximum value, dung. Furthermore, the collector 110 lies on the grid 24, the voltage at the electron gun decreases because of the triode 14. The triode 14 thus receives the positive of the reduced resistance of the electron path bias from the current source 112, and the positive automatically decreases to a relatively low value. The tive bias voltage decreases with the increase of the triode is then regulated by the current-current flow in the amplifier transistor 100 (ie changes 40 sensitive resistors lying voltage to itself inversely proportional). The maximum positive bias voltage supplied to the electron beam current to its maximum value grid 24 is to be limited. The strength of the electron beam current is limited by a voltage limiting circuit during normal operation is determined by setting 116, a zener diode 118 and a diode 120 of the potentiometer 126. Any deviation from this set current to avoid current in the forward direction 45 leads to a signal caused by the Zener diode 118. corresponding change to the gate control

Die Vergleichsschaltung 20 wird stabilisiert durch 128 liegenden Spannung. Diese SpannungsänderungThe comparison circuit 20 is stabilized by 128 voltage applied. This voltage change

Einschalten eines· Paares Rückkopplungskondensato- ihrerseits führt zu einer Änderung der ImpulslängeSwitching on a pair of feedback capacitors - in turn, leads to a change in the pulse length

ren 122 und 124 zwischen den Emitter 104 des Ver- des Ausgangsimpulses der Torsteuerung 128, wo-ren 122 and 124 between the emitter 104 of the output pulse of the gate control 128, where-

stärkungstransistors 100 und die Basen 84 der ODER- 50 durch eine entsprechende Änderung im StromflußBoost transistor 100 and bases 84 of OR 50 by a corresponding change in current flow

Schaltungstransistoren 78 und 80. zum Heiztransformator 36 herbeigeführt wird.Circuit transistors 78 and 80. to the heating transformer 36 is brought about.

Wie bereits erwähnt, wird die Heizung des Fadens Die vorstehend beschriebene Stromversorgung 30 der Elektronenkanone 10 gesteuert durch den regelt die an der Elektronenkanone liegende Span-Stromregler 26. Durch Reglung der Heizung des Fa- nung so, daß sie sich auf einer vorgegebenen Höhe dens 30 wird der Elektronenstrahlstrom und damit 55 im normalen Betriebsbereich der Elektronenstrahldie Leistungsabgabe des Elektronenofens 12 geregelt. kanone bewegt. Der Elektronenstrahlstrom wird ge-Bei der dargestellten Ausbildungsform hält der Strom- wählt durch Einstellen einer einzigen Regelung in der regler 26 ein auf den der Elektronenkanone zugeführ- Stromversorgung und wird auf die vorgewählte Einten Strom bezogenes Signal in einem bestimmten Ver- Stellung geregelt. Die Stromversorgung begrenzt hältnis zu einem einstellbaren Bezugssignal. In dieser 60 außerdem den Höchststrom, der der Elektronen-Schaltung wird die an den stromempfindlichen Wider- Strahlkanone zugeführt wird.As mentioned earlier, the heating of the filament is the power supply described above 30 of the electron gun 10 controlled by the regulates the span current regulator located on the electron gun 26. By regulating the heating of the fan so that it is at a specified height dens 30 is the electron beam current and thus 55 in the normal operating range of the electron beam The power output of the electron furnace 12 is regulated. cannon moves. The electron beam current is increased the embodiment shown holds the electricity selects by setting a single control in the controller 26 on the electron gun supplied power supply and is set to the preselected Einten Current-related signal regulated in a specific adjustment position. The power supply is limited relationship to an adjustable reference signal. In this 60 also the maximum current that the electron circuit is fed to the current-sensitive resistive jet gun.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for regulating the power, which one in an electron beam furnace used electron gun is to be supplied, with a supply voltage device, the one Outputs DC voltage, with one in series with the supply voltage device and the electron gun. lying current regulating device and with a control device with a control element controls the current passed through the electron gun, characterized in that that current detection devices (22) are provided, which the electron gun (10) determine the current flowing through and generate a current signal for this current output, which is smaller than a predetermined value during normal operation of the electron gun (10) Voltage, but when the voltage on the electron gun (10) drops below theirs Normal level greater than the given voltage in question, that voltage detection devices (18) are provided, which determine the voltage at the electron gun (10) and which emit a voltage signal in response to this voltage, which during normal operation of the Electron gun (10) is greater than the specified voltage, but when the voltage drops at the electron gun (10) below its normal level less than the specified voltage, that control devices (20) are provided with the current detection devices and are connected to the voltage detection devices, and that these control devices (20) contain a comparison circuit (76) which the current signal and the voltage signal corresponding to each voltage with a reference voltage supplied by a reference voltage source (86) and representing the predetermined voltage and compares a control signal that is generated during normal operation of the electron gun (10) to the electron gun voltage and when the electron gun voltage drops below their normal level is related to the electron gun current to the control element (24) to change the current flowing through the control device (14) and thus to maintain it a constant electron beam voltage during normal operation as well as for Limitation of the electron beam current when the electron beam voltage drops below the gives off normal working level.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the on by the Electron gun flowing current responsive device (22) one in series with the Electron gun (10) has adjustable resistance (64).

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the on the at the electron gun (10) applied voltage-responding device (18) a parallel to the electron gun lying resistor (72) with an adjustable, the voltage signal the control device (20) supplying tap.

4. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, with a grounded acceleration anode in the electron gun and with a negative pole of a high-voltage direct current source connected to a filament of the electron gun, characterized in that the current regulating device (14) is a triode (24, 44, 46), the anode (46) of which with the positive pole of the high-voltage direct current source (16) is connected, at the grid (24) of the control signal and the cathode (44) on the means (22) responding to the current flowing through the electron gun (10) to earth located.

5. A circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the on the Electron gun (10) applied voltage (18) responsive device (18) between the cathode (44) of the triode (22, 44, 46) and the filament (30) of the electron gun (10).

6. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the Comparison circuit (76) is designed as an OR circuit, at the inputs of which the The voltage signal and the current signal lie and the output of which supplies the control signal.

7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in that the positive pole of the reference voltage source (86) with a junction between the on the by the electron gun (10) flowing current responsive device (22) and the on the electron gun (10) applied voltage responsive device (18) is connected to the OR circuit (76) a pair of pnp transistors (78, 80), the emitters (88) and collectors (90) of which are each brought together, that the merged emitter (88) pnp transistors (78, 80) with the negative pole of the reference voltage source (86) are connected that. a first diode (82) the base (84) of a pnp transistor (78) of the pnp transistors (78,80) connects to ground that a second diode (82) connects the Tapping the resistor (72) with the base (84) of the other transistor (80) connects that a direct current source (98) is provided, the positive pole of which is connected to the negative pole of the reference voltage source (86) is connected, and that a pair of series connected resistors (94, 96) den Negative pole of this direct current source (98) with the merged collectors (90) of the pnp transistors (78, 80) connects.

8. Circuit arrangement according to claim 7, characterized in that the output signal the OR circuit (76) the grid (24) of the triode (24, 44, 46) via the collector (110) an npn transistor (100), the base (102) of which is at the connection point between the series-connected resistors (94, 96) and its emitter (104) via an emitter series resistor (106, 108) is connected to the negative pole of the direct current source (98).

9. Circuit arrangement according to claim 8, characterized by a direct current source (112), whose negative pole is at the connection point and between its positive pole and the collector (110) of the npn transistor (100) has a load resistor (114).

10. Circuit arrangement according to one of the

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Proverbs 1 to 9, characterized in that the intended electron gun is also

The filament (30) of the electron gun (10) is not kept constant here, so that even with these

a secondary winding (34) of a heating transformer known device, the above-indicated

mators (36) is connected, the primary winding problems with the control of the

treatment via a controllable diode rectifier 5 electron beam are available,

bridge (134) on an alternating current source (130) The invention is based on the object

located. a way to show how a circuit arrangement

11. Circuit arrangement according to claim 10, voltage of the type mentioned is to proceed, that

characterized in that a control is the same as that emitted by an electron beam gun

Richter (132) in the diagonal of the diode equi-electron beam in constant velocity

Richter bridge (134) is located and that a gate control is held and thus properly controlled

tion (128) for controlling the control rectifier can.

(132) In accordance with the voltage of the current, the above-mentioned task signal and an adjustable voltage is achieved using a circuit arrangement as mentioned at the beginning. 15 th type according to the invention in that current locking devices are provided that the elec-

Determine the current flowing through the electron cannon and

which emit a current signal in response to this current,

that during normal operation of the electron