DE1589239A1

DE1589239A1 - Hochfrequenzgenerator

Info

Publication number: DE1589239A1
Application number: DE19671589239
Authority: DE
Inventors: Moerkens Jozef Cornelis; Van Den Bogaart Anton Johannes
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1966-02-12
Filing date: 1967-02-08
Publication date: 1970-06-04
Also published as: ES336671A1; DK120349B; GB1175252A; AT274959B; DE1589239B2; BE693960A; NL6601803A; FR1511279A; CH466431A; DE1589239C3; SE306576B

Description

Patentanwalt

Anmelder: N. V. Philips' Giaeilcinipeniubriekea
Akt· No. IHH- Η04

Anmeldung vom: 7»Ee"bruar 1967

"Hochfrequenzgenerator"

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenzgenerator zum Zünden und/ oder Speisen einer Gas- und/oder Dampfenladungsröhre, welcher eine dit
Generatorfrequenz bestimmende Induktivität und Kapazität enthält, wobei ein einen Halbleiter enthaltendes, apannungsempfindliches Soh*ltung«el·- ment, insbesondere ein gesteuerter Halbleitergleichrichter vorgesehen
ist und eine die Gas- und/oder Dampfentladungsröhre enthaltende Belastung direkt oder über einen Transformator an eines oder an mehrere dies« Elemente (induktivität, Kapazität oder das Schaltungselement) angeschlof sen ist.

Unter "Hochfrequenz" wird hierin eine Frequenz von mehr als 1000 Si verstanden.

Die bisher verwendeten Generatoren der erwähnten Art sind gr#·· tomessen, verwickelt und 8omit teuer; auseerdera konnte nur GleichetrongpeJ sung angewandt werden. Die Erfindung bezweckt, weniger voluminöse, weni*

ger verwickelte und somit billigere Hochfrequenzgeneratoren su 8ch»fft»$ die sich auch zur Speisung durch Niederfrequenzweoheelstro« eignen.

009823/0332

PHB. UQi

Niederfrequenz wird hierin eine Frequenz bis zu maximal 100 Hz verstanden.

Mach der Erfindung ist der Generator dadurch gekennzeichnet} dass das Schaltungselement eine erste Reihenschaltung der erwähnten Induktivität und der Kapazität überbrückt, wobei die Eingangsklemmen des Generator» durch eine zweite Reihenschaltung verbunden sind, die wenigstens die erwähnte Kapazität und eine nicht kapazitive Kopplungsimpedanz enthält, wobei das Schaltungeelement sich bei einer Spannung schliesst, die niedriger ist als der Spitzenwert der Spannung über der ersten Reihenschaltung, der ohne Schaltungselement erreicht werden würde, während das Schaltungselement sich in dem Augenblick öffnet, in dem der durchfliessende Strom seine Richtung umkehrt.

Gemäsa der Erfindung wird erreicht, dass die zur Bestimmung der Frequenz beitragende Kapazität sich auflädt bis die Spannung der ersten Reihenschaltung die Spannung erreicht, bei der sich das Schaltungselement schliesst. Darauf entlädt sich die Kapazität über die zur Bestimmung der Frequenz beitragende Induktivität und zwar bis die Stromrichtung durch das Schaltungselement sich umkehrt. Die Kapazität lädt eich dann wider auf, worauf sich der Vorgang wiederholt.

Es ist dabei möglich, den Generator weniger umfangreich und weniger verwickelt und somit billiger herzustellen. Der Generator kann sich dabei aus s erde in zur Speisung durch Niederf raquenzwechseletrou

Vorzugsweise bildet die zur Bestimmung der Frequenz beitragende Induktivität die Primärwicklung eines die Ausgangsspannung des Generatora erhöhenden Transformators. Dies hat den Vorteil, dass wenn die Aubgangsapannung des Generators nicht hinreichend hoch ist, dieselbe Induktivität sowohl als ein die Frequenz bestimmendes Element wie als Primärtransformatorwicklung wirksam sein kann.

009823/0332

PHK. 140/1 - 3 -

Der Generator la'aut eich vorteilhaft in einer Vorrichtung anwenden_t die auaser diesem Generator eine Niederfrequenz-Wechselstromquell· besitzt, die an die gleich· die Gas- und/oder Dampfentladungeröhre enthaltend· Belastung angeschlossen ist, wobei die Kopplungaimpedanz induktiv ist und wenigstens ein Teil dieser Kopplungeimpedanz dl· Stabiliaierungaimpedans der Entladungsröhre bildet. Si« Xopplungsimpedanz hat dann zwei Funktionen*

Der Generator kann weiterhin vorteilhaft in einer Vorrichtung benutzt werden, die ausser dta Generator «in· iiederfrequenz-Wechselstromquelle enthält, die an die gleiche Belastung angeschlossen ist, wobei die Entladungsröhre Bit vorerhitzten Glühelektroden versehen ist, wobei die Kopplungeimpedanz induktiv ist und wenigsten« ein Teil dieser Kopplungaiapedanc die Primärwicklung; «in·· Heise tromtraBiformafcors sun Erhitzen der vorerhitzen Glühelektroden der Entladungsrohr· bildet. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist eoait ein gesonderter Heiz» »tromtranefcraatOr entbehrlich.

Wenn die zur Bestiaeung der Frequenz beitragende Induktivität die Primärwicklung eines die Ausgangsspannung de· Generators erhöhenden Transformators bildet und dl· Kopplungeia#e*»n* Induktiv ist und wenig» etene ein Teil dieser Kopplang·impedanz die Stabilieierungaiapedanz der Entladungsrohre .bildet und wenn dar Transformator «lektrisoh getrennte Wicklungen besitzt« wird vorzugsweise di· Reihenschaltung der Sekundärwicklung des TransforBatora und der Belastung durch einen Hilfskondensator überbrückt, dessen Impedanz bei der Frequenz des Hochfrequenzgenerators geringer ist ale die Impedanz der Kopplungeimpedanz bei dieser Frequenz. Wäre der Hilfskondensator nicht vorgesehen, so würde die Kopplungsimpedanz einen verhältnieaasaig hohen Impedanzwart in dem Hochfrequenzkreis bilden. Beim Vorhanden sein des Hilfskondensator· kann ein verhSltnismäseig hoher Hochfrequenzatrom von dem Generator er-

00 9 8 2 3/0332

PHI. 1404

Im letzteren Falle wird vorzugsweise in den die Sekundärwicklung des Transformators^ die Belastung und den Hilfskondensator enthaltenden Kreis oder in den Kreis der Primärwicklung des Transformators des spannungsempfindlichen Schaltungselement und der Kapazität eine Hilfeinduktivität eingeschaltet. Diese Hilfsinduktivitätbeschränkt die Stromstösse in den beiden Transfornatorkreisen.

Sie Hilfsinduktivitit wird vorzugsweise in denjenigen Teil des Kreises der Primärwicklung dea Transformators, des epannungsempfindlichen Schaltelementes und der Kapazität eingefügt, der lediglich einen Teil' des Hochfrequenzkreises bildet. Bei dieser Lösung braucht die Hilfsinduktivitlt nur verhältnismassig geringen Strom zu führen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der

Figur 1 einen Hochfrequenzgenerator nach der Erfindung,

Figur 2 eine Vorrichtung mit einem Hochfrequenzgenerator und eine Niederfrequenz-Wecheeletromquelle, die an die gleiche Belastung angeschlossen sind,

Figur 3 eine andere Vorrichtung mit einem Hochfrequenzgenerator und eine Hiederfrequenz-Wechselstromquelle zeigen, die an die gleiche Belastung angeschlossen sind.

In Figur 1 bezeichnen 1 und 2 die Anschlussklemmen eines Hochfrequenzgenerators. Diese Klemmen werden durch die Reihenschaltung einer Kopplungeimpedanz 3» einer durch die Primärwicklung eines Transformators gebildeten Induktivität 4 und eines Kondensators 5 überbrückt. Die Reihenschaltung der Induktivität 4 und des Kondensators 5 werden durch einen Thyristor 6 überbrückt. Die Steuerelektrode des Thyristors 6 wird über einen ohmischen Widerstand 7 gesteuert. An die Sekundärwicklung des Transformators schlieB3t eich die Reihen-

009823/0332

ORiGINAi, (NSPECTCD

PHI. UQl

schaltung einer Entladungsröhre θ und einer Stabiliderungsapul· 9 an. Der Generator arbeitet wie folgt:

Aus einem Niederfrequenznetz, an welche· die Klemmen 1 und 2 angeschlossen werden, wird der Kondensator 5 Über die Kopplung·!··* pedanz 3 und die Wicklung 4 aufgeladen, bis über 4-5 die Spannung erreicht ist, bei der sich das Schallungeelement, der Thyristor 6, schlieset. Darauf entlädt sich der Kondensator 5 Über die Induktiv!« tät 4 und das Schaltungeelement 6. Die Induktivität 4 und der Kondensator 5 bestimmen die Frequenz des Generatora. Wenn der den Thyristor 6 durchflieseende Stromaeine Richtung umkehrt, belangt da· Schaltungselement 6 wieier in den nicht leitenden Zustand. Der Kondensator.5 wird dann wieder über die Kopplungeimpedan* 3 und die Wicklung 4 aufgeladen. Um die erwünschte Anzahl von Hochfrequenzschwingungen d.h. die erwünschte Anzahl von Wellenpaketen pro Periode der Speisewechsel· spannung des Generators zu erzielen, muss der Kondensator 5 stet· schnell aufgeladen werden, so dass der Kondensator bald wieder über die zur Frequenzbestimmung beitragende Impedanz 4 entladen werden kam Dies wirkt sich bei dem die Kopp lungs impedanz durchmessenden Strom wie folgt aust der dieses Element durchfliessende Strom besteht au· zwei Komponenten, d.h. dem erwähnten schnellen Ladestrom des Kondensators und einem im leitenden Zustand des Schaltungselementes auftretenden Strom. Die zuerst genannte Komponente ist infolge der höheren Frequenz vernachlässigbar gering im Vergleich zu dem Strom durch die Kopi lungsimpedanz in dem leitenden Zustand des Schaltungselemente·, al»o i

(Sj Vergleich zu dem Strom durch die Kopplungeimpedanz, wenn letztere an

ro das Niederfrequenznetz angeschlossen ist. Infolge der Einschaltereohei-

nung des die Kopplungsimpedanz durch fliessenden Stroms, wenn das' Scha tungeelement aura ersten Male während einer positiven Halbperiode der

σ Netzspannung leitend wird, hält dieser Strom länger die gleiche Rioh-σ

tung bei als die Dauer einer Halbperiode der Hetzspannung. Infolgede»!

PHM. 1404

kann di· Vorrichtung auch durch Wechselstrom getrieben werden. Hs sei bemerkt, dass uaeo niedriger die Spannung ist, bei der eich das Schaltungselement schlieast, je länger der die Kopplungsimpedanz durohfliessende Strom seine Richtung beibehält.

In einem praktischen 7alle wurden die Anschlussklemmen 1 und 2 des Hochfrequenzgenerators an eine Wechselstromquelle Ton 2207, 50 Hz angeschlossen. Der Hochfrequenzgenerator diente zur Speisung einer Hochdruck-Quekailberdaepf-Entladungslampe S₁ deren Zündspannung 600 7 und Brennspannung'125 V bei 50 Hz betrug. Zur Speisung der Lampe θ wurde von dem durch die Elemente 4» 5 und 6 gebildeten Hochfrequenzschwingkreis eine Hochfrequenzspannung hinreichenden Wertes z.B. etwa 2500 7 Spitzenwert be L 10 000 Hz zugeführt. Der Wert der Kopplungsspule 3 war 5 H, die Induktivität 4 war 2,5 «H und der Kondensator 5 hatte einen Wert von etwa 0,1 /uF. Der Spitzenwert der Spannung beim Schliesaen des Thyristors 6 war 230 7. Dies wurde durch einem Widerstand 7 von etwa 20 000 Ohm erreicht. Der Spitzenwert der Spannung über der Reihenschaltung des Kondensators 5 und der Induktivität 4 beim Fehlen des Thyristors 6 war in diesem Falle 300 7.

In dieser Schaltungsanordnung können gegebenenfalls die Elemente 5 und 6 (letzteres gemeinsam mit 7) umgetauscht werden. Wenn der Hochfrequenzgenerator durch eine Oleichstromquelle gespeist werden soll, muss die Kopplungsimpedanz durch «inen Widerstand ge-

j^ bildet werden.

cr> ■ In Figur 2 bezeichnen 2 und 1 wieder die Anschlussklemmen

^>o der Vorrichtung. Sie dienen zum Anschluss an ein 220 V, 50 Hz Netz.

Li Diese Klemme werden durch die Reihenschaltung einer Spule 3¹ und einer Entladungsröhre 8 überbrückt. Zwischen dem Abgriffpunkt 10 dieser Reihenschaltung und der Klemme 2 befindet sich wieder ein Hochfrequenzkreis. Dieser Hochfrequenzkreis entspricht nahezu dem Kreis nach ^

ORIGINAL INSPECTED

PHB. U04

Figur 1. Die Unterschiede Bind der Spartransformator mit den Wicklungen 4^f und 4" und der Trennkondenaator 11. Die Kopplungaimpedanz besteht aus zwei Teilen d.h. aus der Reihenschaltung der Spule 3¹ und der Spule 3"· Die Röhre 8 ist hier an ein Niederfrequensretz über 3' und an den Hochfrequenzgenerator über den Kondensator 11 angeschlossen. Der Trennkondensator 11 hat eine hohe Iapedanz bei 50 Hz und eine niedrige Impedanz bei den 10 000 Hz des Hochfrequenzgenera- , tore. Der Teil 3' der Kopplungsimpedanz wirkt ausserdea als Stabilisierung impedanz für die Röhre 8. Wenn die Röhre θ nit Elektroden 12 und 13 des vorerhitzbaren Typs versehen ist, können dieee an die Sekundärwicklungen 14 bzw. 15 eines Transformators angeschlossen werden, wobei der Teil 3" der Kopplungsimpedanz die Primärwicklung bildet. Der Hochfrequenzgenerator nach Figur 2 dient nur als Zündvorrichtung für die Röhre 8. Zündet die Röhre 8, so sinkt die Spannung !wischen 10 und 2 auf etwa 125 ^v _ff» also bis etwa 145 ^v Spitzenwert, was nicht hinreicht, um den Thyristor 6 mit der Arbeitaspannung van 230 V leitend zu machen.

Figur 3 zeigt eine ander Ausführungsform, bei der eine Laepe 8 an eine Niederfrequere-Weehselstromquelle und an einen Hochfrequenzgenerator angeschlossen ist. Im Gegensatz zu dem Schaltbild der Figur 2, sind die zwei Stromquellen in Reihe miteinander gelegt. Ein Trennkondensator 11 (siehe Figur 2) erübrigt sich. Entsprechende Elemente sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet wie in den vorhergehenden Figuren, bis ist noch ein Entkopplungskondenator 16 zugeordnet, so dass die Hochfrequenzstrome die Spule 3' nicht zu durchflieseen brauchen. Der Kondensator 16 hat einen Wert von etwa 0,1/uF. Ferner ist zwischen der Primärwicklung 4'" des Transformators und dem Schaltungselement 6 eine Hilfsinduktivität 17 zum Beschränken der Stroa-3tös8e in diesem Kreis und in dem die Wicklung 4"" und die Lampe θ *'r.tr._altenden Kreis vorgesehen. 00 9823/0332

BAD ORIGINAL

PHH.140A

Mach Figur 3 kann der Hochfrequenzgenerator nicht nur beim Zünden der Lampe 8 sondern auch beim Brennen der Lampe wirksam sein. Dies kann z.B. dadurch bewerkstelligt werden» dass die Spannung! bei «elcher sich der Thyristor 6 schliesst, niedriger gewählt wird, z.B. 100 V* Dazu braucht hur der Ohm'sche Wert des Widerstand 7 ron 20 000 Ohm auf etwa 9000 Ohm herabgemindert zu werden.

009823/0332

Claims

PHI 1404

PATENTANSPRUKCHEt

Hochfrequenzgenerator zum Zünden und/oder Speisen einer Gas- und/oder Dampfentladungaröhre, welcher eine die Generatorfrequenz bestimmende Induktivität und Kapazität enthält, wobei ein· einen Halbleiter enthaltendes, spannungsempfindliches Schaltungselement* insbesondere ein gesteuerter Halbleitergleichrichter vorgesehen ist und eine die Gas- und/oder Dampfentladungsröhre enthaltende Belastung direkt oder über einen Transformator an eines oder an mehrere der Elemente (Induktivität, Kapazität oder Schaltungselement) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltungselement eine erste Reihenschaltung der erwähnten Induktivität und der Kapazität überbrückt und die Eingahgsklemmen des Generators durch eine zweite Reihenschaltung verbunden sind, die wenigstens die erwähnte Kapazität und eine nichtkapazitive Kopplungsimpedana enthält, wobei das Schaltungselement eich bei einer Spannung schliesst, die niedriger ist als der Spitzenwert der Spannung über der ersten Reihenschaltung, die ohne Schaltungselement erreichbar ist, und das Schaltungselement sich in dem Augenblick öffnet, in dem der Strom durch das Schaltungselement seine Richtung umkehrt.
2. Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Frequenzbestimnung beitragende Induktivität die Primärwicklung eines die Ausgangsspannung des Generators erhöhenden Transformators bildet.
3. Vorrichtung mit einer Niederfrequenz-Wechselstromquelle und einem Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 1 oder 2, die an die gleiche, die Gas- und/oder Dampfentladungsröhre enthaltende Belastung angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsimpedanz induktiv ist und wenigstens ein Teil dieser Kopplungsimpedanz die Stabilisierungsimpedanz der Entladungsrohre bildet. 00 9 8 23/0332

PHl. I404

- 10 -
4. Torrichtung mit einer Hiederfrequenz-Wechselstromquelle und einem Hochfrequenzgenerator nach Anspruch 1 oder 2, die an die gleiche Belastung angeschossen sind, wobei die Entladungsrohre vorerhitzbare Glühelektroden besitzt," dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsimpedanz induktiv ist und wenigstens ein Teil diese Kopplungsimpedans die Primärwicklung eines Heisetromtraneforaators χum Erhitaen der vorerhitzbaren Olühelektroden der Entladungsröhre bildet.
5. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 und 3» wobei der Transformator elektrisch voneinander getrennte Wicklungen besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenschaltung der Sekundärwicklung des l&naformatore und der Belastung durch einen Hilfskondensator überbrückt wird, dessen Impedanz bei der Frequenz des Hochfrequenzgenesators geringer ist als die Impedanz der Kopplungeimpedanz bei dieser' Frequenz.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5 t dadurch gekennzeichnet, dass in.ien Kreis der ,Sekundärwicklung des Transformators, der Belastung und des Hilfskondensator oder in den Kreis der Primärwicklung des Transformators, des spannungsenpfindltchen Schaltungselementes und der Kapazität eine HiXbinduktiv!tat eingefügt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass

die Hilfsinduktivität in denjenigen Teil des Kreises der Primärwick-

lung des Transformators, des spannungsempfindlichen Schaltungselementes und der Kapazität eingefügt ist, der lediglich einen Teil des Hochfrequenzkreises bildet.

009823/0332