DE1613813A1 - Schaltung fuer das periodische Entladen eines Kondensators ueber einen steuerbaren Gleichrichter - Google Patents

Schaltung fuer das periodische Entladen eines Kondensators ueber einen steuerbaren Gleichrichter

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DE1613813A1
DE1613813A1 DE19681613813 DE1613813A DE1613813A1 DE 1613813 A1 DE1613813 A1 DE 1613813A1 DE 19681613813 DE19681613813 DE 19681613813 DE 1613813 A DE1613813 A DE 1613813A DE 1613813 A1 DE1613813 A1 DE 1613813A1
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Honeywell Inc
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Description

Dipl.Inn. R.r/ertens .---.« - -
Pr.to-tr.R-.Dlt-
- L Qh h ? Zj
Honeywell Inc. 2701» Fourth Avenue South, Minneapolis 8* Minnesota / USA
"Schaltung fUr daa periodische Entladen eines Kondonaatora über «inen steuerbaren Gleichrichter"
Die Erfindung betrifft Schaltungen steuerbarer Gleich richter. Sie findet besondere Anwendung auf dem Gebiet der elektrischen Schaltungen für die Funkenzündung von Fludbrennstoffen* wie beispielsweise Gas oder Ol fUr die Steuerung von Heizungen für Wohn- und Gewerbezwooleo (Arzt- und Anwaltspraxen und dergl» eingeschlossen)·
Auf diesen Gebiet wurden schon bisher PunkonzUndvorrlchtungon benutzt, doch war es schwierig« einen heißen Funkon au· einer sohwaohen Energiequelle zu
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erzeugen. Das Problem In vielen ZUndorzeugungsvorrichtungen, in denen gesteuerte Gleichrichter benutzt werden, ist die Unfähigkeit der Vorrichtung, den Energieverlust beim Aufladen einer Speichervorrichtung, beispielsweise eines Kondensators» zufolge der Zündung des gesteuerten Oleichrichters im ungeeigneten Zeitpunkt während der Aufladeperiode zu begrenzen. Bisher wurden mit steuerbaren Gleichrichtern versehene FunkenzUndsysteme benutzt, die periodisch die aus einem Kondensator durch die Primärwicklung eines Aufspanntransformators fließende Ladung d&npfen, und es hat sich gezeigt, daß diese Vorrichtungen dazu neigen« im Ladekreis des Hauptkondensators Uberrallßlg viel Energie zu verlieren. Der Ladekreis enthält allgemein einen Reihenwiderstand, durch den der Hauptkondensator aufgeladen wird· Dieser Widerstand begrenzt den Ladestrom. Eine Untersuchung dieser Erscheinung zeigt, daß einer der Hauptgründe fUr den übergroßen Energieverlust in der Tatsache liegt, daß der gesteuerte Oleichrichter das Bestreben hat, während der Kondensatorladeperiode In den leitenden Zustand Überzugehen. FUr Stromkreise höheren Energiepegels kann dies einen zu großen Energieverlust im Ladewiderstand und im gesteuerten
o Oleichrichter wie auch BundfunkstSrgerausche auf der
Speisoleltung verursachen. Die vorliegende Erfindung ^ beseitigt diese Schwierigkeiten. σ
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<° Ausgehend von einer Schaltung für das periodische Entladen eines Kondensators über einen* gesteuerter Gleichrichter wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die
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Schaltung eine erste asymmetrische Stromleltvorrichtung und einen ersten Kondensator in Reihenschaltung zwischen zwei Viechcelspannungsspeiseklemmon aufweist, ferner einen gesteuerten Oleichrichter und eine Transforaatorprimürwicklung In Reihenschaltung« die parallel zum ersten Kondensator liegt und dazu dient« diesen Kondensator Über die Transformatorwicklung periodisch zu entladen« ein Vorspannungsnetzwerk» das einen zweiten Kondensator und eine zweite asymmetrische Stromleltvorrichtung einschließt« die beide an die Speisekleträien so angeschlossen sind« daß der zweite Kondensator aufgeladen wird« wenn die Wechselspannungsquelle einen Stroiafluß durch die zweite asymmetrische Stromleitvorrichtung verursacht« wobei das Vorapannungsnetzwerk femer eine Inpedanzvorrichtung in einem Reihenkreis mit der zweiten asymmetrischen Stromleitvorrichtung enthält und der gesteuerte Gleichrichter einen Gatterkreis für die Einleitung oder Zündung der Stromleitung durch den Gleichrichter aufweist, wobei der Gatterkreis der Icipedanzvorrlchtung parallel geschaltet ist« und daß eine Spannungsdurchbruch Verrichtung dem zweiten Kondensator und der Impedanzvorrichtung parallel geschaltet 1st« um den zweiten Kondensator Über diese Impedanzvorrichtung zu entladen« damit der steuerbare Gleichrichter den ersten Kondensator Ober die Trans« forraatorwicklung entl&dt·
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Das Aufladen dea ersten Kondensators gesohieht während einer Hälfte der Periode der Angelegten Wechselspannung, doch wird der steuerbare Gleichrichter zufolge der erfindungsgeraitfl in Verbindung mit dom Oleichrichter verwendeten Schaltungsanordnung auf "Sperrung11 vorgespannt, ehe die Aufladeperiode beginnt. Die Zündvorspannung wird dem Gatterkreis des steuerbaren Oleiohrlohtere In der Welse zugeführt, daß der Gleichrichter auf Stromleitung durch die Spannungsdurohbruohvorrlohtung wahrend des Hichtladezyklus des Kauptkondenaatore gezündet wird. Die Vorspannung wird dann schroff wieder einmal uagekehrt, damit gewährleistet ist, daft der steuerbare Oleichrichter sobald« wie der geladen« Hauptkondensator seine Energie abgibt« wieder auf aperrsustand geschaltet wird« ehe dl· Aufladeepannung für den Hauptkondensator angelegt wird·
Eine besonder· AusfUhrungaform der Erfindung wird nachstehend als Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügt· Zeichnung beschrieben. Ea zeigern
« Fig. 1 «in Schaltbild einer Grundform der Vorrichtung
naoto der Erfindung* Fig· 2 ein Diagram« der Wellenform zweier In der
Schaltung nach Flg. 1 auftretender Spannungen«
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3 ein Diagramm der Wellenform des Lade« und
Entladestromes des Hauptspeioherlcondensators in der Schaltung nach Fig. 1 und
Flg. 4 ein Diagramm der Wellenform der Gatter- oder Elektrodenvorspannung» die dem steuerbaren Gleichrichter in der Schaltung nach Fig. zugeführt wird·
In der Schaltung nach Fig. 1 sind Klemmen 10 und 11
vorgesehen* an die eine herkömmliche Wechselspannungs quelle angeschlossen werden kann· Mit der Klemme 10 1st Über einen Draht 12 eine asymmetrische Stronleitvorrioh tung 13 verbunden, die als Gleichrichter dargestellt 1st, für die üblicherweise der Ausdruck "Diode" verwendet wird ("Diode" 1st in der nachfolgenden Beschreibung
In diesem Sinne zu verstehen« also nicht in dem ursprUng-
llchon Slnno "Zweipol"). Die Diode 15 1st weiter Über einen Widerstand 14 an eine KapazitHtovorrichtung 15 in der Fora eines einzelnen Kondensators angeschlossen.
Die Kapazität 15 1st ihrerseits mittels eines Leiters
16 an die Klemme 11 zurückgeführt· Der die asymmetrische ßtronloltvorriehtiihg 13 und den Kondensator 15 enthaltende ßtronweg ist ein Ladestromweg für diesen Kondensator
Parallel zura Kondensator 15 liegt ein© Reihenschaltung,
die aus einem gesteuerten Gleichrichter und einem
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Transformator 20 mit Primär- und Sekundärwicklungen 21 bzw. 22 besteht· Der Transformator 20 1st ein Auf spann» transformator« dessen Sekundärwicklung 22 an zwei Kiemen 23 und 24 angeschlossen 1st« dio wiederum mit zwei Funkenelektroden 25 und 26 verbunden sind· Die PrImUrwloklung 21 des Transformators 20 1st an den steuerbaren Gleichrichter 30 angeschlossen« dessin Anode 31 unmittelbar mit der Primärwicklung 21 und dessen Kathode 32 mit dem Leiter Ιβ verbunden 1st· Der steuerbare Gleichrichter 30 ist insbesondere offenbart als ein steuerbarer Sillzluagleiehrichter der desweiteren eine Gatterelektrode 33 aufweist. Die Schaltung zwischen den Gatter 33 und der Kathode 32 stellt eine Gatterschaltung für den Oleichrichter 33 dar und die richtige zwischen Gatter und Kathode 32 liegende Spannung steuert den Loltfghlgkeltszustand dea Gleichrichters 30·
Die notwendige Vorspannung für den steuerbaren Gleichrichter 30 wird Ober einer Widerstands- oder Impedanzvorrlchtung 33 erzeugt» die unmittelbar zwischen das Gatter ^ und die Kathode 32 geschaltet ist und einen Teil einer Vorspannungseinrichtung bildet» die ferner einen Widerstand 36 einschließt« zu dem ein Kondensator 37 In Rolhe mit einem weiteren Widerstand 40 parallel liegt. Die Parallelschaltung aus dem Widerstand 36
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und den Kondensator 37 reit dem Belhenwlderstand 40 ist Über eine «weite asymmetrische Stromleitvorrichtung 4l an den Leiter IS engeschlossen· Die asynraotrlsche Stroraleitvorriahtung 41 1st wiederum eine einzelne Diode· Sin Strornfluß durch die Vorspannungseinrichtung, die die WiderstKnde 35» 36* 40 und den Kondensator 37 einschließt, un4 durch die Diode 41 liefert für den steuerbaren Gleichrichter JOeine Steuerspannung« wie weiter unten dargelegt werden wird.
Hie Oohaltung IHr 4ti vorliegende Gerat wird dadurch vervolletEndigtt daA eine von einer Spannung betätigte BurohbvuchGVorriahtung 42 swlsohen eine Verblndungs- »telle 43 und ά@ι leiter I6 geschaltet 1st. Die Vorrichtung k2 ist hler tm&man&em eis ©aagefüllte Röhre, beisplels* Wim mlo eine geocröhr· offenbart. Sie könnte «bor (Hieh von iremmiimr anderem Art einer durch eine Spannung tot&ticten Duroii^ielievorriohtunf sein« beispielsweise •ine Tiersohiehtdiode,
Die in Fig. 2 bei 44 offenbarte wellenform ist die einer herkömmlichen Veehselspannungsquelle« die r^loohen den Klemmen 10 und 11 liegt. Diese Welle 1st in erster Linie abgebildet· weil sie als BssugsgzOSo dienen soll·
Bei Anstieg der Spannung 44 in positiver Riohtung (Kleane 10 1st positiv) fließt ein Strom durch die
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asymmetrische Stromleitvorrichtung 12 und den Widerstand l4» wodurch der Kondensator 14 in der durch die Strorakurve 45 in Fig. 2 gezeigten Weise aufgeladen v/ird. Der Strom 45 nimmt im wesentlichen in derselben Weise wie die angelegte Spannung zu, bis die Spannung bei 46 einen Scheiteliiert erreioht. Da die Spannung von hier aus abninrnt, hSrt der Ladestrom des Kondensators 15 auf und die Spannung dieses Kondensators liegt danach im wesentlichen an dem Transformator 20 und dem steuerbaren Gleichrichter 20. Die Spannung, die sich am Kondensator 15 aufbaut, 1st in Pig. 2 bei 49 ebenfalls als Bezugsgrc5ße abgebildet. Wenn dem Gatter des Gleichrichter« 20 nicht irgendein Signal zugeführt wird, kann keine Stromleitung auftreten. Da die Vorspannungsschaltung für den gesteuerten Gleichrichter 20 die unsymmetrische Stroraleitvorrichtung 41 enthält, kann in der Vorspannungsvorrichtung solang« kein Strom fließen, wie die angelegte Spannung 44 eich nicht umkehrt. Sobald sich die Spannung 44 in der Richtung oder Polarität umkehrt, beginnt ein Strom von der Quelle 11 Über den Widerstand 25 auf den Kondensator 27 zu fließen, der damit beginnt, sich aufzuladen. Ein kleiner Strombetrag beginnt zu dieser Zoit durch den Parallelwiderstand 26 zu fließen· Die Vorspannungsvorrichtung, die die V/iderotSnde 25* ^6 und die Reihenschaltung aus dem Kondensator 27 und dem Widerstand 40 einschließt, wird somit zu einem Spannungsteiler besonderer Art, und dio Verbindungsstelle 42 hat in Bezug auf den Leiter ΐβ ein zunehmendes
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negatives. Potential. Bel einem ausgev.-ählten Spannungs-' pegol beginnt die durch die Spannung betätigte Durciibi*uch3vorrichtung 42 zu leiten. Diese Art von "Vorrichtung bricht nairftiierweise bei der einen Spannung durch (susc--.i;.ien) und leitet bei einer lsi. wesentlichen.konstanten, niedrigeren ■Spannung. Der Spannungsunternchled zwischen dem Durchbruchspunict und dem Stromleitpunkt muß aus de>n Kondensator '-Jl genommen v/erden; im vorliegenden Falle Kußerb : sieh diese Differenz al3 Strom vom Kondensator 37 durch den Widerstand 55 und durch die ßpannungsdurohbruehvorriclitung 4l In einer Richtung, die umgekehrt zn derjenigen 1st, die der ursprungliche Ladestrom XUr den Kondensator 27 hatte. Der so erzeugte Strom fließt in Widerstand ^5 in einer solchen Richtung, daß er eina positive Spannung zwischen dem Gatter J5 und der Kathode' ^2 erzeugt. Diese post!ve Spannung am Gatter des gesteuerten Gleichrichters 35 zündet diesen Gleichrichter* so daß er leitend vtlrd und der Ladekondensator 15 .sich durch die Primärwicklung 21 des Transforraators 20 entladen kann. Dies wiederum liefert einen Energieirapuis durch den Transformatof 20 auf dessen Selaindürivickluiig 22, uo der Energleinpuls zwischen, den Elektroden 25 und 26 als elektrischer Funken aufgebraucht ivlrd.
Die Stroi-ientladung des Kondonsators 15 ist in Flg.. 5 gezeigt, wo sie bei hlbeginnt und^mit der Endladekurve 48 fortgeeetat wird» Daraus geht hervor^
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dor Strom au3 dem Kondensator 15 Ira wesentlichen den Wert Null vor dem Ende der Perlode der angelegten Spannung erreicht· Um zu sichern, daß der steuerbare Gleichrichter 30 die Stromleitung nicht mehr über den KuIldurchsangder angelegten Spannung hinaus in der- nächsten Periode fortsetzt, ist es wesentlich, daß der steuerbar© Gleichrichter so vorgespannt wird, daß or ralt Sicherheit nicht länger leitend bleibt. Dies 1st die Aufgabe der vorliegenden Vorspannungselnrlchtung, nünlich insoweit, daß die Stromleitung in einer Zünörlchtung oder positiven Richtung aufhört und der Widerstand 35 weiter Strom durch die asymmetrische Stroüileitvorrlehtung kl In negativer Richtung aufniniiat, der eine Sperrspannung oder Vorspannung an das Gatter des Gleichrichters 30 legt, sobald der Kondensator 37 sich genügend stark durch den Widerstand 35 und die durch Spannung betätigte Durchbruchsvorrichtung k2 entllMt. Die gerade beschriebene Sperrung setzt sich für den Rest des negativen Perlodenteils der angelegten Spannung fort. Die Vorspannung 1st In Pig· k gezeigt. Bei 50 ist gezeigt, daß die zuIschen de?i Gatter 33 und der Kathode 32 anliegende Spannung negativ zu werden- anfüngt, wenn die angelegte Spannung zwischen den Klemmen 10 und Il negativ, ulrd. Die negative Spannung nimmt im Bereich 51 zu, bis die von einer Spannung betätigte Durchbnichsvorrlchtuns k2 bei 52 leitend zu werden beginnt. Durch die Entladung des
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Kondensators 37 über den Widerstand 35 wird eine positive Vorspannung oder Spannungsspitze erzeugt, die bei 53 gezeigt 1st. Diese Entladung tritt KIr eine kurze Zeitdauer auf und hat den Zweck:* den Übergang der Spannung von der höheren BetEtigungsspannung der Durchöruclisvorrielitüns 42 auf die Stroistleltspannungauszulösen.Sobald der Vorgang dos Entladens dös Kondensators 37 abgeschlossen ist* nttralich bei 5% set?t sieh die negatiire Vorspannung bei 55 fort und ist im vresentliehen auch zulseheit Gatter 33 und Kathode 32 v/Shrend des Restteils des Entladezylclui? des Kondensators 14 Über den steuerbaren Gleiehrichter 30vorhanden. So ergibt sich, daß eine negative Spannung den Gatter des Gleichrichters 30 Äugeführt wird, wenn der Kondensator 15 seinen EnUladezyklus vollendet* Dies gewahrleistet, daß der steuerbare Gleichrichter 30 in den Sperrzustand vorgespannt ist und keineil Stro^ führtj ifenn sich die Spannung an den Klemmen lOund / 11 wieder unlcehrt» urrr den Aufladozyklus für den Kondensator 15 erneut zu beginnen. :
Durch Anlegen einer negativen Vorspannung an den steuerbaren Gleichrichter 30 während des späten Absehnilites der Entladung des Kondensators 15 wird der Gleichrichter 30 gesperrt oder nichtleitend» und zwar so# daß dadurch eine zufp.lig« Stromleitung dös Gleichrichters 30 verhindert wird, wenn der Strom erneut durch <iie asymaietrlsche
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Stronleitvorrichtung oder Diode 13 zum Aufladen des Kondensators 15 fließt· In vielen früheren Schaltungen war dies nicht so und es gab Fälle, in denen der Ladestrom für den Kondensator 15 gleichzeitig mit dem durch den steuerbaren Gleichrichter J50 gezogenen Strom auftrat. Diese Erhöhung dee Stromflusses durch den Widerstand l4 verbrauchte übermäßig viel Energie. Dies wiederum erforderte, daß der Widerstand 14 eine große Verlustenergie in Form von WUrme aufzunehmen in der Lage war, und verringerte außerdem die zwischen den Funkenelektroden 25 und 26 verfügbare Energie. Die vorliegende Schaltung stellt sicher, daß der aufgenommene Ladestrom der einzige Strom 1st, der während der positiven Halbwolle der angelegten Spannung aufgenonunenwird, und daß die steuerbare Oleichrichteranordnung diese Energie in ihrer Gesamtheit durch den Transformator leitet und dann zwangsläufig v/ieder gesperrt wird, ehe der Aufladezyklus des Hauptkondensators beginnt· Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß ein tauglichst kleiner Energieverlust in dem Begrenzungsreihenwiderstand bei größtmöglicher Nutzenorgle im Funkenspalt erreicht wird, wenn der Kondensator zur Erzeugung eines elektrischen Lichtbogens oder Funkens entladen wird. DarUberhinaus schließt diese Anordnung das Auftreten schnell, fallender oder steigender Ströme im wShselspannungGspeisekreis aus, was dazu führt, daß die Störung von Rundfunkfrequenzen vernachlässigbar
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; · ; : ΐ BAD ORIGINAL
klein ist.
In dei» Schaltung nach Fig· i iefc dör V/iderctand als Teil der Vbropannunßsvorrictitung dargestellt worden· Dieser Widerstand 36 ist nicht wesentllchr v/onngleich »iünschenswert ·
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Claims (1)

  1. Patentanspruch©!
    (I ,j Schaltung zum periodischen Entladen eines Kondensators Über einen steuerbaren Gleichrichter» gekennzeichnet durch eine erste» asymmetrische Stromleitvorrichtung (13) und einen ersten Kondensator (15)» die in Reihe zwischen zv/ei speisenden tfechselspannungsklesunen (10, Ii) liegen, durch einen steuerbaren Gleichrichter (j5G) und eine Treaiafottnatorpriraäiwicklung (21)« die hintereinander lie Gen und parallel zu dem ersten Kondensator (13) geschaltet sind» ua diesen Kondensator (lf>) über die Transfornatorwieklung (.21) periodisch zu entladen, durch ein Vorspannungs- oder Steuorspannungsnetzv/erlc, das einen zweiten Kondensator (37) und1 eine zweite asyiTüTietrlsche Stroraleitvorrichtuns (41) enthält, die so an die Speisespannungsiclenrimen (10, 11) angeschlossen sind, daß der zweite Kondensator (JT) aufgeladen v;ird» wenn die V/echsolspannungsQuollo einen ütronfluß dureh die zweite asymmetrische Stromleitvorrichtung (41) verursacht, wobei das Vorspannungsnetzv/erJc Xernor Itnpedaneaittel in Reihe mit der zweiten asymnetriechen Stromleitvorrichtung enthält und der gesteuerte Gleichrichter einen Gatterkreis AIr die Einleitung der
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    BADORIGiNAL Neue Unterlagen
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    Strcnloltung durch eich selbst hat, und feiner dadurch, daß der Gatterkreis parallel zu der Empedanzvorrlchtung (35) angeordnet 1st, während eine öpannüngsdurclibruchvorrlchtung (42) parallel zürn zvieiten Kondensator 07) und der Impeäenzvorrichtung (35) geschaltet lot, um den,zweiten Kondensator-'Über . die cc Impedanzvorrlchtung zu entladen und εο die Entladung des ersten Kondensatore (15) Über die , TransfoirnatonflcklunE (21) vora steuerbaren Gletchrlehter her zu verursachen.
    Schaltung nach Anspruch 1# d a d u r c h ge» k en η ζ e 1 c h η e t : t daß der steuerbare Gleichrichter ein steuerbarer Slllzlurcglelchriehter und dafl die Impedanzvorrichtung (>5) ein Widere tand ist.
    Schaltung nach Anspruch 1 oder 2» da durch g e k e η η ζ e i c h η e t , dafl die SpannunGsdurchbruchvorrichtune eine gacgefllllte KUhre ist.
    Schaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch g e Ic en η ζ ο 1 ο h η et, daß beide asymmct riechen Stromleitvorrichtungen Dioden sind.
    BAÖOftSGINAL
    5. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet» daß eine Ausßangswicklung des Transformators an Ztlndclelctroden angesohloesen 1st» die einen Funkenspalt bilden» der die Energie auo der Entladung des ersten Kondensators (15) durch den Transformator als elektrischen Funken oder Lichtbogen verbraucht·
    6. Schaltung nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 - 5 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet» daß das Vorspannungsnetzwerk ferner einen Widerstand enthXlt» der in einem Reihenladekreis mit den zweiten Kondensator (37) lie£t» und einen weiteren Widerstand in Parallelschaltung zu dem Reihenladekreis» derart» daß ein Stroaweg durch den ersten Widerstand» der dom Gatterkreis dos steuerbaren Slllslunglelohrichters parallel liegt» gesohaffen wird» ua den steuerbaren Gleichrichter vorzuspannen» wenn in de» Yorepannungsnetzwerlc ein Strom fließt·
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DE19681613813 1967-03-13 1968-02-17 Schaltung fuer das periodische Entladen eines Kondensators ueber einen steuerbaren Gleichrichter Pending DE1613813A1 (de)

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