DE1638004A1 - Stabilisierte Hochspannungsquelle - Google Patents
Stabilisierte HochspannungsquelleInfo
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Description
Unser Zeichen: C 2500
CSP-COMPAGNIE GENERALE DE TELEGRAPHIE SANS FIL
47, rue Dumont d'Urville,, Paris l"6e/Frankreich
Stabilisierte Hochspannungsquelle
Bu/Gr.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung stabilisierter Hochspannungen, beispielsweise zur anodischen
Speisung von elektronischen Röhren 3 wie einem
Magnetron, welche in bestimmten Fällen die Anwendung einer anodischen Spannung mit einer Regelung unterhalb 0,5$ bei
Netzspannungsänderungen erfordern, welche +^ 10$ erreichen
können.
10982^3/0269
Es
Es ist eine Spannungsquelle bekannt, welche eine gleichgerichtete
Hochspannung durch Gleichrichtung einer von der Sekundärwicklung eines Aufwärts-Spannungstransformators
abgenommenen Spannung erzeugt, wobei die Primärwicklung des Transformators über eine Diodenbrücke mit
einer Wechselspannungsquelle verbunden ist. Die Diodenbrücke wird von einem ThyraHtron-Transistor oder Halbleiterventil
mit einer Steuerelektrode (gate) gesteuerts
Vielehe durch eine Spannung polarisiert wird, die sich als Funktion von Fehlersignalen ändert, welche den Veränderungen
der gleichgerichteten Hochspannung entsprechen.
Diese bekannte Spannungsquelle gewährleistet bei Betrieb
eine Stabilisierung der Röhrenhochspannung auf einen Nennwert, wenn jedoch im Zeitpunkt der Inbetriebnahme die Hetzspannung
zu hoch ist, hat die Regelschaltung nicht Zeit, zur Wirkung zu kommen. Die an die Röhren gelegte Hochspannung
ist daher kurzzeitig höher als der maximal zulässige Wert, so daß schwere Schäden an den Röhren und
den zugehörigen Schaltungen entstehen können.
Die vorliegende Erfindung sucht diesen Nachteil zu beseitigen, indem die Hochspannung zu allmählichem und ausreichend
langsamem Aufbau gebracht wird.
Zu diesem Zweck wird die oben geschilderte Hochspannungs-
quelle
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- "l ; ' BAD ORIGINAl
quelle erfindungsgemäß durch eine Anlaufvorrichtung
vervollständigt, welche eine Sperrung der Polarisationsspannung für die Steuerelektrode mittels eines Hilfsstromes
vor der Inbetriebnahme der Spannungsquelle und die Entsperrung
gemäß einem exponentiellen Gesetz bald nach der Inbetriebnahme gestattet. Der Hilfsstrom wird von einer
Schaltung geliefert, welche einen Kondensator C aufweist9
den man über einen Widerstand. R mit einer Zeitkonstante KC laden oder entladen kann.
Anhanci der Figuren wird die Erfindung beispielsweise" näher erläutert. Is zeigt
Figur 1 eine Schaltskizze einer bekannten stabilisierten Kochspannungsquelle,,
Figur 2 die iidialtskisze einer erfindungsgemäßen stabilisierten
Kocher aimungsquelle«,
Figur 3 «ias Scualtschema einer anderen Aasführungsform
üer Erfinaung und
Figur k eiue graphische Darstellung der auftretenden
Epannungen und Ströme.
In T-IpJUi' 1. v; ti ehe das Schaltscheraa einer bekannten Hoch- *
109823/Π269 5pa.mumaqM.ne
Spannungsquelle wiedergibt, ist ein Aufwärts-Spannungstrans formator 1 mit einer Primäritficklung 2 und einer
Sekundärwicklung; 3 dargestellt. Die Sekundärwicklung ist mit einer VJechselspannungsquelle S. mit beispielsweise
220 V _+ 10$ in Reihe mit einem Einwegunterbrecher I
und einer der Diagonalen einer Diodenbrücke 4 verbunden, deren andere Diagonale einen Thyratron-Transistor Th
enthält. Der Thyratron-Transistor (Siliciumdiode mit 4 Schichten) ist bekanntlich einem Gasthyratron gleichwertig
und weist drei Elektroden auf: Kathode, Anode und Steuerelektrode (in der angelsächsischen Literatur
"gatet: genannt).
An der VJechselspannungsquelle S^ ist auch die Primärwicklung
6 eines Transformators 5 angeschlossen, dessen mit einem Mittelabgriff versehene Sekundärwicklung 7 zwei
Arbeitswicklungen 8 und 9 eines magnetischen Verstärkers mit Selbstsättigung speist. Die Wicklungen 8 und 9 sind
auf zwei benachbarte Ringe 11 und 12 aus magnetischem Ilaterial mit rechteckiger Hystereseschleife gewickelt.
In Reihe mit den Wicklungen 8 und 9 liegen jeweils zwei Dioden D. bzw. D-, deren gemeinsame Verbindungsstelle
mit der Steuerelektrode des Thyratron-Transistors Th verbunden ist. uf.hrend die Kathode dieses Thyratron-Iransifitors.
mit dem liittelabgriff der Sekundärwicklung verLunuen ist.
Der
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Der magnetische Verstärker 10 weist außerdem eine Steuerwicklung 13 auf 3 v/eiche gemeinsam auf die beiden Ringe 11
und 12 gewickelt ist;, mit Gleichstrom von einer Quelle S?
gespeist wird und in Reihe mit einem Transistor 14 liegt,
der als Integrierglied geschaltet ist.
Die Sekundärwicklung 3 des Transformators 1 speist eine Gleichrichterbrücke 16, Vielehe zwischen den Klemmen + und
eine hohe Gleichspannung liefert, die auf jede beliebige Last, beispielsweise ein Magnetron M, gegeben werden kann,
und Vielehe in Reihe mit einem Widerstand R. liegt.
Der gemeinsame Verbindungspunkt des Gleichrichters 16 und des Widerstands R. ist über einen Widerstand R2 mit
der Basis des Transistors 14 verbunden.
Diese bekannte Anordnung arbeitet in der folgenden Weise:
Im Ruhezustand5 wenn der Unterbrecher I geöffnet ist,
werden die Arbeitswicklungen 8 und 9 des Verstärkers 10 durch den Transformator 5 ausreichend gespeist;, aber es
durchfließt kein Strom die Steuerwicklung 13 } da sich
der Transistor im gesperrten (nichtleitenden) Sustand befindet, wobei seine Basis nicht gespeist wird. In Abwesenheit
von Steuei'-Amperewindungen in der -'lcklunr 13
bleiben die Flinte >J>
und 9 gesättigt und dor öffnungs -
BAD
winkel des Verstärkers 10 ist maximal. Der Verstärker ist vollständig entsperrt. Die beiden Stromrichtungen
des Transformators 5 werden vollständig durch die Dioden D. bzw. D^ auf den Zwischenraum zwischen Kathode
und Steuerelektrode des Thyratron-Transistors Th übertrage^ welcher dadurch während eines großen Teils jeder
abwechselnden Halbperiode gezündet wird. Kit anderen Worten^ der öffnungswinkel des Thyratron-Transistors
ist großs wenn der Unterbrecher I geöffnet ist.
Wenn man sodann den Unterbrecher I schließt (Arbeitsstellung), so liefert der vom Transformator 1 gespeiste
Gleichrichter Io einen gleichgerichteten Strom in die von deia Magnetron ii und dem Widerstand E. gebildete
Last. Der Transistor l4 wird entsperrt und die Stromquelle
S2 liefert einen Strom in die Wicklung 13· Die
Steuer-Amperewindungen der Wicklung 13 vermindern die
Sättigung der Ringe 8 und 9 und der öffnungswinkel des Verstärkers 10 nimmt als Funktion dieser Amperewindungen
ab. Daraus ergibt sich eine Verminderung der Polarisation der Steuerelektrode und des öffnungswinkels des Thyratron-Transistors,
welcher den Stromciurea^anr; 6.Ureh die Brücke
und die Spannung an den Klemmen des Transformators 1
1Q98?3/n?69
8AD ORIQiNAl
Wenn aus irgendeinem beliebigen Grunde und insbesondere
bei Veränderungen der Spannung S. der gleichgerichtete
Strom die Neigung hat, sich zu verändern, so werden diese Veränderungen auf die Steuerviicklung 13 übertragen
und diese wirkt auf die Polarisation der Steuerelektrode derart ein, daß der öffnungswinkel des Thyratron-Transistors
'Jh sich in umgekehrtem Sinn wie die zugrundeliegende Stro:uänderung ändert. Der gleichgerichtete Strom
viru auf diese Weise geregelt und die Hochspannung stabil!-
siert.
Figur 2 zeigt die erfindungsgemäß abgeänderte Schaltung
gemäß Figur 1« Bei dieser Schaltung, ist eine zusätzliche
Wicklung 17 gemeinsam auf die beidensKerne 11 und 12 über
oder neben der bereits vorhandenen Wicklung 13 gewickelt. Ein Ende der Wicklung 17 ist mit der Gleichstromquelle S2
verbunden und das andere Ende ist mit einem Widerstand R-, verbunden, welcher in Reihe mit einem Kondensator C liegt,
der mit einem Belag an Hasse angeschlossen ist.
Der Einwegunterbrecher I nach Figur 1 ist hier durch einen Zweivfegunterbx'echer I' ersetzt. Ein Zweig des Unterbrechers I'
"dient uie bei der in Figur 1 gezeigten Schaltung zur. offnen
rηu. Schiit; :τ: der Stromzuführung zum Transformator 1, während
der £.i.i ei·. - :ci üieses Unterbrechers zum Kurzschließer· ·■'■
Kong- c . _ '-j^j
1 09873 /OKQ
" V ; ■ i L Z
BAD ORtGiNAl
Kondensators G bzw. zum Aufheben dieses Kurzschlusses dient. Die Kontakte des Unterbrechers If sind so angeordnet,
daß einer der 2weige geöffnet ist, während der andere geschlossen ist, und umgekehrt.
Diese Anordnung arbeitet in der folgenden Weise:
Im Ruhezustand (Unterbrecher I1 in der in der Zeichnung
dargestellten Stellung) liefert die Stromquelle S2 einen
Strom durch die Wicklung 17· Der magnetische Verstärker wird dadurch vollständig gesperrt und die zur Steuerelektrode
des Thyratron-Transistors gelieferte Polarisation ist sehr schwach. Der Thyratron-Transistor wird nicht gezündet.
Wenn der Unterbrecher I1 in die Betriebsstellung (Handsteuerung
oder automatische Steuerung durch ein nicht dargestelltes Relais) gebracht wird, wird der Kurzschluß
des Kondensators C aufgehoben. Der Strom in der Wicklung fällt auf Null ab, indem er exponentiell mit der Zeitkonstante
RrC abfällt j welche der Ladung des Kondensators C
entspricht. Die Ringe 11 und 12 werden allmählich gesättigt und der Verstärker 10 entsperrt, die Polarisation
der Steuerelektrode und der öffnungswinkel des Thyratron-Transistors
vergrößern sich und rufen eine Vergrößerung des gleichgerichteten Stroms gemäß der:: gleichen exponentiellen
Gesetz hervor. Wenn daher im Zeitpunkt der Inbetriebnahme
des
1 0 9 8 7 3 / Π % 6 9
: - , : ^Λ ~..?Λ BAD OftlGiNAt
_ Q —
des Gleichrichters die Netzspannung (Spannungsquelle S1)
zu hoch ista so steigt die in das Hagnetron ϊ·ί gelieferte
Spannung allmählich und die Regelanordnung hat Zeit einzugreifen und zu verhindern, daß diese Spannung
einen zu hohen Viert annimmt, der mit der Sicherheit der Röhre und der zugehörigen Schaltungen nicht vereinbar
ist.
Figur 3 zeigt eine andere Ausfuhrungsform der Erfindung. %
Bei dieser Ausführungsform ist ein Widerstand R^ parallel
zum oberen Zweig des Unterbrechers I1 zwischen die Stromquelle
S2 und die Basis des 'l'ransistors 14 geschaltet 3
während ein Kondensator C zwischen Masse und den gemeinsamen Verbindungspunkt des Unterbrechers und des Widerstands
R7 geschaltet ist.
Wenn sich der Unterbrecher in der oberen oder Ruhestellung ä
befindet, schickt die Stromquelle S2 einen Strom in den
Transistor 14 und in die Wicklung 13. Der Verstärker 10 ist gesperrt. Vienn sich der Unterbrecher I1 in der unteren
oder Arbeitsstellung befindet, verschwindet der die Sperrung hervorrufende Strom nach und nach, bis der Kondensator C
vollBtänuig entladen 1st. Der Abfall ist exponentiell (iieitkonokante
RC) wie im Fall der Figur 2 und die Arbeitsweise ist bei den beiden Fällen gleich.
Figur
i\
1098?T/0269
Figur 4 stellt den AnlaufVorgang dar, welcher erfindungsgemäß
mit den in den Figuren 2 und 3 dargestellten Schaltungen erzielt wird.
In dieser Figur sind als Funktion der Zeit t dargestellt:
a) Die gleichgerichteten Spannungen V1, Vielehe zwischen
der Kathode und der Steuerelektrode des Thyratron-Transistors Th nach der Inbetriebnahme der Anordnung
durch Herunterachalten.des Unterbrechers I' auftreten,
b) Die Wechselspannungen V05 Vielehe an Transformator 1 .
auftreten.;
c) Die entsprechenden gleichgerichteten Ströme I in
der Belastung, welche am Ausgang des Gleichrichters auftreten.
Der ilaßütab der Ordinaten ist in den drei graphischen Darstellungen
nicht der gleiche.
Es wird bemerkt 3 daß die Erfindung auch in anderen Ausführungsformen
verwirklicht werden kann, wenn der erläuterte Erfindungsgedanke angewendet wiru- wobei man
die Hochspannungsquelle in einer steigenden Kurve anlaufen läßt.
Patentansprüche 109823/0269
Claims (3)
- Patentansprücherl.) Stabilisierte Hochspannungsquelle mit einer Gleichrichtoranordnungj Vielehe mit der Sekundärwicklung eines Aufwärtstransformators verbunden ist, dessen Primärwicklung mittels einer Diodenbrücke mit einer Spannungsquelle verbunden ist, wobei die Diodenbrücke durch einen Thyratron-Transistor gesteuert wird, sowie mit einem magnetischen Verstärker,, welcher die Polarisationsspannung der Steuerelektrode des Thyratron-Transistors mit Hilfe einer Steuerwicklung steuert, die von einem kontinuierlichen Strom durchflossen wird, dessen Wert durch einen als Integrierglied geschalteten Transistor am Ausgang der stabilisierten Hochspannungsquelle festgelegt wird« dadurch gekennzeichnet, daß eine Anlauf-Vorrichtung für den magnetischen Verstärker vorgesehen ist. so daß derselbe gesperrt vjird, wenn die stabilisierte Spannungsquelle sich im Ruhezustand befindet, und daß allmählich die Hochspannung anläuft, wenn die stabilisierte Spannungsquelle sich im Betriebszustand befindet.
- 2. Stabilisierte Hochspannungsquelle nach Anspruch ls dadurch <ekennzeichnetj daß der nagnetische Verstärkereine 1098?3/n?69eine HilfsSteuerwicklung aufweist. Vielehe mit einer Gleichspannungsquelle verbunden ist, und daß die An-' laufvorrichtung einen Widerstand und einen Kondensators Vielehe in Reihe mit der Gleichspannungsquelle geschaltet sind., sowie die Hilfswicklung und einen Unterbrecher zum Kurzschließen des Kondensators aufweist 3 wenn die stabilisierte Spannungsquelle sich im Ruhesustand befindet.
- 3. Stabilisierte Hochspannungsquelle nach Anspruch I5 dadurch gekennzeichnet 3 daß die Anlaufvorrichtung einen Widerstand und einen Kondensator5 welche in Reihe mit der Basis des als Integrierglied geschalteten Transistors geschaltet sind, sowie einen Unterbrecher zum Verbinden einer Gleichspannungsquelle mit den Klemmen des Kondensators aufweist 3 wenn sich die stabilisierte Spannungsquelle im Ruhezustand befindet .109823/0269BAD ORIGINALLeerseite
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