DE1940030C3 - Stromversorgungseinrichtung für eine Blitzlampe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgungseinrichtung für eine quasikontinuierlich mittels einer periodischen Impulsfolge betriebene Blitzlampe.

Blitzlampen werden unter anderem als Pumpenergiequclle für das stimulierbare Medium von Molekularverstärkern, insbesondere optischen Molekularverstärkcrn verwendet. Die im allgemeinen für solche Blitzlampen benötigte hohe Zündspannung einerseits und die relativ hohe Blitzenergie andererseits führen zu einem außerordentlich hohen Aufwand für die Stromversorgungseinrichtung einer solchen Blitzlampe. Bei bekannten Anordnungen besteht die Stromversorgungseinrichtung aus drei Stromkreisen, nämlich einem primären Ladekreis, einem sekundären, die

Kitzlampe enthaltenden Entladekreis und einem Zündkreis mit einem Zündtransformator. Dabei enthält der primäre Ladekreis zunächst eine die Wechselspannung in eine Gleichspannung umformende Gleichrichterschaltung sowie einen Ladekondensator, in den für die Auslösung eines Lichtblitzes erforderliche elektrische Energie zunächst eingespeichert wird. Die Entladung dieses Kondensators und damit das Betätigen der Blitzlampe erfolgt über einen auf der Primärseite des Zündtransformators vorgesehenen Schalter, der beim Schließen des primären Stromkreises des Zündtransformators die Zündung der Blitzlampe im Entladekreis und damit die Entladung des Ladekondensators über die Blitzlampe auslöst.

Eo sind auch (deutsche Patentschriften 1 143 587, 847 937) Blitzröhrengeräte bekannt, bei denen der Primärstromkreis mit der eigentlichen Energiequelle mit dem die Blitzlampe aufweisenden Sekundärstromkreis durch einen Übertrager verbunden ist.

Die Leistungsregelung für die Blitzlampe, auf die gerade bei ihrer Verwendung als Pumpenergiequelle bei einem Molekularverstärker nicht verzichtet werden kann, muß bei einer solchen Anordnung im Gleichrichterteil des primären Ladekreises erfolgen und stellt einen zusätzlichen erheblichen Aufwand für eine solche Stromversorgungseinrichtung dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Stromversorgungseinrichtung der einleitend beschriebenen Art eine wcilere Lösung anzugeben, die bei wesentlich einfacherer Gestaltung des Schallungsaufbaus eine einfache Leistungsregelung ermöglicht.

Ausgehend von einer Strom versorgungseinrichtung für eine quasikontinuierlich mittels einer periodischen Impulsfolge betriebenen Blitzlampe, insbesondere einer als Pumpenergiequelle für das stimulierbare Medium eines Molekularverstärker verwendeten Blitzlampe, mit einem den Primärstromkreis mit der eigentlichen Energiequelle vom Sekundärslromkrcis mit der Blitzlampe galvanisch trennenden Übertrager und einer einen steuerbaren Schalter aufweisenden Zündkreisanordnung, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Zündkreisanordnung in den Primär- und Sekundärslromkrcis dadurch integriert ist, daß die eine Wechselstromquellc darstellende Energiequelle in Reihe mit dem steuerbaren Schalter und der Primärwicklung des Übertragers den Primärstromkreis und die Blitzlampe parallel zur Sekundärwicklung den Sekundärstromkrcis des Übertragers bildet und daß der .Steuereingang des steuerbaren Schalters mit dem Ausgang eines eine bipolare Stcuerimpulsl'olgc lielemden, von der Wechselspannung der Weehsdspannungsquellc synchronisierten Steuergenerators verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei Vervsendung eines steuerbaren Schalters der für den primären Lade- und den sekundären Entladekreis benötigte Übertrager gleichzeitig als Zündtransformator Verwendung finden kann. Die Verwendung eines durch den Übertrager gegebenen induktiven Speichers an Stelle eines kapazitiven Speiehers ermöglicht darüber hinaus einen Verzicht auf eine Gleichrichtung der grundsätzlich zur Verfügung stehenden Netzwechselspaniuing, so daß sich ein außerordentlich einfacher Gesamtaufbau ergibt.

Die Einführung einer Leistungsregelung ist bei der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung dadurch möiilich, daß mit Hilfe des steuerbaren Schalters die vom Netz angebotene elektrische Leistung dem induktiven Speicher im Bereich einer Halbwelle der Wechselspannung bzw. des Wechselstroms in dosierter Form im Sinne eines Phasenschnitts zugeführt wird. Zweckmäßig wird hierzu der Steuergenerator für eine Impulsfolgefrequenz der bipolaren Steuerimpulsfolge bemessen, die gleich der n-fachen (n = 1, 2 ...) Frequenz der Wechselspannung gewählt ist. Dabei beträgt die Impulsdauer bei η = 1 ίο maximal eine halbe Periode der Wechselspannung.

Eine Frequenzverdoppelung der in der Blitzlampe ausgelösten Lichtblitze gegenüber der Frequenz der primärseitigen Wechselspannung läßt sich in einfacher Weise dadurch herbeiführen, daß der Übertrager eine Primärwicklung mit Mittelabgriff aufweist, der zwei steuerbare Schalter in Reihe parallelgeschaltet sind. Dabei ist die Wechselspannungsquelle im Verbindungsweg zwischen dem Mittelabgriff der Primärwicklung und dem gemeinsamen »o Verbindungspunkt der beiden Schalter angeordnet, während der Ausgang des Steuergenerators mit dem Steuereingang des einen Schalters unmittelbar und mit dem Steuereingang des anderen Schalters über ein die Phase um 180° drehendes Phasendrehglied *5 verbunden ist.

Die Abmessungen des den induktiven Speicher darstellenden Übertragers sind von der Größe der für einen Blitz von der Blitzlampe benötigten elektrischen Energie abhängig. Diese Abmessungen lassen sich dann in vorteilhafter Weise in relativ kleinen Grenzen hallen, wenn die Blitzlampe für eine Blitzenergie in der Größenordnung < IOWsec ausgelegt ist.

Zweckmäßig ist die Blitzlampe in Reihe mit einem Gleichrichter der Sekundärwicklung des Übertragers parallel geschaltet.

An Hand von in der Zeichnung dargestellten Aus führungsbeispielen soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeutet

F i g. 1 ein Prinzipschaltbild einer Stromversorgungseinrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 ein Zeitdiagramm der wesentlichsten, in der Anordnung nach F i g. 1 bei Betrieb auftretenden Spannungen und Ströme.

F i g. 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen Steuergenerator nach der Erfindung,

F i g. 4 eine Weiterbildung des Slcuergenerators nach F i g. 3,

Fig. 5 ein weiteres Prinzipschaltbild für eine Stromversorgungseinrichtung nach der Erfindung.

Die Stromversorgungseinrichtung nach F i g. 1 weist einen Übertrager ti auf, dessen Primärwicklung sich in Reihe mit dem Schalter S und der Wechselspanmingsquellc N zum Pr-märstromkreis schließt. Der Sekundärwicklung des Übertragers Ü ist die Reihenschaltung aus dem Gleichrichter GL mit der Blitzlampe BL parallel angeschaltet. In all den Faller., in denen die Elektrodenstreckc der Blitzlampe bei Beginn einer neuen Energiespeicherung auf der Primärseite des Übertragers U mit Sicherheit bereits wieder nichtleitend ist, kann der Gleichrichter entfallen, da die Sekundärspannung während dieses Vorgangs nicht ausreicht, die Blitzlampe zu zünden und insoweit der gewünschte Sperrbetrieb ebenfalls gewährleistet ist. Der Stcuereingang des steuerbaren Schalters .S ist mit dem Ausgang eines Steuergenerators SC verbunden, der über einen Eingang an die

Wechsclspannungsquclle angeschaltet ist. Weiterhin weist der Steuergenerator .VG zwei Slcucreingänge für Steuersignale St 1 und Sc 2 auf. Mittels dieser Steuersignale 5/1 und St 2 lassen sich einerseits eine Leistungsregelung hinsichtlich des die Blitzlampe darstellenden Verbrauchers und andererseits eine Phasenregelung der eine bipolare Steuerimpulsfolge darstellenden Spannung ι/, am Ausgang des Stcuer- generatorsSG herbeiführen. In Fig. 1 ist ferner die Wechselspannung mit u,„ der in der Primärwicklung des Übertragers Ü fließende Strom mit Z₁ und die an der Sekundärwicklung auftretende Spannung mit «., bezeichnet.

Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. I sind in F i g. 2 über der Zeit von oben nach unten die Wechselspannung n,„ die Stcuerspannung »„ der primäre Strom /, und die sekundäre Spannung u., dargestellt. Der Steuergenerator .SG, der praktisch ein aktives Impulsformernctz-1. j„„.i„ih leitet aus der sinusförmigen Wechsel-

werk darstellt,

spannung«,, bipolare Impulse in Form von zwei in gewissem Abstand aufeinanderfolgenden Nadclimpulscn gegensinniger Polarität ab. Die Phasenlage dieser bipolaren Impulse zur Phasenlage der Wechselspannung u„ ist so festgelegt, daß die bipolaren Impulse jeweils im Bereich einer positiven Halbwolle der Wechselspannung liegen. Mit dem Auftreten eines positiven Nadelimpulscs wird der beispielsweise einen Thyristor darstellende Schalter S geschlossen einer bestimmten Richtung ableitet. Die Impulsfolge am Ausgang der Pulsformerstufe PF wird einmal unmittelbar dem einen Eingang, und zwar dem nichtinvertierenden Eingang ( + ) und zum anderen über

das Phascndrchglied Ph 1 dem anderen Eingang, und zwar einem invertierenden Eingang (—) eines Summenverstärkers SV zugeführt, an dessen Ausgang die gewünschte bipolare Impulsfolge auftritt. Zwischen dem Ausgang des Summenverstärkers SV und dem eigentlichen Ausgang des Steuergenerators ist ein zweites Phasendrehglied /Vj 2 angeordnet. Die beiden Phasendrehglicder Ph 1 und Ph 2 sind jeweils steuerbar mit einem Steucreingang ausgeführt. Am Stcucrcingang des Phascndrchglicds /Vi 1 liegt das Stcuer-

signal .SV 1 und am Steuercingang des Phasendrehglieds/Vi 2 das Steuersignal .SV 2 an. Mit Hilfe des Steuersignals .SV1 läßt sich der Abstand /wischen zwei aufeinanderfolgenden Nadclimpulsen unterschiedlicher Polarität und mit Hilfe des Steuersignals St 2 die relative Phasenlage zwischen der Wechselspannung (/„ und der Steuerspannung !/, nach F i g. 2 einstellen.

Die in F i g. 4 dargestellte Weilerbildung dt" Stcucrgcnerators nach F i g. 3 ermöglicht mit Hilfe des Steuersignals Si 2 eine Synchronisation sowohl der Phasenlage der bipolaren Impulse als auch ihr Auftreten am Ausgang des Stcncrgcnerators in Abhängigkeit eines äußeren Ereignisses, sofern dieses Ereignis einerseits periodischen Charakter hat und

und es beginnt ein Strom /', durch die Primärwicklung 30 andererseits synchron zur Wechselspannung y auftritt. Hierzu ist der Stcucrgcncrator nach F i ρ. 3 in F i ». 4 zusätzlich mit einer Phascnvcrgleichsschaltung /Vi I' und einem steuerbaren Schalter .SO ausgerüstet. Der Schalter .SO ist im Verbindungsweg zwischen dem Ausgang des zweiten Phasendrehglicds /Vi 2 und dem Ausgang de^ Stcucrgcncrators .SG angeordnet. Die Phascnvcrgleichsschaltung PhV hat zwei Eingänge und einen Steucratisgang. Ihr Stcucrausgang ist mit dem Steuercingang des zweiten Phasendrehpositive Spannung it., in Sperrichtung vorgespannt 40 glieds Ph 2 und ihr einer Eingang mit dem Ausgang wird. Mit dem Sperren des Stroms /, durch Öffnen dieses Phascndrchglieds verbunden. Der andere Einkehrt sich die

des Übertrages O zu fließen, der hierbei im wesentlichen kontinuierlich ansteigt, und zwar so !ringe, bis der zweite Nadelimpuls mit negativer Polarität den Thyristor sperrt. Im Zeitbereich, in dem durch die Primärwicklung der Strom /, fließt, ist die Last an der Sekundärwicklung gleich Null, weil der Gleichrichter GL unabhängig davon, ob die Klcktrodenstrecke der Blitzlampe leitend ist oder nicht, durch die in diesem Zeitbereich rechteckförmige

des Schalters S kehrt sich die Spannung it., an d_Cr Sekundärwicklung des Übertragers Ü um und die in den Übertrager Ü eingespeicherte Energie entlädt sich über den nunmehr in Durchlaßrichtung vorgespannten Gleichrichter GL in der Blitzlampe BL. Wie der Verlauf der Spannung m„ erkennen läßt, entsteht beim Abschalten des Stroms /, eine sehr hohe negative induktive Spannungsspitze, die im Sinne eines Zündlil üdt d dmit di Ent

gang der Phascnvcrgleichsschaltung bildet zusammen mit dem Slcuereingang des Schalters .SO den Steuereingang für das Steuersignal St 2.

Bei Verwendung von Thyristoren als Schalter wird im allgemeinen ein in seiner Amplitude größerer Schaltimpuls zu seiner Sperrung benötigt als zu seinem Schließen. Diesem Sachverhalt kann beim Steuergenerator SG nach den F i g. 3 und 4 in ein-

impulses die Blitzlampe zündet und damit die Ent- 5° fächer Weise dadurch Rechnung getragen werden, ladung über die Blitzlampe auslöst. daß im Verbindungsweg des Ausgangs der PuIs-

Wie F i e. 2 erkennen läßt, kann einerseits durch

Fig. 2 erkennen läßt, kann einerseits

die relative Phasenlage der Nadelimpulse der Steuerspannung M, zur Wechselspannung u„ und andererseits durch die Wahl des Abstands zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nadelimpulsen unterschiedlicher Polarität in weiten Grenzen eine Leistungsregelung durchgeführt werden.

Ein Ausführungsbeispiel für einen, eine solche formerstufe PF und dem invertierenden Eingang (—) des Summenverstärkers eine Verstärkerstufe eingefügt wird.

Auch kann das erste Phasendrehglied Ph 1 umschaltbar ausgeführt sein, wenn die elektrische Energie für die Blitzlampe BL zwischen zwei vorgegebenen Werten umgetastet werden soll.

In F i g. 5 zeigt ein weiteres Prinzipschaltbild für

Leistungsregelung ermöglichenden Steuergenerator ßo eine Stromversorgungseinrichtung nach der Erfin- SG nach F i g. 1 zeigt F i g. 3. Die ihm über den einen dung, bei dem im Gegensatz zur Prinzipschaltung Eingang zugeführte Wechselspannung u„ wird zu- nach F i g. 1 beide Halbwellen der Wceliselspannächst in eine PulsformerstufePF in positive oder nungu„ für den sekundären Entladekres nutzbar auch negative Nadelimpulse mit einer mit der Fre- gemacht werden. Zu diesem Zweck Tvrist der Überquenz der Wechselspannung übereinstimmenden 65 trager U' auf der Primärseite eine Primärwicklung Folgefrequenz umgewandelt. Zweckmäßig wird da- mit einem Mittelabgriff auf. Außerdem ist der Pribei eine Anordnung verwendet, die die Nadelimpulse märwicklung die Reihenschaltung zweier im Regelaus dem Nulldurchgang der Wechselspannung in falle aus Thyristoren bestehenden Schalter 51 und

5 2 parallelgeschaltet. Die Wechselspannungsquelle N ist dabei im Verbindungsweg zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt der beiden Schalter und dem Mittelabgriff angeordnet. Die gegensinnige Steuerung der Schalter S1 und S 2 läßt sich hier bei gleich aufgebautem Steuergenerator SG, entsprechend

den F i g. 1 bis 4, in einfacher Weise dadurch herbeiführen, daß die Steuerspannung u_s an seinem Ausgang dem Steuereingang des Schalters S 2 unmittelbar und dem Steuereingang des Schalters 51 über ein die Phase der Steuerspannung um 180° drehendes Phasendrehglied Ph 3 zugeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Stromversorgungseinrichtung für eine quasikontinuierlich mittels einer periodischen Impulsfolge betriebenen Blitzlampe, insbesondere einer als Pumpenergiequelle für das stimulierbare Medium eines Molekularverstärkers verwendeten Blitzlampe, mit einem den Primärstromkreis mit der eigentlichen Energiequelle vom Sekundärstromkreis mit der Blitzlampe galvanisch trennenden Übertrager und einer einen steuerbaren Schalter aufweisenden Zündkreisanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkreisanordnung in den Primär- und Sekun därstromkreis dadurch integriert ist, daß die eine Wechselstromquelle darstellende Energiequelle

in Reihe mit dem steuerbaren Schalter (S) und der Primärwicklung des Übertragers (6\ V) den Primärstromkreis und die Blitzlampe (BL) par allel zur Sekundärwicklung den Sekundärstromkreis des Übertragers bildet und daß der Steuereingang des steuerbaren Schalters mit dem Ausgang eines eine bipolare Steuerimpulsfolge liefernden, von der Wechselspannung (w„) der Wechselspannungsquelle synchronisierten Steuergenerators (5G) verbunden ist.

2. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuergenerator(5G) für eine Impulsfolgefrequenz der bipolaren Steuerimpuisfolge bemessen ist, die gleich der n-iachen (n = 1,2 ...) Frequenz der Wechselspannung (u„) gewählt ist und daß die Impulsdauer bei /1 = 1 maximal eine halbe Periode der Wechselspannung beträgt.

3. Stromversorgungseinrichtung nach An-Spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager (V) eine Primärwicklung mit Mittelabgriff aufweist, der zwei steuerbare Schauer (Sl, S 2) in Reihe parallelgcschaltet sind, daß ferner die Wechselspannungsquellc (N) im Vcrbindungsweg zwischen dem Mittelabgriff der Primärwicklung und dem gemeinsamen Verbindungspunkt der beiden Schalter angeordnet ist, und daß der Ausgang des Steuergenerators (SG) mit dem Steuereingang des einen Schalters (S 2) «5 unmittelbar und mit dem Steuereingang des anderen Schalters (Sl) über ein die Phase um 180° drehendes Phasendrehglied (Ph 3) verbunden ist.

4. Stromversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare bzw. die steuerbaren Schalter (S, S1, S 2) Thyristoren sind.

5. Stromversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder bipolare Impuls aus einem ersten Nadelimpuls einer vorgegebenen Polarität und einem in einem vorgegebenen Zeitabstand auf den ersten Nadelimpuls folgenden zweiten Nadelimpuls entgegengesetzter Polarität besteht.

6. Stromversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer eines bipolaren Impulses bzw. der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nadelimpulsen unterschiedlicher Polarität sowie die Zeitlagc eines bipolaren Impulses relativ zur Phasenlage der Wechselspannung im Bereich einer Halbperiode einstellbar ist.

7. Stromversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuergenerator (SG) ein impulsformendes Netzwerk ist, an dessen Eingang die Wechselspannungsquelle angeschaltet ist und bei dem in einer Pulsfonnerstufe (PF) aus der Wechselspannung (u_n) eine Impulsfolge der Frequenz der Wechselspannung oder einem Vielfachen dieser Frequenz abgeleitet ist, daß ferner der Ausgang der Pulsformerstufe einerseits unmittelbar mit dem einen Eingang und andererseits mittelbar über ein erstes Phasendrehglied (Ph 1) mit dem anderen Eingang eines Summenverstärkers (SV) verbunden ist, dessen Ausgang wiederum über ein zweites Phasendrehglied (Ph 2) ha. weg d?.n Ausgang des Steuergenerators abgibt, daß daß einer der beiden Eingänge des Summenverstärkers (SV) ein invertierender Eingang ist.

8. Stromversorgungseinrichtung nach Anr.pruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasendrehglieder(PA 1, PhI) einstellbar bzw. steuerbar bzw. umschaltbar ausgeführt sind.

9. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuergenerator (SG) zusätzlich eine Phasenvergleichsschaltung (PhV) mit zwei Eingängen und einem Sleuerausgang aufweist, von denen der Steuerausgang mit dem Steuereingang und der erste Eingang mit dem Ausgang des zweiten Phasendrehglieds (Ph 2) verbunden ist, während am zweiten Eingang ein Synchronisiersignal ansteht.

10. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Verbindungsweg zwischen dem Ausgang des zweiten Phasendrehglieds (Ph 2) und dem Ausgang des Steuergenerators (SG) ein steuerbarer Schalter (SO) angeordnet ist, dessen Steuereingang dem zweiten Eingang der Phasenvergleichsschaltung parallel angeschaltet ist.

11. Stromversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blitzlampe (Bi.) für eine Blitzenergie in der Größenordnung < 10 Wsec ausgelegt ist.

12. Stromversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blitzlampe (BL) in Reihe mit einem Gleichrichter (GL) der Sekundärwicklung des Übertragers (Ü, V) parallel geschaltet ist.