DE19515279C1 - In der Stromamplitude steuerbare, gepulste Hochspannungs-Konstantstrom-Quelle - Google Patents
In der Stromamplitude steuerbare, gepulste Hochspannungs-Konstantstrom-QuelleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine in der Stromamplitude steuerbare,
gepulste Hochspannungs-Konstantstrom-Quelle. Sie besteht aus
einem Hochspannungs-Netzgerät, einer pulsbaren Konstantstrom-
Quelle und einer Steuer- und Regeleinrichtung zur Steuerung
und Regelung des Konstantstromes.
Mit einer solchen Einrichtung kann ein Verbraucher mit kon
stanten Pulsströmen von sehr kleiner bis zu sehr hoher
Stromamplitude und entsprechender Strom-Quellen-Betriebsspan
nung bei geringer mittlerer Leistung versorgt werden. Derar
tige Konstantstrom-Quellen werden für verschiedene technische
Anwendungen benötigt. Ein Einsatzfall ist das Pulsen von Pen
ning-Ionenquellen in Beschleunigeranlagen.
Penningquellen haben je nach Betriebszustand sowohl positive
als auch negative Arbeitswiderstände. Im Bereich negativer
Arbeitswiderstände wird die Brennspannung mit steigendem Strom
niedriger. Zum stabilen Betrieb einer Penning-Quelle wird
diese mit Konstantstrom-Impulsen gefahren, wozu Strömen von
mehreren Ampere und Betriebsspannungen von mehreren tausend
Volt benötigt werden.
Ein elektronischer Hochspannungsschalter mit kurzer Schaltzeit
für das Ein- und Ausschalten wird in der DE 42 40 647 C1 be
schrieben. Der Schalter besteht aus einer geradzahligen An
zahl, mindestens jedoch einem Paar kaskadierter Schalt
strecken, die über einen Ringkerntransformator pro Schalt
streckenpaar angesteuert werden.
Die Primärwicklung ist eine durch die Ringkerne gefädelte
Stromschleife. Jeder Ringkern hat vier Sekundärwicklungen, wo
von zwei für das Steuern der beiden Schaltstrecken in den lei
tenden und die andern zwei für das Steuern in den sperrenden
Zustand vorgesehen sind. Die Zustandsänderung der Schalt
strecke erfolgt mit dem ersten Stromimpuls durch die Strom
schleife, der eine andere Polarität als der vorangehende hat.
Der Zustand wird gehalten durch Folgeimpulse gleicher Polari
tät. Stets wird die auf Null zurückgehende Flanke der Strom
pulse ausgenützt, die von Null weggehende Flanke wird in der
Schaltstreckenansteuerung mit schaltungstechnischen Mitteln
unwirksam gemacht. Schalt- und Steuerstrecken sind durch
Schutzelemente vor Überspannung geschützt.
Dieser elektronische Hochspannungsschalter ist ein reiner
Schalter, der nur zwei definierte Zustände einnehmen kann. Es
kann mit ihm daher keine Stromamplitude gesteuert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in der Strom
amplitude steuerbare, gepulste Hochspannungs-Konstantstrom-
Quelle bekannter Leistungsfähigkeit bereitzustellen, mit der
nicht nur Konstantstrom-Impulse definierter Anstiegs- und Ab
fallzeit bereitgestellt werden, sondern und mit der auch die
Amplitude des Konstantstrom-Impulses gesteuert und auf den
vorgegebenen Wert geregelt werden kann. Ein solches Gerät soll
darüber hinaus wenig Raum einnehmen, kostengünstig hergestellt
werden können und einen günstigen Wirkungsgrad haben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Hierbei ist bereits bei der bekannten, gepulsten Hochspan
nungs-Konstantstrom-Quelle nach der DE 42 40 647 C1 das Merk
mal a) - mit Ausnahme des Gegenkopplungswiderstands und des
Stützkondensators - und das Merkmal c) - mit Ausnahme des Im
pedanzwandlers als variable Spannungsquelle - vorhanden.
Um die Konstantstrom-Quellen-Kaskade kapazitiv zu symmetrieren
und Schaltspitzen zu eliminieren, ist parallel zu jedem span
nungsabhängigen Widerstand ein Kondensator geschaltet.
Der Aufbau der Quelle kann potentialgebunden oder potential
frei ausgeführt sein. Letzteres ist für einige Anwendungsfälle
zwingend. Z.B. liegen gepulste Ionenquellen nicht auf
Erdpotential.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung
dargestellten Schaltung erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 das Schaltbild der in der Stromamplitude steuerbaren,
gepulsten Hochspannungs-Konstantstrom-Quelle und
Fig. 2 die zeitliche Zuordnung der Ansteuerimpulse
zu dem Konstantstromimpuls.
Das Hochspannungs-Netzgerät ist in Fig. 1 nur durch seine
Klemmen +/-HV angedeutet. Von der Klemme +HV ausgehend, ist
zunächst im Hauptstromkreis 2 der Verbraucher 1, der hier eine
Penning-Ionenquelle ist, angeschlossen. Im weiteren Verlauf
des Hauptstromkreises 2 schließt sich der Strom-Spannungs-
Meßwandler 3 an. Von diesem geht es unmittelbar weiter zu der
Konstantstrom-Quelle 4. Diese, Konstantstrom-Quelle 4 besteht
im allgemeinen aus n kaskadierten elementaren Quellen 5. Fig.
1 zeigt der Übersicht halber nur sechs solche elementaren
Quellen 5 oder hier gleichbedeutend drei Quellenpaare. Die
Quellenpaare haben je eine gemeinsame Wurzel in der Ansteue
rung, nämlich den Ringkern-Übertrager 9. In einem Anwendungs
fall sind über dreißig elementare Quellen gemäß Fig. 1 kaska
diert. Die unterste elementare Quelle 5 in Fig. 1 ist an ih
rem Ausgang über den Gegenkopplungswiderstand 6 direkt mit dem
Kontakt -HV des Hochspannungsnetzgeräts verbunden.
Die Anzahl der Transistoren 7 wird neben grenzspannungstechni
schen Gesichtspunkten auch nach dem Gesichtspunkt der Lei
stungsverteilung festgelegt. Im Ausführungsbeispiel wurde die
mittlere Verlustleistung pro Transistor 7 auf maximal 2W fest
gelegt. Darüber hinaus wurden die elementaren Quellen 5 in
diesem Ausführungsbeispiel aus Feldeffekt-Transistoren aufge
baut. Man ist nicht an diesen speziellen Transistortyp gebun
den. Von Fall zu Fall wird man den in das jeweilige Anlagen
konzept passenden Transistor einsetzen.
Zwei Feldeffekt-Transistoren 7 und jeweils einen Gegenkopp
lungswiderstand 6 in Reihe, also zwei unmittelbar kaskadierte
Quellen 5, werden mit ihrer zugehörigen Ansteuerschaltung 8
und dem gemeinsamen Ringkern-Übertrager 9 angesteuert. Der
Ringkern hat zwei, einander identische Sekundärwicklungen von
je zwei Windungen, die über die Diode 10 mit dem Kontakt G des
Feldeffekt-Transistors 7 verbunden sind. Das andere Ende die
ser beiden Wicklungen ist mit dem zugehörigen Gegenkopplungs
widerstand 6 verbunden, der am Kontakt S des Feldeffekt-Tran
sistors 7 angeschlossen ist.
Zwei weitere, ebenfalls identische Sekundärwicklungen mit um
gekehrter Polarität und je einer Windung sind über den Wider
stand 11, der die Basis B des bipolaren Transistors 12 kontak
tiert, verbunden. Das andere Ende dieser beiden einwindigen
Wicklungen ist an den Gegenkopplungswiderstand 6 angeschlos
sen, an dem schon die ersten beiden Sekundärwicklungen ange
schlossen sind. Der bipolare Transistor 12 schaltet den Kon
takt G an den Ausgang der Quelle 5 bzw. trennt ihn davon.
Über jedem Feldeffekt-Transistor 7 und dem in Reihe geschalte
ten Gegenkopplungswiderstand 6 ist der spannungsabhängige Wi
derstand 13, der Zinkoxidvaristor, parallel geschaltet. Diese
Anordnung bildet die elementare Quelle 5. Der Zinkoxid-Vari
stor 13 ist so dimensioniert, daß er einen Teil des Stromes,
von Fall zu Fall bis etwa 25% maximal, übernehmen wird, je
nach Transistortoleranzen. Auf diesen prozentualen Anteil ist
die Stromaufteilung nicht beschränkt. Es hat sich aber auf
grund der bei der Entwicklung durchgeführten Versuche gezeigt,
daß diese Stromaufteilung optimal ist.
Die Selbstregelung oder die negative Rückkopplung, die die
Stromaufteilung je nach Ansteuerung des Feldeffekt-Transistors
7 regelt, ist folgende: Ein hoher Strom über die Strecke D-S
des Feldeffekt-Transistors 7 ruft eine hohen Spannungsabfall
am Gegenkopplungswiderstand 6 hervor. Das wiederum bewirkt
ein Zurücknehmen der Leitfähigkeit des Transistor 7 und ein
Steigen des Bypass-Stromes über den Zinkoxid-Varistor 13. Ein
zu hoher Bypass-Strom wird entsprechend umgekehrt verringert.
Es werden dadurch Ungleichheiten in den Bauteilen der Schal
tung, Parameter-Unterschiede der Feldeffekt-Transistoren z. B.,
ausgeglichen und die einzelnen elementaren Quellen 5 durch
diese negative Rückkopplung in Richtung gleiches Leitverhalten
stabilisiert.
Der zu dem Zinkoxid-Varistor 13 parallel geschaltete Kondensa
tor 14 hat die Aufgabe die Spitzen an den Schaltflanken des
Strom-Impulses zu eliminieren und die Quelle 5 kapazitiv zu
symmetrieren.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, macht ein positiver Strom-Impuls
16 in der hochspannungsisolierten Steuerstromleitung 15 die
Feldeffekt-Transistoren 7 paarweise leitfähig, bis ein erster
negativer Strom-Impuls 18 in der Stromschleife 15 auftritt,
der die Feldeffekt-Transistoren 7 in den sperrenden Zustand
überführt. Das ist der grundsätzliche Vorgang, den Konstant
strom-Impuls durch die Last 1 zu erzeugen.
Im folgenden wird die Wirkung der Strom-Impulse 16 und 18 nä
her betrachtet:
Der in seiner Amplitude gesteuerte Strom-Impuls 16 durch die Steuerstromleitung 15 ist im Ausführungsbeispiel einige Mi krosekunden lang. Mit Beginn seiner ansteigenden Flanke werden die n Ringkerne der Ringkern-Übertrager 9 mit magnetischer Energie geladen. Für den Strom-Impuls 16 sind das n Induktivi täten. Sie flachen, je mehr Ringkern-Übertrager auf die Steu erstromleitung 15 aufgefädelt sind, den Strom-Anstieg wegen der größer werdenden Ladezeitkonstanten ab.
Der in seiner Amplitude gesteuerte Strom-Impuls 16 durch die Steuerstromleitung 15 ist im Ausführungsbeispiel einige Mi krosekunden lang. Mit Beginn seiner ansteigenden Flanke werden die n Ringkerne der Ringkern-Übertrager 9 mit magnetischer Energie geladen. Für den Strom-Impuls 16 sind das n Induktivi täten. Sie flachen, je mehr Ringkern-Übertrager auf die Steu erstromleitung 15 aufgefädelt sind, den Strom-Anstieg wegen der größer werdenden Ladezeitkonstanten ab.
Unter Berücksichtigung des Wickelsinns der Sekundärwicklungen
der Ansteuerschaltung 8 für den jeweiligen Feldeffekt-Transi
stor 7 kann die Situation so eingerichtet werden, daß die an
steigende oder auf Null abfallende Flanke für das Überführen
des Transistors 7 in den leitenden Zustand ausgenutzt wird.
Im Ausführungsbeispiel wird die auf Null zurückfallende Flanke
des positiven Strom-Impulses 16 dazu herangezogen (Fig. 2).
Das hat zur Folge, daß der Konstantstrom-Impuls 17 um die Im
pulsdauer des Ein-Impulses 16 zeitlich verzögert auftritt und
um die Impulsdauer des Aus-Impulses 18 verzögert abgeschaltet
wird. Die von Null wegführende Flanke wird aus den o.e. Grün
den mit schaltungstechnischen Mitteln unwirksam gemacht.
Mit der auf Null zurückfallenden Flanke "entlädt" sich die im
Ringkern zuvor mit flacherem Anstieg eingebrachte magnetische
Energie schlagartig (mit kurzer Anstiegszeit) in die beiden
parallelen Ansteuerschaltungen 8 über die zugeordneten Dioden
10 und steuert den jeweiligen Feldeffekt-Transistor 7 in den
vorgesehen leitenden Zustand. Der Kondensator 20, der an den
Kontakten G und S angeschlossen ist, wirkt als Stützkondensa
tor. Mit ihm wird eine saubere Rechteckform des Strom-Impulses
17 erzeugt. Seine Kapazität ist experimentell ermittelt und
beträgt in diesem Anwendungsfall etwa 1000 pF. Zum Schutz ge
gen Überspannungen an der Strecke G-S ist dazu noch das Über
spannungsschutzelement 21 parallel geschaltet.
Damit die Situation an den Feldeffekt-Transistoren 7 definiert
bleibt, werden bei zeitlich langen Strom-Pausen über die Aus
schalt-Kaskade 33 in einem vorbestimmten Zeitabstand, also
vorgegebener Folgefrequenz von etwa 50 Hz, weitere Strom-Im
pulse 38 gleicher Form wie die Impulse 18, sogenannte Aus
hilfsimpulse, auf die Stromschleife 15 gegeben, mit denen der
Sperrzustand des Feldeffekt-Transistors 7 gehalten wird. Die
Amplitude der Strom-Impulse 18 und 38 für das Ausschalten ist
fest und wird durch die an die Stromschleife gelegte
Spannungsquelle -UB bestimmt.
Die Einschalt-Kaskade 34 schaltet die variable Differenzspan
nung 27 (zwischen 0 und +10 V) mit dem Impedanzwandler 28 über
den Widerstand 30 und die Drosselspule 29 an die Stromschleife
15 und erlaubt so die Einstellung variabler Konstantstrom-
Amplituden. Fig. 2 zeigt den Steuerimpuls 37 und im zeitli
chen Versatz den Konstantstrom-Impuls 17 sowie die Steuerim
pulse 16, 18, 38 und qualitativ den Zustand, daß sowohl im
leitenden als auch im gesperrten Zustand der Transistoren 7
neben dem Aus-Impuls 18 und dem Ein-Impuls 16 jeweils gleich
artige Hilfsimpulse 38 zur Aufrechterhaltung des jeweiligen
Aus-Zustandes folgen. Hieraus wird deutlich, daß mit der Kon
stantstrom-Quelle sowohl Konstantstrom-Impulse kleinster zeit
licher Dauer bis in den Millisekundenbereich und sehr langen
Aus-Pausen bis in den Sekunden- oder Minutenbereich und länger
erzeugt werden können.
Die beiden Feldeffekt-Transistoren 36 in den Kaskaden 33 und
34 des Schalters 19 werden als Schalter betrieben. Die An
steuerungen 32 der Feldeffekt-Transistoren 36 haben pro Kas
kade 33, 34 ebenfalls eine gemeinsame Wurzel in Form des je
weiligen Ringkern-Übertragers 35. Die Ansteuerungen 32 für die
einzelnen Transistoren 36 sind ähnlich der für die Transisto
ren 7. Beide Kaskaden 33 und 34 werden ebenfalls leistungsarm,
galvanisch isoliert und niederimpedant angesteuert.
Der antipolare und potentialfreie Aufbau in den Kaskaden 33
und 34 ist notwendig. Die Rückwirkung in Form von Spannungs
spitzen bei der Entladung der Ringkern-Übertrager 9 auf die
Steuerstromleitung 15 während der Abschaltflanken ist erheb
lich und kann je nach Anzahl Ringkern-Übertrager 15 ohne wei
ters weit über 100 V erreichen. Die Spannungsspitzen treten sowohl in
positiver als auch negativer Richtung auf. Diese Tatsache ver
langt einen polaritätsunabhängigen Schalter 33, 34. Die anti
parallel geschalteten Dioden 31 über den Schaltstrecken D-S
der Transistoren 36 übernehmen je nach Spannungspolarität den
Strom des zugehörigen Transistors 36 und leiten ihn weiter zum
nächsten Transistor. Nach diesem Verfahren können die Schalter
33, 34 mit allen Spannungspolaritäten betrieben werden und
sind somit polaritätsunabhängig.
Damit auch bei großen Spannungsänderungen an der Penning-Io
nen-Quelle der Konstantstrom-Impuls exakt bereitgestellt wer
den kann, hat die gepulste Hochspannungs-Konstantstrom-Quelle
die Nachlaufsteuerung 23. Diese Nachlaufsteuerung bekommt von
dem Strom-Spannungs-Meßwandler 3 über den geschalteten Gleich
richter 22 stets den Ist-wert 25 UIst bereitgestellt, der in
der Nachlaufsteuerung mit dem Soll-Wert 26 USoll von dem Soll-
Wert-Geber 24, der ein Signal zwischen 0 und -10 V liefert,
verglichen wird. Daraus wird die Differenzspannung 27 (ΔU) ge
bildet, die dem Impedanz-Wandler 28 zugeführt wird, der an
seinem Ausgang die zwischen 0 und +10 V variable Spannungs-
Quelle darstellt, die von der Ein-Kaskade 34 während der Dauer
des Ein-Impulses 16 über den Widerstand 30 und die Drossel 29
an die Stromschleife 15 geschaltet wird. Der Impedanzwandler
28 ist maßgebend für die Änderung bzw. Einhaltung der Ampli
tude des Ein-Impulses 16 und damit für die Stabilisierung bzw.
Änderung der Amplitude des Konstantstrom-Impulses 17.
Das Ausführungsbeispiel wurde für eine Spannung von 5000 Volt
konzipiert. Die Pulsleistung ist 20 000 Watt bei einer Puls
zeit von 250 Mikrosekunden bis 1 Millisekunde und einer Puls
frequenz von 1-5 Hz. Durch den Aufbau der Hochspannungs-
Kontsantstrom-Quelle mit Halbleiterbauelementen benötigt das
Gerät nur den Platzbedarf eines 19′′-Einschubs von sechs Höhen
einheiten. Der Leistungsbedarf für den Betrieb liegt bei weni
ger als 200 Watt. Dadurch kann bei dieser Ausführungsform die
Zwangskühlung entfallen, weil die einfache Luftkonvektion mit
einem kleinen Lüfter ausreichend ist. Die bauliche Forderung
der potentialfreien Ausführung für den Einsatz an einer Pen
ning-Ionenquelle wird mit der Hochspannungs-Konstantstrom-
Quelle auf einfache Weise gelöst.
Die selbststabilisierende Stromaufteilung in den einzelnen, zu
der Konstantstrom-Quelle 4 kaskadierten elementaren Quellen 5,
die Einrichtung der Nachlaufsteuerung 23, die aus dem Ist- und
Soll-Wert über den Impedanzwandler 28 die variable Spannungs
quelle zum Treiben des Ein-Strom-Impulses 16 bzw. der Folge
von Ein-Strom-Impulsen 16 stellt und die hochisolierte,
niederimpedante Ansteuerung sowohl bei der Konstantstrom-
Quelle 4 als auch beim Schalter 19 in den beiden Schaltkaska
den 33 und 34 haben sich bewährt. Darüber hinaus kann durch
das Benutzen der jeweils auf Null zurückfallenden Flanke des
Ein-Strom-Impulses 16 und des Aus-Strom-Impulses 18 sowie der
Aus-Hilfsimpulse 38 der Aufwand und die Dimensionierung der
Bauteile in der Steuer- und Regeleinrichtung sowie beim Schal
ter 19 auf ein Minimum beschränkt bleiben.
Bezugszeichenliste
1 Verbraucher, Penning-Ionenquelle, Last
2 Hauptstromkreis
3 Strom-Spannungs-Meßwandler
4 Konstantstrom-Quelle
5 elementare Quelle
6 Gegenkopplungswiderstand
7 Transistor, Feldeffekt-Transistor (FET), Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT)
8 Ansteuerschaltung
9 Strom-Spannungs-Wandler, Ringkern-Übertrager
10 Diode
11 Widerstand
12 Transistor
13 spannungsabhängiger Widerstand, Zinkoxid-Varistor
14 Kondensator
15 Steuerstromleitung, Stromschleife
16 Strom-Impuls, Ein-Strom-Impuls
17 Konstantstrom-Impuls
18 Strom-Impuls, Aus-Strom-Impuls
19 Schalter
20 Stützkondensator
21 Überspannungsschutzelement
22 Gleichrichter
23 Steuereinrichtung, Nachlaufsteuerung
24 Sollwertgeber
25 Ist-Wert
26 Soll-Wert
27 Steuerspannung, Differenzspannung (ΔU)
28 Impedanzwandler
29 Drossel
30 Widerstand
31 Freilaufdiode
32 Ansteuerung
33 Ausschaltkaskade
34 Einschaltkaskade
35 Ringkern-Übertrager
36 Transistor, FET, IGBT
37 Ansteuerimpuls
38 Aus-Hilfsimpuls
2 Hauptstromkreis
3 Strom-Spannungs-Meßwandler
4 Konstantstrom-Quelle
5 elementare Quelle
6 Gegenkopplungswiderstand
7 Transistor, Feldeffekt-Transistor (FET), Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT)
8 Ansteuerschaltung
9 Strom-Spannungs-Wandler, Ringkern-Übertrager
10 Diode
11 Widerstand
12 Transistor
13 spannungsabhängiger Widerstand, Zinkoxid-Varistor
14 Kondensator
15 Steuerstromleitung, Stromschleife
16 Strom-Impuls, Ein-Strom-Impuls
17 Konstantstrom-Impuls
18 Strom-Impuls, Aus-Strom-Impuls
19 Schalter
20 Stützkondensator
21 Überspannungsschutzelement
22 Gleichrichter
23 Steuereinrichtung, Nachlaufsteuerung
24 Sollwertgeber
25 Ist-Wert
26 Soll-Wert
27 Steuerspannung, Differenzspannung (ΔU)
28 Impedanzwandler
29 Drossel
30 Widerstand
31 Freilaufdiode
32 Ansteuerung
33 Ausschaltkaskade
34 Einschaltkaskade
35 Ringkern-Übertrager
36 Transistor, FET, IGBT
37 Ansteuerimpuls
38 Aus-Hilfsimpuls
Claims (7)
1. In der Stromamplitude steuerbare, gepulste Hochspannungs-
Konstantstrom-Quelle, die aus einem Hochspannungs-Netzgerät
(+/-HV), einer pulsbaren Konstantstromquelle (4), einer
Steuer- und Regeleinrichtung (23) zur Steuerung und Rege
lung des Konstantstromes mittels einer Stromschleife, be
steht,
wobei
- a) die Konstantstrom-Quelle (4) aus mindestens zwei zuein ander in Reihe liegenden elementaren Quellen (5) aufge baut ist, die ihrerseits aus einem Transistor (7) als steuerbarem Widerstand, einem dazu in Reihe geschalteten Gegenkopplungswiderstand (6) und einem zu diesen beiden Bauteilen (6, 7) parallel liegenden, spannungsabhängigen Widerstand (13) bestehen, wobei die Strecke D-S des Transistors (7) in ihrem Leitverhalten über den Transistorsteuerkontakt G durch eine Ansteuerschaltung (8) gesteuert wird, die Steuerstrecke G-S des Transi stors (7) durch eine Parallelschaltung aus einem Über spannungsschutzelement (21) und einem Stützkondensator (20) überbrückt ist, zwei hintereinander liegende elementare Quellen (5) über einen niederimpedanten Ringkern-Übertrager (9) galva nisch hochisoliert und leistungsarm über Strompulse auf einer hochspannungsisolierten Steuerstromleitung (15) angesteuert werden, die als Primärwindung einmal durch den Ringkern (9) oder bei mehreren hintereinander ge schalteten elementaren Quellen (5) hintereinander durch die zugehörigen Ringkerne (9) geschleift ist,
- b) die Steuer- und Regeleinrichtung (23) von einem Strom- Spannungs-Meßwandler (3) im Konstantstrom-Stromkreis (2) über einen geschalteten Gleichrichter (22) den Konstant strom-Ist-Wert uist (25), von einem Soll-Wert-Geber (24) den Konstantstrom-Soll-Wert usoll (26) erhält und aus beiden das Steuersignal (27) für die Amplitudensteuerung des Konstantstromes bildet,
- c) der Schalter (19) aus zwei Schaltkaskaden (33, 34), eine
(34) für einen Ein-Impuls (16), die andere (33) für
einen Aus-Impuls (18) und die Aus-Hilfsimpulse (38), und
jede Schaltkaskade aus zwei gegenpolig in Serie geschal
teten Transistoren (36) besteht, die je durch eine Frei
laufdiode (31) überbrückt sind, wobei die beiden Aus
gänge der Schaltkaskaden (33, 34) über je eine Serien
schaltung aus einer Drossel (29) und einem Widerstand
(30) zusammengefaßt sind und dort den Eingang der Steu
erstromschleife (15) bilden,
die Schaltkaskade (33) für den Aus-Impuls (18) und die Aus-Hilfsimpulse (38) an ihrem Eingang mit einer festen negativen Spannungsquelle -UB und die Schaltkaskade (34) für den Ein-Impuls (16) an ihrem Eingang mit dem Steuer signal (27) über einen Impedanzwandler (28) als variable Spannungsquelle verbunden ist,
die jeweils beiden Ansteuerungen (32) für die Schaltkas kaden (33, 34) an jeweils einen Ringkern-Übertrager (35) angeschlossen sind, über den die entsprechenden An steuerschaltimpulse (16, 18, 38) übertragen werden.
2. Steuerbare, gepulste Hochspannungs-Konstantstrom-Quelle
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Transistoren (7) der Konstantstrom-Quelle (4) Feld
effekttransistoren oder Insulated-Gate-Bipolar-Transistoren
(IGBT) sind.
3. Steuerbare, gepulste Hochspannungs-Konstantstrom-Quelle
nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die spannungsabhängigen Widerstände der Konstantstrom-
Quelle (4) Zinkoxidvaristoren (13) sind.
4. Steuerbare, gepulste Hochspannungs-Konstantstrom-Quelle
nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
parallel zu jedem Zinkoxid-Varistor (13) ein Kondensator
(14) geschaltet ist.
5. Steuerbare, gepulste Hochspannungs-Konstantstrom-Quelle
nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Ringkern-Übertrager (9) als Differenziertransformator
arbeitet und aus einem mit vier Sekundärwicklungen be
wickelten Ringkern (9) besteht, wovon zwei identische
Sekundärwicklungen über je eine Diode (10) an den jeweili
gen Steuerkontakt G und über den Gegenkopplungswiderstand
(6) an den Kontakt S des Transistors (7) angeschlossen sind
und die übrigen beiden identischen Wicklungen über je einen
Widerstand (11) an die jeweilige Basis B und den Emitter E
zweier bipolarer Transistoren (12) angeschlossen sind, die
jeweils ihrerseits der Reihenschaltung von Steuerstrecke G-S
des zugehörigen Transistors (7) und Gegenkopplungswider
stand (6) parallel geschaltet ist.
6. Steuerbare, gepulste Hochspannungs-Konstantstrom-Quelle
nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Transistoren (36) der Schaltkaskaden (33, 34) des
Schalters (19) Feldeffekttransistoren oder Insulated-Gate-
Bipolar-Transistoren (IGBT) sind.
7. Steuerbare, gepulste Hochspannungs-Konstantstrom-Quelle
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
mit der Schaltkaskade (33) für den Aus-Impuls (18) auf die
Steuerstromleitung (15) eine Folge von Hilfsimpulsen (38)
entsprechend gleicher Impulsform wie die Aus-Impulse (18)
mit vorgegebener Folgefrequenz gegeben wird, die den aktu
ellen Zustand der Konstantstrom-Quelle aufrechterhalten.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995115279 DE19515279C1 (de) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | In der Stromamplitude steuerbare, gepulste Hochspannungs-Konstantstrom-Quelle |
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DE1995115279 DE19515279C1 (de) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | In der Stromamplitude steuerbare, gepulste Hochspannungs-Konstantstrom-Quelle |
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---|---|---|---|
DE1995115279 Expired - Fee Related DE19515279C1 (de) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | In der Stromamplitude steuerbare, gepulste Hochspannungs-Konstantstrom-Quelle |
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DE (1) | DE19515279C1 (de) |
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