DE19515279C1 - In der Stromamplitude steuerbare, gepulste Hochspannungs-Konstantstrom-Quelle - Google Patents

In der Stromamplitude steuerbare, gepulste Hochspannungs-Konstantstrom-Quelle

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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.
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

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.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0927463A1 (de) * 1996-09-23 1999-07-07 Eldec Corporation Hochspannungs-halbleiterschalter und schaltnetzteil
DE102006024938B3 (de) * 2006-05-23 2007-08-30 Ltb Lasertechnik Berlin Gmbh Hochleistungsschaltmodul und Verfahren zur Erzeugung von Schaltsynchronität bei einem Hochleistungsschaltmodul
CN101196753B (zh) * 2006-12-06 2011-12-07 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 电气同步式大功率恒流源实现方法和装置
US8536929B2 (en) 2009-01-26 2013-09-17 Bergmann Messgeräte Entwicklung Kg High voltage switch with adjustable current

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT255577B (de) * 1964-10-06 1967-07-10 Inst Regelungstechnik Reihenschaltung von Transistoren zur Stromkonstanthaltung an Gleichstromverbrauchern
DE4240647C1 (de) * 1992-12-03 1994-06-01 Schwerionenforsch Gmbh Hochspannungsschalter mit kurzer Schaltzeit und potentialfreier Ansteuerung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT255577B (de) * 1964-10-06 1967-07-10 Inst Regelungstechnik Reihenschaltung von Transistoren zur Stromkonstanthaltung an Gleichstromverbrauchern
DE4240647C1 (de) * 1992-12-03 1994-06-01 Schwerionenforsch Gmbh Hochspannungsschalter mit kurzer Schaltzeit und potentialfreier Ansteuerung

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0927463A1 (de) * 1996-09-23 1999-07-07 Eldec Corporation Hochspannungs-halbleiterschalter und schaltnetzteil
EP0927463A4 (de) * 1996-09-23 2005-10-19 Eldec Corp Hochspannungs-halbleiterschalter und schaltnetzteil
DE102006024938B3 (de) * 2006-05-23 2007-08-30 Ltb Lasertechnik Berlin Gmbh Hochleistungsschaltmodul und Verfahren zur Erzeugung von Schaltsynchronität bei einem Hochleistungsschaltmodul
US8395284B2 (en) 2006-05-23 2013-03-12 Ltb Lasertechnik Berlin Gmbh High-power switching module and method for the generation of switching synchronism in a high-power switching module
CN101196753B (zh) * 2006-12-06 2011-12-07 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 电气同步式大功率恒流源实现方法和装置
US8536929B2 (en) 2009-01-26 2013-09-17 Bergmann Messgeräte Entwicklung Kg High voltage switch with adjustable current

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