DE2018152C

DE2018152C - Semiconductor oscillator

Info

Publication number: DE2018152C
Authority: DE
Inventors: Victor Francis London Farrow
Original assignee: Thorn Lighting Ltd., London
Publication date: 1972-11-30

Description

Die Erfindung betrifft einen Halbleiter-Oszillator in C-Betrieb mit automatischer Vorspannung zur Erzeugung einer Schwingungsspannung bei Anlegen einer Gleichspannung an eine erste und zweite Eingangsklemrr.e mit einem Halbleiterschalter, dessen erste gesteuerte Elektrode mit der ersten Eingangsklemrr.e und ftine zweite gesteuerte Elektrode mit einem Schwingkreis verbunden ist, der aus einem ersten Kondensator und einer erster« Spule in Parallelschaltung besteht, wobei die zweite Eingangsklemme mit dem Schwingkreis verbunden ist, und mit einer ersten Rückkopplungsschaltung, die eine zweite mit der ersten Spule wechselweise gekoppelte Spule besitzt und mit der Steuerelektrode des Schalters verbunden ist.The invention relates to a semiconductor oscillator in C mode with automatic bias for generation an oscillation voltage when a DC voltage is applied to a first and second input terminal with a semiconductor switch, the first controlled electrode with the first input terminal and f a second controlled electrode is connected to an oscillating circuit consisting of a first capacitor and a first coil in parallel, the second input terminal being connected to the resonant circuit, and having a first feedback circuit which alternately coupled a second to the first coil Has coil and is connected to the control electrode of the switch.

Ein Beispiel für die Verwendung e nes derartigen Halbleiter-Oszillators ist die Umwandlung einer Gleichspannung in eine Wechselspannung, die für den Betrieb von Gasentladungslampen geeignet ist.An example of the use of such a semiconductor oscillator is to convert a Direct voltage into an alternating voltage that is suitable for operating gas discharge lamps.

Bei einem bekannten Oszillator (vgl. das BuchIn the case of a known oscillator (see the book

»Transistor Circuit Engineering«, R. F. Shea, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1957, S. 221, 222, 230 und 231, und den Aufsatz von D a vies und Dun t ho me, »The Application of Power Transistors to the Operation of Gas Discharge Lamps from DC Supplies«, Proceedings of the Institution of Electrical Engineers, Volume 107, Part A, January i960, S. 273 bis 2B3) besteht die Kollektorbelastung des Transistors aus einem parallelen LC-Schwingkreis, dessen Induktivität als Transformator-Primärwicklung dient, die mit einer sekundären Wicklung als Belastung und auch mit einer mit der Basis des Transistors zur Aufrechterhaltung der Schwingungen"Transistor Circuit Engineering," R. F. Shea, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1957, pp. 221, 222, 230 and 231, and the article by D a vies and Dun t ho me, “The Application of Power Transistors to the Operation of Gas Discharge Lamps from DC Supplies, "Proceedings of the Institution of Electrical Engineers, Volume 107, Part A, January i960, p. 273 to 2B3) there is a collector load of the transistor from a parallel LC resonant circuit, its inductance as the transformer primary winding serves that with a secondary winding as a load and also with one with the base of the Transistor to maintain the vibrations

, verbundenen Rückkopplungswicklung gekoppelt ist. Die Basis besitzt eine automatische Vorspannungsschaltung, die aus der Parallelschaltung eines Wider-, connected feedback winding is coupled. The base has an automatic bias circuit, from the parallel connection of a resistor

Standes und eines Kondensators besteht. Die Werte dieser Bauteile sind jedoch kritisch, wenn einerseits Unterbrechungen der Schwingungen und andererseits ein unwirtschaftlicher Betrieb vermieden werden sollen. Außerdem neigt die Oszillator-Frequenz dazu, sich als Funktion der Belastung zu ändern, was die richtige Auswahl der Werte für die Bauelemente der automatischen Vorspannungsschakung erschwertStand and a capacitor. However, the values of these components are critical when on the one hand Interruptions in the vibrations and, on the other hand, uneconomical operation can be avoided should. In addition, the oscillator frequency tends to change as a function of the load, what the correct choice of values for the components of the automatic pretensioning system difficult

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Halbleiter-Oszillator-Schaltung zu schaffen, die in dieser Be-Ziehung wesentlich unkritischer ist.The object of the invention is to provide a semiconductor oscillator circuit to create, which is much less critical in this respect.

Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß eine zweite Rückkopplunlsschaltung vorgesehen ist, die eine mit der Steuerelektrode verbundene Sekundärwicklung des Stromtransformators einschließt, und daß die Primärwicklung des Stromtransformators zur Erzeugung regenerativer Stroniimpulse zwischen dem Halbleiterschalter und dem Schwingkreis ein- « -.ehaltet ist 'According to the invention, this is achieved in that a second feedback circuit is provided which includes a secondary winding of the current transformer connected to the control electrode, and that the primary winding of the current transformer to generate regenerative Stroniimpulse between the semiconductor switch and the resonant circuit is on

** Somit führt der Schalter dem Schwingkreis Stromimpulse unter Steuerung einer zweiten Rückkopplungsschaltung zu, die einen beträchtlichen UiI der zur Erzeugung der Impulse erforderlichen Rückkopplungsleistung aufbringt, und unter Steuerung der ersten Rückkopplungssdialtung, die zusammen mit der automatischen Vorspannungsschaltung des Oszillators periodische Triggerimpulse synchron** Thus, the switch carries current pulses to the resonant circuit under the control of a second feedback circuit to that a considerable UiI applies the feedback power required to generate the pulses, and under control the first feedback dialect that together periodic trigger pulses synchronized with the automatic bias circuit of the oscillator

i^s ^{des Schwin8kreises an die} blockiert. Der Widerstand 26 kann alternativ auch parallel zur Diode 44 gelegt werden. . i ^ s of ^{the oscillation circle to the} blocked. As an alternative, the resistor 26 can also be placed in parallel with the diode 44. .

Die Induktivität 20 bildet die ^p™^a™™^ng eines Ausgangstransformators 34 mit zwei ^S^^U! The inductance 20 forms the ^p ™ ^a ™haben ^{ng of} an output transformer 34 with two ^S ^ ^U!

wicklungen, nämhch der Induktivität ja unu ei Ausgängswicklung 36. Bei diestrn ^Α. beispiel ist die Ausgangswicklung 36 mittels men 36α bis 36ö" mit Kathoden 38a und wo cn Gasentladungslampe 38 verbunden.windings, namely the inductance yes and an output winding 36. With diestrn ^Α . For example, the output winding 36 is connected to cathodes 38a and cn gas discharge lamp 38 by means of men 36α to 366 ″.

Im Betrieb wird eine Gleichspannung an uie* gangsklemmen 12 und 14 gelegtwobei die Klemme 12 bezüglich der Klemme 14 positiv gemachtDuring operation, a direct voltage is applied to uie * input terminals 12 and 14, with the terminal 12 made positive with respect to terminal 14

wird. ... _u u.,_na «isStzlich zuwill. ... _u u., _na «eats too

Eine zweite ^°^^^Ά^ΓS »5 der ersten die Spule 32 einschließenden wird durch die Sekundärwicklung; 52des mators 50 und einen,"ber dessen ^Ε«& Widerstand 54 gebildet. Ein E
ist mit der Basis des Trans.stors ^ A second ^ ° ^^^ Ά ^ ΓS »5 of the first enclosing the coil 32 is passed through the secondary winding; 52des mators formed 50 and an "over its ^Ε" & resistance 54th An E
is with the base of the Trans.stors ^

^{Ende uber eme Diode a6 nul} negativen verbunden. Der 1^°™^"^ Ringkern, und die Pnmar- und ^ ^{End connected via a diode a6 zero} negative . The 1 ^ ° ™ ^ "^ toroid, and the pnmar and ^

bestehen bei diesem Beispiel aus einer bzw.consist in this example of a resp.

Windungen. δnfangstrom durch dieTurns. δnfangstrom through the

Im Betneb w,id ^r ^A.^nf*P^BtSS Widerstände 28 und 26 und die ^ 52 zur Basis des Tninsiston,,42 g,^ Diode 56 einen Abflußd.eses S romeszu α In Betneb w, usually ^A. ^nf * P ^B tSS resistors 28 and 26 and the ^ 52 to the base of the Tninsiston,, 42 g, ^ diode 56 an outflow of this S romeszu α

HalbletSalter ist vorzugsweise ein Transistor, wobei die gesteuerten Elektroden der Emitter und der Kol-ektor und die Steuerelektrode die BasisHalbletSalter is preferably a transistor, the controlled electrodes being the emitter and the col-ector and the control electrode being the base

Die Erfindung wird nun an Hand von Austührungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigtThe invention will now be based on exemplary embodiments described with reference to the drawings. It shows

Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ha.bleiter-Oszilwird, ohne an die
zusein.Fig. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the semiconductor oscilloscope according to the invention, without the
to be.

52 gebunden der52 bound the

J^^J^ ^n^ Rückkopplungsleistung wird von dem Stromtrans- J ^^ J ^ ^ n ^ Feedback power is derived from the current trans-

«™««j» tTgeTamte'zur Aufrechterhal.ung der rraKtiscn aie g"^»» i «™« «j» tTgeTamte'to maintain the rraKtiscn aie g "^» »i

Schwingungen m demVibrations m dem

. Die erste Rück-. The first return

F?gⁿ2 ein Schaltungsdiagramnt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, unter Verwendung zweier h, Gegentakt geschalteter Transistoren.F? G 2 a Schaltungsdiagramnt ⁿ of a further embodiment of the invention, using two h, push-pull connected transistors.

kopplungsschaltung enthält;
automatischen Vung^coupling circuit includes;
automatic vung ^

3030th

um'den Strom⁸ around the stream ⁸

zwd_KnEi„U_g,klc_rame U über eine Drossel 22 5» zur Unterdrückung von Schallvorgangcn »erbunden.zwd _K nEi "U _g , klc _rame U via a throttle 22 5" for the suppression of sound processes.

»on 28 V arb«- Beschreibung"On 28 V arb" - description

a? « Rückkopplung,,^ w,rd dnrcH eine zweite InduktivitSt 32 gebildet, die wechselseitiga? «Feedback ,, ^ w, rd dnrcH a second inductance 32 is formed, which is mutually

undand

5 65 6

sistors 42 und das vom Transistor entfernte Ende der geringer ist als diejenige für die beiden in Reihe geWicklung 48 gelegt ist. Die Diode 60 ist zur Basis- schalteten Dioden, fließt der Startstrom zur Basis Emitter-Diode des Transistors umgekehrt gepolt, so des Transistors. An Stelle der Dioden 62 und 64 daß sie den Transistor und die Wicklung 48 für einen kann auch eine einzige Diode verwendet werden, Sperrstromfluß umgeht. Ein zusätzlicher Vorteil er- 5 wenn vorausgesetzt wird, daß sie einen Durchlaßgibt sich aus der Umleitung jeglichen Sperrstromes Spannungsabfall besitzt, der größer ist als die Durchfür den Transistor und die Wicklung 48 dadurch, daß laßspannung an der Basis-Emitter-Diode des Tranohne die Diode der Sperrstrom die gespeicherte sistors.sistor 42 and the end remote from the transistor which is less than that for the two in series winding 48 is laid. The diode 60 is to the base switched diodes, the starting current flows to the base Emitter diode of the transistor polarized reversely, so the transistor. Instead of diodes 62 and 64 that they have the transistor and the winding 48 for a single diode can also be used Bypasses reverse current flow. An additional advantage if it is assumed that it gives a passage the diversion of any reverse current has a voltage drop that is greater than the throughfor the transistor and the winding 48 in that let voltage at the base-emitter diode of the Tranohne the diode the reverse current the stored sistor.

Energie in der Wicklung48 umkehren würde, die an- Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfin-Energy in the winding 48 would reverse, the Fig. 2 shows an embodiment of the invention

schließend zur Umkehr der Vorspannung an der Basis io dung, bei dem zwei npn-Transistoren in Gegentakt des Transistors benötigt wird. verwendet werden.finally to reverse the bias voltage at the base io formation, in which two npn transistors in push-pull of the transistor is required. be used.

Die Schaltung ist ideal für die Versorgung von Der Emitter eines zweiten Transistors 142 ist mitThe circuit is ideal for supplying the emitter of a second transistor 142 is with

Gasentladungslampen, da der Transistorbasistreiber- der Klemme 12 und sein Kollektor über eine Primärstrom abhängig ist von der Belastung und kein unan- wicklung 148 eines zweiten Stromtransformators 150 gemessener Basistreiberstrom für zu erwartende An- *5 mit demjenigen Ende der Spule 20 verbunden, das derungen in der Größe der Eingangsspannung fest- nicht mit dem Kollektor des Transistors 42 verbunden ist.
Transistor mit einer merklichen Loch- Eine dritte Rückkopplungsschaltung besteht ausGas discharge lamps, since the transistor base driver of the terminal 12 and its collector is dependent on the load via a primary current and no unevelopment 148 of a second current transformer 150 is connected to that end of the coil 20, which changes in the size of the input voltage is fixed - not connected to the collector of transistor 42.
A third feedback circuit consists of a transistor with a noticeable hole

it einer merklichen Loch Eine dritte Rückkoppggwith a noticeable hole a third Rückkoppgg

od^ädüngS einer vierten Spule 132, die wechselseitig mit derod ^ ädüngS a fourth coil 132, which alternates with the

oder ^Laaungsspeiciici * ß d Bi Sl 20 kelt ist und deren eines Ende mit deror ^L aaungsspeiciici * ß d Bi Sl 20 kelt and one end of which with the

einer vierten Spule 132, die ga fourth spool 132 which is g

der Basis- «· Spule 20 gekoppelt ist und deren eines Ende mit derthe base "coil 20 is coupled and one end of which is coupled to the

SäiS^ISÄ » hoch /asis des Transistors 142 durch eine Diode 144 und st 1st dies der Fall dann kann der Kollektorstrom deren anderes Ende durch einen Kondensator 130 nicht vernünftig gesteuert werden, und der Schwing- mit der Klemme 12 verbunden ist kreSSSteuert Die größere Schwierigkeit, die Eine vierte Rückkopplungsschaltung w.rd durchSaiS ^ ISÄ »high / base of the transistor 142 through a diode 144 and if this is the case then the collector current at the other end of the capacitor 130 cannot be properly controlled, and the oscillating circuit connected to the terminal 12 is circuit-controlled. The greater difficulty who have favourited A fourth feedback circuit w.rd through

rnTt d?r Verwlndun^rt _g dnef niedrigen Basistreiber- a₅ die Sekundärwicklung 152 des Transformators 150 Ouellenwider^andes verbunden ist, besteht aber dar- und einem dazu parallelgeschalteten Widerstand 154 ?irfSSdie Basis geleitet wird, um gebildet. Ein Ende der Wicklung 152 ist mit der die Schwingungen anzufachen. Startmethoden, die Basis des Transistors 142 und das andere über e.ne mit einem Einschaltimpuls arbeiten, können bei eini- Diode 156 mit der Klemme 12 verbunden. Tn Oszffl itören verwendet werden; diese Verfahren ₃« Der Transformator 150 besitzt einen Ringkern, und find iedoci dann nicht anwendbar, wenn der Oszilla- die Primär- und Sekundärwicklung besteht in diesem tnr zur Erregung der Leuchtstoff- oder Entladungs- Beispiel aus einer bzw. zehn Windungen. Ein Wideramoe dient da die plötzliche Belastung zu Beginn stand 126 ist zwischen den Verbindungspunkt des deT Entladung einen augenblicklichen Spannungsarm Kondensators 130 mit der Spule 132 und den Verbin-Sl au dem^hwingungskreis erzeugt. Wenn kein 35 dungspunkt der Diode 156 mit der Wicklung 152 woitprpr Startimpuls vorhanden ist, bricht die Schwin- gelegt,
weiterer ™™^puis Ein Kondensator 158 und ein Widerstand 160 sindrnTt d? r Verwlndun ^rt _g dnef low Basistreiber- a _5, the secondary winding 152 of the transformer 150 is connected Ouellenwider ^ Andes, but is DAR and a resistor 154 connected in parallel? irfSSdie base is passed to formed. One end of the winding 152 is used to fan the vibrations. Starting methods that operate the base of transistor 142 and the other via e.ne with a switch-on pulse can be connected to terminal 12 in the case of a diode 156. Tn oscillator can be used; This method ₃ «The transformer 150 has a toroidal core, and is not applicable if the oscillator consists of the primary and secondary windings in this example for exciting the fluorescent or discharge example of one or ten turns. A Wideramoe is used because the sudden load at the beginning stood 126 , an instantaneous low-voltage capacitor 130 with the coil 132 and the connection sl on the oscillating circuit is generated between the connection point of the deT discharge. If there is no connection point between the diode 156 and the winding 152 with a start pulse, the oscillation breaks,
further ™haben ^puis A capacitor 158 and a resistor 160 are

^gUDas^Uobengenannte Problem kann durch eine Wei- in Reihe zwischen den Verbindungspunkt 21 und die lerentwicVlung der Erfindung überwunden werden, Eingangsklemme 12 geschaltet, hei der zwei weitere Dioden 62 und 64 in Reihe über ₄„ Wie im Zusammenhang mit Fi g. 1 beschrieben Hie Diode 56 geschaltet werden. Die Dioden 62 und wurde, wird der Startstrom durch die Widerstände 28 64 sind entgegengesetzt zur Diode 56 geschähet, so und 26 und die Wicklung 52 zur Basis des Transistors daß die von dem Stromtransformator 50 abgeleitete 42 geleitet. Aber es wird praktisch die ganze für die Rückkopplung eine niedrige Quellenimpedanz (In- Aufrechterhaltimg von Schwingungen in dem Schwmgnenwiderstand) lür beide Signalpolaritäten in der 45 kreis 16 erforderliche Rückkopplungsleistung gleich-Primärwicklung 48 zu besitzen scheint. Der durch mäßig von den Stromtransformatoren 50 und 150 den Widerstand 28 fließende Startstrom besitzt zwei abgeleitet. ^PDO The ^U above-mentioned problem can be achieved by WEI in series between the connection point 21 and the lerentwicVlung the invention be overcome switched input terminal 12, the two further diodes 62 and 64 are hot in row ₄ "As described in connection with Fi g. 1 described here diode 56 can be switched. The diodes 62 and was, the starting current through the resistors 28, 64 are opposite to the diode 56, so and 26 and the winding 52 to the base of the transistor that the 42 derived from the current transformer 50 is conducted. But practically all of the feedback power required for the feedback will appear to have a low source impedance (in-maintenance of oscillations in the flywheel resistor) for both signal polarities in the feedback power equal to the primary winding 48. The starting current flowing through the resistor 28 moderately from the current transformers 50 and 150 has two derived.

mögliche Rückführungen zur Klemme 12; die eine Wie zuvor können die Dioden 62 und 64 der Fi g. 1possible returns to terminal 12; As before, diodes 62 and 64 of FIGS. 1

äiift durch die Dioden 62 und 64 und die andere parallel zur Diode 56 gelegt werden, und zwei weiten durch die Basis-Emitter-Diode des Transistors. Da 50 (nicht gezeigte) Dioden können in ähnlicher Weise die Durchiaßspannung für die Basis-Emitter-Diode über die Diode 156 geschaltet sein.one is put through diodes 62 and 64 and the other in parallel with diode 56, and two widen through the base-emitter diode of the transistor. Since 50 diodes (not shown) can work in a similar manner the forward voltage for the base-emitter diode must be switched via the diode 156.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Semiconductor oscillator in C mode with automatic bias to generate a Oscillation voltage when a DC voltage is applied to a first and second input terminal with a semiconductor switch whose first controlled electrode with the first input terminal and a second controlled electrode is connected to a resonant circuit, which consists of a first capacitor and a first The coil is connected in parallel, with the second input terminal connected to the resonant circuit is connected, and to a first feedback circuit having a second to the first coil has alternately coupled coil and with the control electrode of the switch is connected, characterized in that a second feedback circuit is provided is the one connected to the control electrode secondary winding (52) of the current transformer includes, and that the primary winding of the current transformer for generating regenerative current pulses between the semiconductor switch and the resonant circuit is switched on.

2. Semiconductor oscillator according to claim 1, characterized by a limiter circuit, for example a choke (58) to limit the maximum duration and size of the through the semiconductor switch drawn current pulses.

3. Semiconductor oscillator according to claim 2, characterized in that the second is controlled Electrode of the switch (42) over the primary winding (48) of the current transformer with a End of the first coil is coupled and the connection between the throttle (58) and the Resonant circuit via a tap (2Or) on the first coil (20) takes place that the oscillator also a second semiconductor switch (142), the first controlled electrode of which with the first Clamp and a second controlled electrode across a primary winding (148) of a second Current transformer is coupled to the other end of the first coil, that a third feedback circuit, which contains a fourth coil (132) alternately coupled to the first coil, is connected to the control electrode of the second switch and that a fourth feedback circuit, which contains a secondary winding (Ϊ52) of the second current transformer, is connected to the control electrode of the second switch, so that continuous vibrations during operation maintained in the resonant circuit by alternating current pulses from the two switches will.

4. Oscillator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Oszilla'to'rsignai for automatic pre-tensioning via the second coil (32) and a first directional conductor (44) is applied, which are connected in series with the control electrode in this order are.

5. Oscillator according to one of claims 1 to 4, characterized in that a second Directional conductor (60) between the first controlled electrode and that of the second controlled

Electrode distant end of the primary winding (48) of the current transformer is connected, wherein the second directional conductor is arranged to have the switch (42) and the primary winding bypasses when the magnitude and polarity of the oscillations in the oscillation circuit (16) are such that a current through the switch in the reverse direction is opposite to the current pulses want to flow.

6. Oscillator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the semiconductor switch is a transistor (42) and one end of the secondary winding (52) of the current transformer to the base of the transistor and the other end to the first controlled electrode coupled via a third directional conductor (56) opposite to that provided by the base and the first controlled electrode of the transistor formed diode is posed.

7. oscillator according to claim 6, characterized by one or more further directional conductors (62, 64), which are connected in parallel to the third Richi conductor (56) with opposite polarity to the same are, wherein the forward voltage drop across the further directional conductors is greater than the forward forward voltage at the base-emitter diode of the transistor (42).