DE2043135A1

DE2043135A1 - Gleichspannungswandler

Info

Publication number: DE2043135A1
Application number: DE19702043135
Authority: DE
Inventors: Alfred Turgi Barth (Schweiz) P
Original assignee: Siemens Albis AG
Current assignee: Siemens Schweiz AG
Priority date: 1969-11-10
Filing date: 1970-08-31
Publication date: 1971-05-27
Also published as: DE2043135B2; GB1284630A; CH503420A; US3621361A; ZA707273B; NL7015818A; FR2066782A5

Description

Dipl.-Ing. Heinz Bardehle

D-8 München 26, Postfach 4
Telefon 0811/29 25 55

München, den 31. August 197o Mein Seichenι P Io43

Anmelder» Albiswerk Zürich A.-G.,

Zürich

Gleichspannungswandler

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gleichspannungswandler, bei dem eingangsseitig ein Gleichspannungs-Wechselspannungsumformer vorhanden ist, der eine Rechteckspannung erzeugt, deren Pulsbreite zwecks Konstanthaltung der sekundären Gleichspannung durch das Stellglied einer Regelschaltung veränderbar ist und bei dem die Rechteckspannung einer Einweggleichricherschaltung zugeführt wird, die aus einem Eingangstransformator mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung, einem an das eine Ende dieser Sekundärwicklung angeschlossenen Gleichrichterelement, einer nachgeschalteten Siebdroesel und einem Siebkondensator besteht.

Bei batteriegespeisten Hochfrequenzgeräten stellt sich oft die Aufgabe, Speisespannungen zu erzeugen, die grosser als die Battoriespannung sind. So werden beispielsweise zur Speisung von Reflex-Klystron-Röhren Spannungen verschiedener Grosse und Polarität benötigt. Nebon der

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Heizspannung ist am Resonator eine positive und amRe-i flektor eine negative Spannung anzulegen. Für Klystron-Röhren kleinerer Leistung, wie z.B. VA 210B, liegen diese. Spannungen in der Grössenardnung von einigen hundert Volt. Während im Resonatorkreis ein Strom flieset, der von der , ,-■< Grosse der angelegten Spannung und vom Schwingzustand der Röhre abhängig ist, bezieht der Reflektor praktisch keinen Strom. Da die Leistung der erzeugten Hochfrequenzschwingung und die Frequenz derselben von den Speisespannungen abhängig sind, ist es zur Erzielung eines stabilen Schwingzustandes der Röhre unumgänglich diese Speisespannungen zu stabilisieren.

In bekannten Geräten sind für die Erzeugung der Resonatorspannung und der Reflektorspannung separate, stabilisierte Gleichspannungswandler vorgesehen. Dies bedeutet einen grossen Aufwand_f der sich auf die Herstellungskosten nachteilig auswirkt.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Gleichspannungswandlers, bei dem eingangsseitig ein Gleichspannungs-Wechselspannungsumformer vorhanden ist, der eine Rechteckspannung erzeugt, deren Pulsbreite zwecks Konstanthaltung der sekundären Gleichspannung durch das Stellglied einer Regelschaltung veränderbar ist und bei dem die Rochtockspannung einer Einweggleichrichterschaltung zugerfüjirt wird, dio aus einem Eingangstransformator mit einer Primär- und einor Sekundärwicklung, einem an das eine Ende dieser

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Sekundärwicklung angeschlossenen Gleichrichterelement, einer nachgeschalteten Siebdrossel und einem Siebkondensator besteht.

Die erfindungsgemässe Schalteranordnung ist dadurch gekennzeichnet« dass als Siebdrossel die Primärwicklung eines Transformators geschaltet ist, an dessen Sekundärwicklungen weitere in der Sperrperiode des Gleiclirichterelementes leitende Gleichrichterschaltungen angeschlossen sind und dass vom Verbindungspunkt des Gleichrichterelementes mit der als Siebdrossel geschalteten Primärwicklung ein während der Leitperiode des Gleichrichterelementes sperrendes weiteres Gleichrichterelement zum andern Ende der Sekundärwicklung des Eingangstransformators geschaltet ist.

Der Vorteil des neuen Gleichspannungswandlers besteht darin, dass neben einer ersten sowohl für variable Speisespannungen als auch für variable Lastströme stabilisierten Gleichspannung weitere Spannungen beliebiger Grosse erzeugt werden. Da die genannten weiteren Spannungen von der ersten stabilisierten Spannung abgeleitet werden, sind sie ebenfalls stabilisiert. Die erzeugten Spannungen entstehen in galvanisch getrennten Kreisen.

Anhand der Zeichnung wird im folgenden ein Ausfuhrungsbeispiel eines erfindungsgemässen Gleichspannungswandlers näher erläutert. Die Figur zeigt einen Gleichspannungs-

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wandler für die Erzeugung der Speisespannungen einer Klystron-Röhre.

Der Gleichspannungswandler weist eingangsseitig einen Gleichspannungs-Wechselspannungs-Umformer auf, der an den Flemnen + UB und - UB einer Batterie angeschlossen ist. Durch diesen Umformer 1 wird eine Rechteckspannung hergestellt, deren Pulsbreite zwecks Konstanthaltung der sekundären Gleichspannung durch das Stellglied einer Regelschaltung ver- ^ änderbar ist. Umformer dieser Art sind bekannt.

Xm vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht der eigentliche Umformer aus einem Verstärker 15» der durch eine Steuer-Rechteckspannung getastet ist. Diese Steuer-Rechteckspannung wird von einer monostabilen Kippschaltung 12 erzeugt, die von einer astabilen Kippschaltung 11 periodisch getastet wird und deren Rückstellzeit durch Zuführen einer Gleichspannung veränderbar ist. Mit der Ausgangsspannung ^ der monostabilen Kippschaltung wird der Verstärker 15 getastet .

Die monostabile Kippschaltung 12 arbeitet als Stellglied einer Regelschaltung 2. In dieser ist eine Vergleichsschaltung 13 vorhanden, die die vom Gleichspannungewandler abgegebene Gleichspannung mit einer Bezugsspannung 1** vergleicht und die bei einer Differenz der beiden Spannungen eine Fehlerspannung an die monostabile Kippschaltung 12 abgibt. Diese Fehlerspannung bewirkt, dass die Pulebreite der von der monostabilen Kippschaltung 12 und der vom Ver-

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stärker 15 abgegebenen Rechteckspannungen verändert werden. Die vom Gleichspannungs-Wechselspannungs-Umformer 1 erzeugte Rechteckspannung wird einer Einweg-Gleichrichterschaltung zugeführt. Diese besteht aus einem Eingangstransformator mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung, einem an das eine Ende dieser Sekundärwicklung angeschlossenen Gleichrichterelement 22, einer nachgeschalteten Siebdrossel und einem Siebkondensator 25· Als Siebdrossel ist die Primärwicklung 24 eines Transformators 7 geschaltet, an dessen beiden Sekundärwicklungen 8 und 9 je eine weitere, in der Sperrperiode des Gleichrichterelementes 22 leitende Gleichrichterschaltung 4 bzw. 5 angeschlossen sind. Vom Verbindung? punkt des Gleichrichterelementes 22 mit der als Siebdrossel geschalteten Primärwicklung 24 ist ein während der Leitperiode des Gleichrichterelementes 22 sperrendes Gleichrichterelement 23 zum andern Ende der Sekundärwicklung 21 des Eingangstransformators 20 geschaltet.

Die vom Einweggleichrichter 3 erzeugte Gleichspannung U3 ist auf die Vergleichschaltung 13 zurückgeführt. Mit der stabilisierten Gleichspannung U3 kann eine variable Last, wie im vorliegenden Beispiel der Resonator einer Klystronröhre 6 gespeist werden.

Die Gleichrichterschaltung 4 bzw. 5 besteht aus dem Gleichrichterelement 31 bzw. 35f einem Ladekondensator 32 bzw. 36, sowie aus einem Siebkrois 33 bzw. 37. Die von der Gleichrichterschaltung 4 erzeugte Spannung U4 dient im vorliegender.

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Beispiel zur Speisung des Reflektors der Klystron-Röhre 6, welcher im Vergleich zum Resonator eine hochohmige Last darstellt. Die Spannung U5 steht für die Speisung einer weiteren hochohmigen Last zur Verfugung.

Der Gleichspannungswandler funktioniert nun folgendermassen:

Von der astabilen Kippschaltung 1 1 wird eine Rechteckspannuti£ erzeugt und dem dynamischen Eingang der monostabilen Kipp-

^ schaltung 12 zugeführt. Die Kippschaltung 12 kippt bei jeder Vorderflanke der Rechteckspannung in die Arbeitslage und gibt an ihrem Ausgang eine Spannung ab. Die Ausgangsspannung verschwindet wieder, sobald die Kippschaltung in die Ruhelage zurückkippt. Da die Rückstellzeit durch die von der Vergleichsschaltung 13 abgegebene Fehlerspannung gegeben ist_s erscheint am Ausgang der monostabilen Kippschaltung 12 eine Rechteckspannung mit veränderbarer Pulsbreite. Mit dieser Rechteckspannung wird ein Verstärker 15 getastet, der praktisch als Schalter arbeitet und den Pol +UB der Batterie-

w spannung sperrt bzw. zur Primärwicklung 26 des Eingangstransformators 20 des Einwegggleichrichters 3 durchschaltet.

Der Eingangstransformator 20 gibt an der Sekundärwicklung eine entsprechende dem Uebersetzungsverhältnis transformierte Rechteck-Wechselspannung ab, die zur Erzielung der Gleichspannung U3 notwendig ist. Während der Leitperiode des Gleichrichterelementes 22 fliesst ein positiver Strom durch

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die Primärwicklung 2k des Trafos 7 zum als Last vorhandenen Resonator der Röhre 6. Die Induktivität der Primärwicklung 2k wirkt dabei als Drosselspule und bildet zusammen mit dem Siebkondensator 25 den Siebkreis der Einweggleichrichterschaltung 3. Am Siebkondensator 25 steht eine Gleichspannung U3 zur Verfügung. Diese Spannung U3 ist stabilisiert, indem aus jeder Veränderung ihrer Grosse bezüglich der Bezugsspannung 14 eine Fehlerspannung resultiert, die die Puls breite der Rechteckspannung derart verändert, dass der Sollwert der Spannung U3 wieder erreicht wird. Regelungen dieser Art sind bekannt, weshalb nicht näher auf diese Probleme eingegangen wird.

Die Wicklungen 8+9 des Transformators 7 sind, zusammen mit den Gleichrichterelementen 31 und 35 so gepolt, dass während der Leitperiode des Gleichrichterelementes 22 in den Sekundärwicklungen 8 und 9 keine Ströme fliessen können.

Während der Sperrperiode des Gleichrichterelementes 22 wird die Primärwicklung 2k des Trafos 7 durch das leitende Gleichrichterelement 23 parallel zum Siebkondensator 25» über dem die geregelte Spannung U3 liegt, geschaltet. Dadurch wird die Spannung U3 entsprechend den Uebersetzungsverhältnissen auf die Sekundärseite des Trafos 7 transformiert. lieber die Gleichrichterelemente 31 bzw. 35 und die Kondensatoren 32 bzw. J6 erfolgt Spitzenwertgleichrichtung. Die Spitzenwerte der erzeugten Spannungen Vk und

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U5 sind genau gleich gut stabilisiert wie die Spannung U3. Daher sind auch die Spannungen U4 und U5 von gleicher Genauigkeit wie U3.

Die Belastung der Spannungen U4 und V5 muss für gute Mitregelung so bemessen sein, dass sie bedeutend kleiner ist, als die Belastung der Spannung U3, dagegen besteht keine Forderung bezuglich der Konstanz dieser Lasten.

7. November 196°
Sck/Scha

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Claims

. ₉_ I'll'·'-*±ⁿJrtJ43135

Patentanspruch

Gleichspannungswandler, bei dem eingangsseitig ein Gleichspannungs-Wechselspannungsunrformer vorhanden ist, der eine Rechteckspannung erzeugt, deren Pulsbreite zwecks Konstanthaltung der sekundären Gleichspannung durch das Stellglied einer Regelschaltung veränderbar ist und bei dem die Rechteckspannung einer Einweggleichrichterschaltung zugeführt wird die aus einem Eingangstransformator mit einer Primär— und einerSekundärwicklung, einem an das eine Ende dieser Sekundärwicklung angeschlossenen Gleichrichterelement, einer nachgeschalteten Siebdrossel und einem Siebkondensator besteht, dadurch gekennzeichnet, dass als Siebdrossel die Primärwicklung (24) eines Transformators (7) geschaltet ist, andessen Sekundärwicklungen (8, 9) weitere in der Sperrperiode des Gleichrichterelementes (22) leitende Gleichrichterschaltungen (4, 5) angeschlossen sind und dass vom Verbindung punkt des Gleichrichterelementes (22) mit der als Siebdrossel geschalteten Primärwicklung (24) ein während der Leitperiode des Gleichrichterelementea (22) sperrendes weiteres Gleichrichterelemont (23) zum andern Ende der Sekundärwicklung (21) des Eingangstransformators (2θ) geschaltet ist.

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