DE2043135B2 - Gleichspannungswandler - Google Patents

Description

der Schaffung sines Gleichspannungswandlers für die einem an das eine Ende dieser Sekundärwicklung Erzeugung mehrerer stabilisierter Gleichspannungen, angeschlossenen Gleichrichterelement 22, einer nachvon denen eine zur Speisung eines niederohmigen geschalteten Siebdrossel und einem Siebkondensator variablen Verbrauchs dient, während die anderen 25. Als Siebdrossel ist die Primärwicklung 24 eines vergleichsweise hochohmige Lasten speisen. 5 Transformators 7 geschaltet, an dessen beiden Sekun-

Der erfindungsgemäße Gleichspannungswandler ist därwicklungen 8 und 9 je eine weitere, in der Sperrdadurch gekennzeichnet, daß als Siebdrossel die Pri- periode des Gleichrichterelementes 22 leitende märwicklung eines Transformators verwendet ist, an Gleichrichterschaltung 4 bzw. S angeschlossen ist. dessen Sekundärwicklungen weitere in der Sperr- Vom Verbindungspunkt des Gleichrichterelementes periode des Gleichrichterelementes leitende Gleich- io 22 mit der als Siebdrossel geschalteten Primärwickrichterschaltungen angeschlossen sind, und daß der lung 24 ist ein während der Leitperiode des Gleich-Spannungsistwert für die Regelung am vorgenannten richterelementes 22 sperrendes Gleichrichterelement Siebkondensator abgenommen ist. 23 zum anderen Ende der Sekundärwicklung 21 des

Neben einer ersten sowohl für variable Speisespan- Eingangstransformators 20 geschaltet,
nungen als auch für variable Lastströme stabilisierten 15 Die vom Einweggleichrichter 3 erzeugte Gleich-Gleichspannung werden weitere stabilisierte Gleich- spannung U 3 ist auf die Vergleichschaltung 13 zuspanmmgen beliebiger Größe erzeugt. Von der ersten rückgeführt. Mit der stabilisierten Gleichspannung stabilisierten Gleichspannung wird der Spannungs- U 3 kann eine variable Last wie im vorliegenden Beiistwert für die Regelschaltung abgenommen, so daß spiel der Resonator einer Klystronröhre 6 gespeist jede Spannungsschwankung infolge Schwankung der 20 werden.

Speisespannung oder infolge Belastungsänderung Die Gleichrichterschaltung 4 bzw. 5 besteht aus

praktisch restlos ausgeglichen wird. Der Vorteil des dem Gleichrichterelement 31 bzw. 35, einem Ladeneuen Spannungswandlers besteht darin, daß die ge- kondensator 32 bzw. 36, sowie aus einem Siebkreis nannten weiteren Gleichspannungen direkt von der 33 bzw. 37. Die von der Gleichrichterschaltung 4 erersten stabilisierten Gleichspannung abgeleitet wer- 25 zeugte Spannung U 4 dient im vorliegenden Beispiel den und somit mit derselben Genauigkeit ebenfalls zur Speisung des Reflektors der Klystron-Röhre 6, stabilisiert sind. welcher im Vergleich zum Resonator eine hoch-

An Hand der Zeichnung wird im folgenden ein ohmige Last darstellt. Die Spannung U 5 steht für die Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gleich- Speisung einer weiteren hochohmigen Last zur Verspannungswandlers näher erläutert. Die Figur zeigt 3° fügung.

einen Gleichspannungswandler für die Erzeugung der Der Gleichspannungswandler funktioniert nun

Speisespannung einer Klystron-Röhre. folgendermaßen:

Der Gleichspannungswandler weist eingangsseitig Von der astabilen Kippschaltung 11 wird eine

eine periodisch arbeitende, steuerbare Schalteinrich- Rechteckspannung erzeugt und dem dynamischen tung 1 auf, die an den Klemmen + UB und —UB 35 Eingang der monostabilen Kippschaltung 12 zugeeiner Batterie angeschlossen ist. Durch diese Schalt- führt. Die Kippschaltung 12 kippt bei jeder Vordereinrichtung 1 wird eine Rechteckspannung herge- flanke der Rechteckspannung in die Arbeitslage und stellt, deren Pulsbreite zwecks Konstanthaltung der gibt an ihrem Ausgang eine Spannung ab. Die Aussekundären Gleichspannung durch das Stellglied einer gangsspannung verschwindet wieder, sobald die Regelschaltung veränderbar ist. Schalteinrichtungen \o Kippschaltung in die Ruhelage zurückkippt. Da die dieser Art sind bekannt. Rückstellzeit durch die von der Vergleichsschaltung

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die 13 abgegebene Fehlerspannung gegeben ist, erscheint Schalteinrichtung 1 aus einer astabilen Kippschaltung am Ausgang der monostabilen Kippschaltung 12 eine 11, einer Regelschaltung 2 sowie aus einem Verstär- Rechteckspannung mit veränderbarer Pulsbreite. Mit ker 15. Der Verstärker 15 wird durch eine Steuer- 45 dieser Rechteckspannung wird ein Verstärker 15 ge-Rechteckspannung gesteuert. Diese Steuer-Rechteck- tastet, der praktisch als Schalter arbeitet und den Pol spannung wird in der Regelschaltung 2 durch eine + UB der Batteriespannung sperrt bzw. zur Primärmonostabile Kippschaltung 12 erzeugt, welche von wicklung 26 des Eingangstransformators 20 des Emder astabilen Kippschaltung 11 periodisch getastet weggleichrichters 3 durchschaltet,
wird und deren Rückstellzeit durch Zuführen einer 50 Der Eingangstransformator 20 gibt an der Sekun-Fehier-Gleichspannung veränderbar ist. Die Aus- därwicklung eine entsprechende dem Übersetzungsgangsspannung der monostabilen Kippschaltung 12 verhältnis transformierte Rechteck-Wechselspannung wird dem Verstärker 15 zugeführt. ab, die zur Erzielung der Gleichspannung U 3 not-

Die monostabile Kippschaltung 12 arbeitet als wendig ist. Während der Leitperiode des Gleichrich-Stellglied der Regelschaltung 2. In dieser ist eine Ver- 55 terelementes 22 fließt ein Strom durch die Primärgleichsschaltung 13 vorhanden, die die vom Gleich- wicklung 24 des Trafos 7 zum als Last vorhandenen spannungswandler abgegebene Gleichspannung mit Resonator der Röhre 6. Die Induktivität der Primäreiner Bezugsspannung 14 vergleicht und die bei einer wicklung 24 wirkt dabei als Drosselspule und bildet Differenz der beiden Spannungen eine Fehler-Gleich- zusammen mit dem Siebkondensator 25 den Siebkreis spannung an die monostabile Kippschaltung 12 ab- 60 der Einweggleichrichterschaltung 3. Am Siebkondengibt. Diese Fehler-Gleichspannung bewirkt, daß die sator 25 steht eine Gleichspannung U 3 zur Ver-Pulsbreite der von der monostabilen Kippschaltung fügung. Diese Spannung U 3 ist stabilisiert, indem aus 12 und damit auch der vom Verstärker 15 abgegebe- jeder Veränderung ihrer Größe bezüglich der Bezugsnen Rechteckspannungen verändert wird. Die von spannung 14 eine Fehlerspannung resultiert, die die der Schalteinrichtung 1 erzeugte Rechteckspannung 65 Pulsbreite der Rechteckspannung derart verändert, wird einer Einweg-Gleichrichterschaltung 3 züge- daß der Sollwert der Spannung U 3 wieder erreicht führt. Diese besteht aus einem Eingangstransformator wird. Regelungen dieser Art sind bekannt, weshalb 20 mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung, nicht näher auf diese Probleme eingegangen wird.

Die Wicklungen 8 und 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 24 des Trafos 7 durch das leitende Gleichrichterelement 23 parallel zum Siebkondensator 25, über dem die geregelte Spannung U 3 liegt, geschaltet. Dadurch wird die Spannung U 3 entsprechend den Übersetzungsverhältnissen auf die Sekundärseite des Trafos 7 transformiert. Über die Gleichrichterelemente 31 bzw. 35 und die Kondensatoren 32 bzw. 36 erfolgt Spitzenwertgleichrichtung. Die Spitzenwerte der erzeugten Spannungen U 4 und U 5 sind genau gleich gut stabilisiert wie die Spannung U 3. Daher sind auch die Spannungen U 4 und U 5 von gleicher Genauigkeit wie U 3.

Die Belastung der Spannungen U 4 und U 5 muß für gute Mitregelung so bemessen sein, daß sie bedeutend kleiner ist, als die Belastung der Spannung U 3, dagegen besteht keine Forderung bezüglich der Konstanz dieser Lasten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

der erzeugten Hochfrequenzschwingung und die Fre-

Patentanspruch: quenz derselben von den Speisespannungen abhängig

sind, ist es zur Erzielung eines stabilen Schwingzu-

Gleichspannungswandler, bei dem eingangssei- Standes der Röhre unumgänglich, diese Speisespantig eine periodisch arbeitende, steuerbare Schalt- 5 nungen zu stabilisieren.

einrichtung vorhanden ist, die eme Rechteck- Ein Gleichspannungswandler each der eingangs

spannung erzeugt, deren relative Pulsbreite erwähnten Art ist bekannt (USA.-Patentschrift zwecks Konstanthaltung der Ausgangsgleichspan- 3 197 691). Bei diesem Gleichspannungswandler ist nung durch das Stellglied einer Regelschaltung jedoch nur eme einzige sekundäre Spannung verfugveränderbar ist, und bei dem die Rechteckspan- ίο bar.

nung einer Einweggleichrichterschaltung züge- Bei einem weiteren bekannten Gleichspannungs-

führt wird, die aus einem Eingangstransformator wandler (USA.-Patentschrift 3 145 334) derselben Art mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung, weist der von der Scharteinheit mit einer Rechteckeinem an das eme Ende dieser Sekundärwicklung spannung an der Primärseite gespeiste Transformator angeschlossenen ersten Gleichrichterelement, 15 mehrere Sekundärwicklungen und anschließende einer nachgeschalteten Siebdrossel, einem parallel Gleichrichterschaltungen auf. Für die Entnahme des zu dem Verbindungspunkt des ersten Gleichrich- Spannungsistwertes für die Regelung ist eine separate terelementes mit der Siebdrossel und dem anderen Gleichrichterschaltung vorgesehen.
Ende der Sekundärwicklung des Eingangstrans- Dieser bekannte Gleichspannungswandler hat den

formators geschalteten, während der Leitperiode 20 Nachteil, daß eine Spannungsänderung an einer der des Gleichrichterelementes sperrenden weiteren Gleichrichterschaltungen infolge Belastungsschwan-Gleichrichterelement und einem Siebkondensator kung nicht ausreguliert wird. Dies rührt davon, daß besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsabfall an den Innenwiderständen als Siebdrossel die Primärwicklung (24) eines (Transformator, Gleichrichter und Siebglieder) der Transformators (7) verwendet ist, an dessen 25 betreffenden Gieichrichterschaltung für die Regelung Sekundärwicklungen (8, 9) weitere in der Sperr- nicht erfaßt wird. Da der Spannungsistwert für die periode des ersten Gleichrichterelementes (22) Regelung von einer separaten Gleichrichterschaltung leitende Gleichrichterschaltungen (4, 5) ange- abgenommen wird, d.h. an einer Stelle, an der sich schlossen sind, und daß der Spannungsistwert für die Spannungsänderung nicht auswirkt, kann keine die Regelung am vorgenannten Siebkondensator 30 genaue Stabilisierung erreicht werden.
(25) abgenommen ist. Bei noch einem weiteren bekannten Gleichspan

nungswandler (schweizerische Patentschrift 487 534)

mit derselben Eingangsschaltung wird der Spannungsistwert für die Regelung an einer der Gleichrichter-35 schaltungen, und zwar an dessen Siebkondensator,

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichspan- entnommen, welche selbst einen Strom liefern. Bei nungswandler, bei dem eingangsseitig eine periodisch diesem bekannten Gleichspannungswandler wird eine arbeitende, steuerbare Schalteinrichtung vorhanden Spannungsänderung infolge Belastungsänderung an ist, die eine Rechteckspannung erzeugt, deren relative der Gleichrichterschaltung, an welcher der Span-Pulsbreite zwecks Konstanthaltung der Ausgangs- 4° nungsistwert abgenommen wird, ausreguliert. Die gleichspannung durch das Stellglied einer Regelschal- Spannung am Ausgang der betreffenden Gleichrichtung veränderbar ist, und bei dem die Rechteckspan- terschaltung wird durch die Regelung ausgeglichen, nung einer Einweggleichrichterschaltung zugeführt indem an der Primärwicklung des Transformators die wird, die aus einem Eingangstransformator mit einer Spannung erhöht bzw. vermindert wird. Diese er-Primär- und einer Sekundärwicklung, einem an das 45 höhte bzw. verminderte Eingangsspannung bringt eine Ende dieser Sekundärwicklung angeschlossenen dadurch die Ausgangsspannung der betreffenden ersten Gleichrichterelement, einer nachgeschalteten Gleichrichterschaltung wieder auf den Sollwert, die Siebdrossel, einem parallel zu dem Verbindungspunkt erhöhte bzw. verminderte Spannung wirkt sich jedoch des ersten Gleichrichterelementes mit der Siebdrossel auch an den übrigen Sekundärwicklungen des Transund dem anderen Ende der Sekundärwicklung des 50 formators aus, so daß an den Ausgängen dieser Eingangstransformators geschalteten, während der übrigen Gleichrichterschaltungen ebenfalls erhöhte Leitperiode des Gleichrichterelementes sperrenden bzw. verminderte Spannungen vorhanden sind. Diese weiteren Gleichrichterelement und einem Siebkonden- übrigen Gleichrichterschaltungen sind also den sator besteht. Schwankungen durch die Belastungsänderung der

Bei batteriegespeisten Hochfrequenzgeräten stellt 55 Gleichrichterschaltung unterworfen, an welcher der sich oft die Aufgabe, Speisespannungen zu erzeugen, Spannungsistwert entnommen wird,
die größer als die Batteriespannung sind. So werden Die bekannten Gleichspannungswandler sind mit

beispielsweise zur Speisung von Reflex-Klystron- einer Regelung versehen, welche in erster Linie die Röhren Spannungen verschiedener Größe und PoIa- Ausgangsspannungen bei Veränderung der Eingangsrität benötigt. Neben der Heizspannung ist am Reso- 60 spannung konstant hält. Dagegen werden Spannungsnator eine positive und am Reflektor eine negative Schwankungen, die durch eine Belastungsänderung Spannung anzulegen. Für Klystron-Röhren kleinerer eintreten, nur unvollständig ausgeglichen. Die beLeistung, wie z.B. VA 210B, liegen diese Spannun- kannten Gleichspannungswandler sind aus diesem gen in der Größenordnung von einigen hundert Volt. Grunde für die Speisung von Verbrauchern, wie z. B. Während im Resonatorkreis ein Strom fließt, der von 65 Klystronröhren, wo bei schwankender Belastung eine der Größe der angelegten Spannung und vom extrem hohe Spannungskonstanz verlangt wird, nicht Schwingzustand der Röhre abhängig ist, bezieht der brauchbar.
Reflektor praktisch keinen Strom. Da die Leistung Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht in