DE2043456C3 - Geregeltes Netzanschlußgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein geregeltes Netzanschlußgerät mit einem Trnsformator mit einer Haupivvicklung für eine zu regelnde Sekundärspannung und einer über Gleichrichter nach Maßgabe einer Vergleichsschaltung veränderlich belastbaren Sättigungswicklung, die den gesamten, die Hauptwicklung durchsetzenden magnetischen Fluß umfaßt. Diese Geräte werden insbesondere zur Versorgung von Halbleiter-Strahlungsdetektoren verwendet. Derartige Netzanschlußgeräte müssen eine kontinuierlich einstellbare Gleichspannung umschaltbarer Polarität von ungefähr 500 bis 2500 V abgeben. Die Stromstärke, unter der diese Spannungen zur Verfugung gestellt werden müssen, liegt in der Größenordnung von 1 μΑ. Die geforderte Leistung ist also gering, um so höher sind die Ansprüche an die Störsicherheit derartiger Netzanschlußgeräte.

Netzanschlußgeräte dieser Art sind aus den deutschen Offenlegungsschriften 1 488 148 und 1 950 049 sowie aus der amerikanischen Patentschrift 3 525 035 bekannt. In der erstgenannten Offenlegungsschrift ist eine Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung einer Wechselspannung unter Verwendung eines im Leerlauf im magnetisch übersättigten Gebiet arbeitenden Transformators mit einem zu einer seiner Wicklungen parallelgeschalteten Resonanzkondensator und einer mit der Primärwicklung in Reihe geschalteten, erst bei Vollast der Schaltung gesättigten Drosselspule beschrieben. Dabei ist in Reihe mit dem Resonanzkondensator eine in ihrer Induktivität in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung veränderbare Drosselspule geschaltet. Das bekannte Gerät liefert eine Ausgangsspannung, die weitgehend unabhängig von Netzspannungs- und Netzfrequenzschwankungen sowie von Lastschwankungen ist. Der zweitgenannten Offenlegungsschrift ist eine Regleranordnung zu entnehmen, mit einem Transformator, 'dessen einer Wicklung ein aus einem Kondensator und einer linearen Induktivität bestehender Resonanzkreis angeschlossen ist. Dabei ist die Induktivität durch Schaltelemente parallel zu dem Kondensator geschaltet, und zwar in Abhängigkeit von einer Rückkopplungssteuerschaltung. Damit wird bewirkt, daß der Kondensator in Resonanz entladen wird Dadurch wird ein Teil des Magnetkreises des Transformators in die magnetische Sättigung getrieben, wodurch eine Spannungsregelwirkung der Ausgangsspannung erzielt wird.

ο Aus der amerikanischen Patentschrift ist ein ferroresonanter Spannungsregler bekannt, bei dem die Wirkung eines in die Sättigung getriebenen Kerns ersetzt ist durch einen Integrationsstromkreis in Verbindung mit einem Schalter und einer zusätzlichen Induktivität. Der Integrationsstromkreis ist an die Sättigungswindung angeschlossen, um an einem fntegrationskondensator eine Spannung entstehen zu lassen, die proportional dem Spannungs-Zeitintegral der Spannung am Resonanzkondensator ist. Der Schalter schließt die Induktivität an die übliche Sättigungswindung in Abhängigkeit von der Spannung an dem Integrationskondensator an. Damit wird die Ladung des Resonanzkondensators umgeladen und eine Regelwirkung nach Art der Ferroresonanzrege-

*5 lung erreicht, ohne daß die Nachteile der Kernsättigung auftreun.

Der deutschen Auslegeschrift 1 079 730 ist eine Schalt- und Steuerdrossel mit mindestens zwei Wicklungen zu entnehmen. Diese Drossel ist mit ihrer Primärwicklung in Reihe mit einem Verbraucher geschaltet, dessen Stromaufnahme mit Hilfe dieser Primärwicklung gesteuert werden soll. Dazu sind die Enden der Sekundärwicklung der Drossel an zwei einander gegenüberliegende Diagonalpunkte einer Gleichrichterbrücke angeschlossen, deren andere Diagonalpunkte über einen steuerbaren Widerstand miteinander verbunden sind. Je nach einstellbarer Belastung der Glcichrichteibrücku wird über die Sekundärwicklung der Kern der Drossel gesättigt und damit der Widerstand der Primärwicklung in Reihe mit dem Verbraucher verändert. Diese bekannte Sättigungsdrossel wird also nicht als Netztransformator für einen Verbraucher benutzt, vielmehr stellt sie eine Art steuerbaren Vorwiderstand für den Verbraucher dar. In der amerikanischen Patentschrift 3 295 053 ist ein selbsttätiger Spannungsregler beschrieben mit einem Transformator, der eine Hauptwicklung für die zu regelnde Sekundärspannung und eine über Gleichrichter nach Maßgabe einer Vcr-

5" gleichsschaltung belastbare Sättigungswicklung aufweist. Die Sättigungswicklung bildet zugleich eine zusätzliche Spannungsquelle, die eine der Spannung der Hauptwicklung entgegengesetzt geschaltete Spannung erzeugt. Während jeder Halbwelle wird diese Gegenspannung dadurch geregelt, daß die Gegenwicklung zeilweise kurzgeschlossen wird und damit in dem von der Gegenwicklung umfaßten Flußpfad der magnetische Widerstand erhöht und so die Gegenspannung vermindert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verbraucher vor den Folgen der beim Einschalten des Netzanschlußgerätes zu erwartenden Übergangszustände zu schützen, während derer eine Regelwirkung nur in unvollkommenem Maße vorhanden ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Netzanschlußgerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Belastung der Sättigungswicklung über die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors er-

folgt und diesem Transistor ein zweiter, ab Schuller dienender Transistor parallel geschaltet ist, der im Ruhezustand des Netzanschlußgerätes'im leitenden Zustand ist,

Bei den Spannungsregcleinrichtungen gemäß dem Stand derTechnik sind keine Vorkehrungen getroffen, um einen dauernd an das Netzanschlußgerät angeschlossenen Verbraucher vor den Folgen von Überspannungen zu schützen, die beim Einschalten des Netzanschlußgerätes auftreten können, weil die Regelstrecke Induktivitäten enthält, die eine Zeitverzögerung der Regelwirkung hervorrufen. Die Erfindung gewährleistet demgegenüber, daß beim Einschalten des Netzanschlußgerätes der Kern des Transformators gesättigt ist, so daß keine hohen Spannungsspitzen auftreten.

Der zweite Transistor, der dem Belastungstransistor für die Sättigungswicklung parallel geschaltet ist, ist zweckmäßig über ein Zeitglied, sperrbar. Dieses Zeitglied ist eine FHp-Flop-Schaltung, die durch eine Taste von einem ihrer Schaltzustände in den anderen umgeschaltet werden kann.

Die Erfindung wird an Hand einer Figur, die eine Schaltskizze eines Ausführungsbeispiels darstellt, verdeutlicht.

Ein Transformator Tr weist eine Primärwicklung Wl und zwei Sekundärwicklungen Wl bzw. Wi auf Die Sekundärwicklung WI dient der Erzeugung einer Hochspannung, die über eine spannurgsvervielfachende Gleichrichteranordnung G, die im näheren nicht dargestellt ist, jedoch zum Stand derTechnik gehört, an einer Hochspannungsklcmme // abgenommen werden kann. Die andere Klemme der Gleichrichteranordnung G ist mit Masse verbunden. Zwischen der Hochspannungsklemme H und Masse liegt ein Spannungsteiler aus zwei Widerständen R 1 und Rl. P,in Abgriff dieses Spannungsteilers ist einer Eingangsklemme eines Verstärkers V zugeführt. Die andere Eingangsklemme des Verstärkers V ist mit dem Abgriff eines Potentiometers R 4 verbunden, das einen Teil eines weiteren Spannungsteilers, der außerdem noch einen Vorwiderstand H 3 enthüit, bildet. Das Ausgangssignal des Verstärkers V liegt über einen Widersland ÄS an der Basis eines Transistors 71, dessen Kollektor-Emitter Strecke mit der einen Diagonalen einer Gleichrichterbrücke ö verbunden ist. Die andere Diagonale der Gleichrichterbrücke liegt an der Sekundärwicklung H' 3. Der Emitter-Kollektor-Strecke liegt außerdem zur Siebung ein Kondensator Cl parallel.

Die Hochspannung, die an der Hochspannungsklemme H abgenommen werden kann bzw. ein Teil davon, wird mit einer am Potentiometer RA einstellbaren Vergleichsspannung im Verstärker V verglichen. Die verstärkte Differenzspannung steuert den Transistor 71, dessen Leiizusiand im Sinne einer Vergrößerung rder Verkleinerung des Stromes durch die als Sättigungswicklung ausgebildete Sekundärwicklung W3 geändert, wir', so lange, bis über die Sättigungskennlinie des Transfo^rmatoreisens eine Regelung der Hochspannung entsprechend der eingestellten Referenzspannung erreicht ist.

Dem Transistor 71 liegt ein weitererTransistor Tl parallel, der beim Einschalten des Netzgerätes zunächst im leitenden Zustand sich befindet. Dieser Transistor wird über einen weiteren Verstärkertransistor 73 von der Ausgangsspannung eines aus Transistoren 74 und 75 gebildeten Flip-Flops gesteuert. Diese bistabile Anordnung kann über eine Taste TA von seinem einen Zustand in den anderen überführt werden. Dabei wird der Transistor Tl vom leitenden in den Sperrzustand gesteuert und damit erst die Hochspannung eingeschaltet. Diese aus den Transistoren 72, 73, 74 und 75 bestehende Halteschaltung schützt dem Netzgerät nachgeschaltete Einrichtungen vor einem zu schnellen Anwachsen der Hochspannung. Weitere Transistoren 76, 77 und 78 dienen zusammen mit einer Z-Diode Z, einem Widerstand R6 und einem Kondensator Cl der Konstanthaltung der Betriebsspannung für die Halteschaltung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Geregeltes Netzanschlußgeräi mit einem Transformator mit einer Hauptwickluag für eine zu regelnde Sekundärspannung und einer über Gleichrichter nach Maßgabe einer Vergleichsschaltung veränderlich belastbaren Süttigungswicklung, die den gesamten, die Hauptwicklung durchsetzenden magnetischen Fluß umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung der Sättigungswicklung (Sekundärwicklung WTt) über die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors {TI) erfolgt und diesem Transistor (Tl) ein zweiter, als Schalter dienender Transistor (72) parallel geschaltet ist, der im Ruhezustand des Netzanschlußgerätes im leitenden Zustand ist.

2. Netzanschlußgerät nach Anspruch 1, dadurch geLinnzeichnet, daß der zweite Transistor {TI) über ein Zeitglied sperrbar ist.

3. Netzanschlußgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied eine Flip-Flop-Schaltung ist.