DE2138730C - Impulsformer mit einem Triggertransformator - Google Patents

Description

und dieses Material vollständig umschließen. Weiter- stieg der Kurve in dem Diagramm nach Fig.2 im

hin kann ein Material hoher Sättigung dazu verwen- Bereich der Stromstärken zwischen 0 und Z₁ gegeben

det sein, einen Weg niedriger Impedanz für den ist und der zur Verwendung während der Zündphase

Rückfluß zu einem Ende der Sekundärwicklung zum der Blitzlampe 12 bestimmit ist Während der unmit-

anderen zu schaffen. 5 telbar folgenden Entladeperiode des Impulsformers

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der nimmt die Sekundärspule einen zweiten Induktivitäts

Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu ent- wert an, der in dem Diagramm durch den Anstieg

nehmen, in der die Erfindung an Hand des in der der Kurve zwischen Z₁ und Z₂ charakterisiert ist.

Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher Der Kennlinienabschnitt der Induktivität der Se-

beschrieben und erläutert wird. Die der Beschreibung xo kundärspule des Transformators 14 bei Stromstärken

und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale zwischen 0 und Z₁ wird bestimmt von der hohen

können bei anderen Ausführungsformen der Erfin- Sättigung des für die Endabschnitte16 und 17 des

dung einzeln, für sich oder zu mehreren in beliebiger Kernef, verwendeten Materials und der niedrigen

Kombination Anwendung finden. Es zeigt Sättigung des für die mittleren Kernabschnitte 18

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevor- 15 und 19 innerhalb der dichtgewickelten Sekundär-

zugten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung spulen S₁ und S, verwendeten Materials. Sobald der

und Transformator 14 von einem Impuls aus der Impuls-

Fig.2 ein Diagramm mit Kennlinien des Trans- quelle 15 getriggert worden und die Stromleitung

fonnators der in Fig. 1 dargestellten Ausführungs- so stark angewachsen ist, daß sie ausreicht, um die

form. · ao Kernabschnitte 18 und 19 zu sättigen, dann verhält

Wie Fig. 1 zeigt, wird ein Speicherkondensator 10 sich die gesamte Kernanordnung wie ein mit einem aus einem nicht dargestellten Netzgerät über einen Luftspalt versehener Kern und liefert die in Fig.2 Ladestromkreis 11 und eine Diode D₁ aufgeladen. durch den Anstieg der Kurve zwischen den Strom-Der Speicherkondensator 10 ist mit der Blitzlampe 12 stärken Z₁ und Z₂ gegebene Induktivität. Bei der eines in einer die Blitzlampe 12 umschließenden 25 Stromstärke Z₂ sfnd sowohl die mittleren Kernab-Kammerl3 befindlichen, nicht dargestellten Lasers schnitte 18 und 19 mit der niedrigen Sättigung als verbunden. Zwischen den Kondensator 10 und die auch die Endabschnitte 16 und 17 mit der hohen Blitzlampe 12 ist ein Triggertransfonnator 14 ge- Sättigung gesättigt, und man erhält eine Induktivität, schaltet Er besitzt eine aus zwei parallelen Sekun- die in Fig.2 durch den Anstieg der Kurve bei Z₂ därspulenSj und S₂ bestehende Sekundärwicklung, 30 überschreitenden Stromstärken charakterisiert ist. die zwischen den Kondensator 10 und ein Ende der Durch die Wahl der Größe der Kapazität des Kon-Blitzlampe 12 in Serie geschaltet ist Eine aus zwei densators 10 und der Induktivität des Transformators in Reihs geschaltete Primärspulen P₁ und P₂ beste- ist jedoch der Strom auf einen Maximalwert I_max hende Primärwicklung ist zwischen einer Impuls- unterhalb von Z₂ begrenzt, so daß der Kondensator quelle 15 und Masse geschaltet. 35 10 und die Induktivität der Sekundärspulen S₁ und S₂

Zur Erleichterung der Darstellung der vorliegen- die geeignete Stromkurve liefern, den Erfindung, die im wesentlichen darin besteht, Während der Anfangsphase des Entladezyklus ist daß durch geeignete Bemessung der Induktivität der die Stärke des vom Kondensator 10 über die Sekun-Sekundärspulen S₁ und S₂ die Induktivität des Trig- därspulenS, und S₂ fließenden Stroms kleiner als Z₁, gertransformators 14 zur Formung der Stromkurve 40 und weder das Material hoher Sättigung der Endverwendet wird, zeigt Fig. 1 den Kern des Trans- abschnitte 16 und 17 noch das Material niedriger formaton; 14 zusammen mit den Primär- und Sekun- Sättigung der mittleren Kernabschnitte 18 und 19 ist därspulen im Schnitt Der Kern weist zwei End- gesättigt. Deshalb ist die Streufeldstrahlung sehr abschnitte 16 und 17 aus einem Material hoher Sät- gering. Sobald das Gas in der Lampe 12 ionisiert ist, tigung auf, z.B. aus Siliziumstahl, die durch zwei +5 steigt die Stromstärke rasch auf den Maximalwert Kernabschnitte 18 und 19 aus einem Material niedri- I_max an. Wenn die Stromstärke den Wert Z₁ überger Sättigung, wie z. B. Ferrit, miteinander verbunden schreitet, werden die mittleren Kernabschnitte 18 sind. und 19 niedriger Sättigung gesättigt und schalten

Wenn der Transformator 14 durch einen den Pri- dadurch die Induktivität der Sekundärspulen S₁ und

märspulen P₁ und P₂ zugeführten Impuls erregt wird, 50 S₂ auf den richtigen Wert. Da die Endabschnitte 16

um die Entladung der in dem Kondensator 10 ge- und 17 noch ungesättigt sind, ist die Streufeldstrah-

speicherten Energie in die Blitzlampe 12 auszulösen, lung an den Enden der gesättigten Kernabschnitte 18

wird das Gas in der Blitzlampe 12 ionisiert, und es und 19 gering. Da weiterhin die Sekundärspulen S₁

beginnt vom Kondensator 10 ein Strom zu fließen. und S₂ dicht gewickelt sind und jede Windung an die

Danach ist die durch die gespeicherte Energie be- 55 benachbarten Windungen dicht anschließt, tritt auch

dingte Spannung am Kondensator 10 in der Lage, an den Seiten der gesättigten Kernabschnitte 18

die Ionisation des Gases in der Blitzlampe 12 so lar«s>e und 19 nur eine geringe Streufeldstrahlung auf. Ob-

aufrechtzuerhalten, bis die gespeicherte Energie auf wohl also die mittleren Kernabschnitte 18 und 19 in

einen Betrag absinkt, der zur Aufrechterhaltung der der Sättigung betrieben werden, um der Blitzlampe

Ionisation nicht mehr ausreicht. Um eine geeignete 60 12 den richtig geformten Strom zu liefern, tritt eine

Stromkurve zu erhalten, muß unmittelbar nach der nur sehr geringe elektromagnetische Störstrahlung

Ionisierung der Blitzlampe 12 die Induktivität der auf, weil die dicht gewickelten Sekundärspulen S₁

Sekundärspule des Triggertransformators 14 auf einen und S₂ den die Enden der Sekundärspulen S₁ und S₂

für die Formung des Entladeimpulses richtigen Wert passierenden Fluß begrenzen,

verringert werden. 65 Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die Ver-

Um den gewünschten Triggerverlauf zu erhalten, Wendung eines ringförmig geschlossenen Kernes aus nimmt die Sekundärspule des Transforraators 14 einem Material mit hoher Sättigung und dicht geeinen ersten Induktivitätswert an, der durch den An- wickelter Sekundärspulen eine elektromagnetische

Abstrahlung von den Sekundärspulen verringert, wenn diese Sekundärspulen als Teil eines Impulsformers verwendet und in Serie zwischen den Speicherkondensatcr und die Last geschaltet werden, und daß die innerhalb der Sekundärspulen befindlichen Kernabschnitte 18 und 19 aus Material mit niedriger Sättigung für die für den Triggertransformator notwendige Induktivität sorgen. Bei einer Anwendung der vorliegenden Erfindung bei einem speziellen Laser war der Transformator bei einem Windungsverhältnis von 1:20 für eine Primärinduktivität von 4,8 mH während der Zündphase ausgebildet. Nach der Sättigung der mittleren Kernabschnitte 18 und 19 sank die Induktivität der Sekundärspulen 5, und S₂ auf 75 μΗ ab. Das für die mittleren Kernabschnitte 18 und 1? gewählte Material war ein 3B7-Ferrit.

Es versteht sich, daß andere Anwendungen eine andere Dimensionierung erfordern und andere Werkstoffe und andere Anordnungen verwendet werden können, um besonderen Erfordernissen zu genügen, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So können beispielsweise die Primärspulen P₁ und P₂ anstatt um die Endabschnitte 16 und 17 des Spulenkernes um dessen mittlere Abschnitte 18 und 19 gewickelt sein. Außerdem könnte man die Endabschnitte weglassen, wenn die mittleren Kernabschnittc als Toroid gestaltet und die Sekundärspulen so gewickelt sind, daß die Enden der einen an die Enden der anderen angrenzen, um nach erfolgter Sättigung des Kernes den magnetischen Fluß auf den Toroid aus dem Material niedriger Sättigung zu beschränken.

Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung könnte die Primärwicklung und/oder die Sekundärwicklung nur aus einer Spule bestehen, und es könnte bei Anwendung von zwei Spulen die Reihen- und die Parallelanordnung der Spulen gegenüber der dargestellten Ausführungsform umgekehrt werden, oder es könnten die Spulen beider Wicklungen parallel oder hintereinandergeschaltet sein. Das wichtige Merkmal dieser Erfindung liegt darin, daß das Material niedriger Sättigung des Kernes gesättigt wird, wenn sich die gespeicherte Energie über die Sekundärwicklung und die Blitzlampe zu entladen beginnt, und daß das Material mit der niedrigen Sättigung von der dichtgewickelten Sekundärwicklung vollkommen umschlossen wird.

Wenn die Enden der Sekundärwicklung nicht aneinander angrenzen, sollen diese Enden mit einem Material, das bei dem maximal zulässigen Entladestrom nicht gesättigt wird, verschlossen werden, und es soll aus diesem Material für den Magnetfluß ein kontinuierlicher Weg von dem einen Ende zum anderen geschaffen werden. Demnach ist die Sekundärwicklung, die die mittleren, die gewünschte Induktivität während der Entladung durch die Blitzlampe bestimmenden Kernabschnitte umgibt so ausgebildet, daß sie den magnetischen FIuB innerhalb der mittleren Kemabschnitte hält, während das Feld außerhalb der Sekundärwicklung in ungesättigtem Kernmaterial geführt wird. Diese Maßnahmen haben eine verminderte Abstrahlung zur Folge, und zwar nicht nur deshalb, weil die Abstrahlung vom Impuls-Triggertransformator vermindert worden ist, sondern auch deshalb, weil keine separate Induktionsspule mehl erforderlich ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

• Thyratron od. dgl. handeln kann. Wird der Primär- Patentansprüche: wicklung des Triggertransfonnators ein Impuls zugeführt, dann leitet die hohe Spannung an der Sekun-

1. Impulsformer mit einem Speicherkonden- därwicklung die Anfangsionisation der Blitzlampe sator, einem Triggertransformator, dessen Se- 5 ein, und die gespeicherte Ladung des Impulsfonners kundärwicklung in Serie zwischen den Speicher- hält die Ionisation aufrecht, solange die Entladung kondensator und die Last geschaltet ist, wogegen stattfindet

dessen Primärwicklung an eine Impuisquelle an- Wenn der einzige Zweck des Impulsfonners darin

geschlossen ist, und einer den durch einen an die besteht, Energie zu speichern, dann reicht hierzu Primärwicklung angelegten Impuls ausgelösten, io ein gewöhnlicher Kondensator aus. Bei vielen Anvom Speicherkondensator zur Last fließenden Wendungen, wie z.B. beim Laser, muß jedoch der Entladestrom begrenzenden, zwischen Spsicher- Impulsgeber nicht nur Energie speichern, sondern kondensator und Last geschalteten Serieninduk- das Ausgangssignal auch so formen, daß während tivität, dadurch gekennzeichnet, daß als einer gewissen Zeitspanne, in der die Spannung am Serieninduktivität unmittelbar die Sekundärwick- 15 Impulsformer auf Null abfallen kann, ein stetiger lung (S₁, S₂) des Triggertransfonnators (14) ver- Ausgangsstrom geliefert wird. Für diese Stromsteuewendet ist und zu diesem Zweck wenigstens ein rung ist es erforderlich, dem Impulsformer eine Rei-Abschnitt (18,19) des Transformatorkerns aus heninduktivität hinzuzufügen. Obwohl mit einer soleinem Material niedriger Sättigung besteht und chen Parallelanordnung eine gute Triggerung und die Induktivität der Sekundärwicklung (S₁, S₂) so ao eine gute Impulsformung erzielt wird, erhöht sich bei gewählt ist, daß bei Sättigung dieses Kernab- ihr die elektromagnetische Störstrahlung des Triggerschnitts (18,19) der Entladestrom den gewünsch- transformators um die Störstrahlung der Induktivität ten Verlauf annimmt. des Impulsformers.

2. Impulsformer nach Anspruch 1, dadurch Bei einer Reihentriggeranordnung ist die Sekungekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (S₁, 35 därwicklung des Triggertransformators zwischen den S₂) um den Kernabschnitt (18,19) niedriger Sät- Impulsformer und die Last in Serie geschaltet Zum tigung derart dicht herumgewickelt ist, daß das Auslösen der Anfangsionisierung wird keine Triggerdie Sekundärwicklung (S₁, S₂) durchsetzende Feld elektrode verwendet. Statt dessen wird die in der auf den inneren Querschnitt der Sekundärwick- Sekundärwicklung induzierte Spannung zu dem Polung beschränkt bleibt. 30 tential der Speicherenergie addiert, um die Ionisie-

3. Impulsformer nach Anspruch 1 oder 2, da- rung einzuleiten. Wie im Falle der Parallelanordnung durch gekennzeichnet, daß die Ausbreitung des entlädt sich dann der Impulsformer, und es addiert Feldes an den Enden der Sekundärwicklung (S₁, sich die elektromagnetische Störstrahlung der Induk-S₂) beschränkt ist. tivität des Impulsformers zu der vom Triggertrans-

4. Impulsformer nach Anspruch 3, dadurch 35 formator herrührenden Störstrahlung,
gekennzeichnet, daß die Enden der Sekundär- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den wicklung (S₁, S₂) durch Kernabschnitte (16,17) Aufbau der bisher bekannten Impulsformer zu veraus einem Material hoher Sättigung verschlossen einfachen und zugleich so auszubilden, daß die Absind, die auch beim Maximalwert des Entlade- strahlung von elektromagnetischen Störfeldern verstroms ungesättigt bleiben und zwischen den 40 mindert wird.

Enden der Sekundärwicklung (S₁, S₂) einen kon- Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch

tinuierlichen Weg für das Magnetfeld bilden. gelöst, daß als Serieninduktivität unmittelbar die

Sekundärwicklung des Triggertransformators ver^v wendet ist und zu diesem Zweck wenigstens ein Ab-

45 schnitt des Transformatorkerns aus einem Material

niedriger Sättigung besteht und die Induktivität der Sekundärwicklung so gewählt ist, daß bei Sättigung dieses Kernabschnittes der Entladestrom den ge-

Die Erfindung bezieht sich auf einen Impulsformer wünschten Verlauf annimmt.

mit einem Speicherkondensator, einem Triggertrans- 50 Bei dem erfindungsgemäßen Impulsformer kann formator, dessen Sekundärwicklung in Serie zwischen die Sekundärspule des Transformators als die Indukden Speicherkondensatcr und die Last geschaltet ist, tionsspule des Impulsformers verwendet werden, weil wogegen dessen Primärwicklung an eine Impulsquelle der in Reihe geschaltete Triggertransforrnator derart angeschlossen ist, und einer den durch einen an die beschaffen ist, daß er für den Triggerimpuls eine Primärwicklung angelegten Impuls ausgelösten, vom 55 große Induktivität und während der auf den Trigger-Speicherkondensator zur Last fließenden Entlade- impuls folgenden Entladung der gespeicherten Energie strom begrenzenden, zwischen Speicherkondensator eine kleine Induktivität besitzt. Das erreicht man, und Last geschalteten Serieninduktivität. indem man die Induktivität des Transformators eben-

Wie oben erwähnt, haben die Triggertransforma- so groß macht wie die zur Stromformung gewünschte toren bei solchen Impulsformern den Zweck, die 60 Induktivität einer Reihen-Ausgangsspule, wenn der Entladung des Impulsformers in die Last zu bewir- Stromfluß in der Sekundärwicklung den zum Ausken. Bei bekannten Impulsformern wurde sowhl eine lösen der Entladung erforderlichen Strom über-Reihenals auch eine Paralleltriggerung angewendet. schreitet, indem man Kemspalte mit einem geeig-Bei einer Paralleltriggeranordnung ist die Sekundär- neten Material niedriger Sättigung ausfüllt. Zur Verwicklung des Triggertransformators mit einer Trig- 65 ringerung der elektromagnetischen Störstrahlung gerelektrode der Last verbunden, bei der es sich um kann weiterhin die Sekundärwicklung um das die eine Blitzlampe, ein in den Primärkreis eines Auf- Spalte des Triggertransfonnators ausfüllende Matewärts-Transformators für ein Magnetron geschaltetes rial niedriger Sättigung dicht herumgewickelt sein