DE2163065C3 - Control generator for phase-synchronous direct current pulses of high power - Google Patents
Control generator for phase-synchronous direct current pulses of high powerInfo
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Description
Die Erfindug bezieht sich auf einen .Steuergenerator für phasensynchronc Gleichstromimpulse hoher Leistung zum Zünden von Thyristoren, bestehend aus einem bei den Nulldurchgängen einer m.ttels Phasendrehbrücke erzeugten sinusförmigen Wechselspannung angestoßenen monostabilen Multivibrator mit Transistoren, der ein KC-Zeitglied für die Einstellung der Impulsdauer der Gleichstrominipulse aufweist, und einem dem monostabilen Multivibrator über einen Emitterfolger nachgeschalteten Impulsleistungsverstärker sowie einen einseitig mit dem Impulsausgang verbundenen einstellbaren Widerstand.The invention relates to a control generator for phase-synchronous high-power direct current pulses for triggering thyristors, consisting of one at the zero crossings of a m.ttels phase rotating bridge generated sinusoidal alternating voltage triggered monostable multivibrator with transistors, a KC timer for setting the pulse duration the DC impulses, and the monostable multivibrator via an emitter follower downstream pulse power amplifier as well as a one-sided connected to the pulse output adjustable resistance.
Ein derartiger Steuergenerator ist bekannt (Vortrag von R. S w q b ο d a, »Steuerbare Silizium-Gleichrichter und ihre Anwendung«, als Manuskript gedruckt Oktober 1965, Nr. 2317.518, A 23/1065, S. 6, Bild 9, in Verbindung mit S. 10, Bild 19).Such a control generator is known (lecture by R. S w q b ο d a, “Controllable silicon rectifiers and their application ”, printed as a manuscript October 1965, No. 2317.518, A 23/1065, p. 6, Fig. 9, in connection with p. 10, Fig. 19).
Bei der oben beschriebenen bekannten Zündschaltung genügt das zeitliche Einsetzen der Stromimpulse manchen Genauigkeitsanforderungen nicht. Die bekannte Zündschaltung enthält einen Impuls-Ausgangsübertrager und ist weder zum Verändern der Steilheit der Impulsvorderflanken noch zur Erzeugung und Übertragung steiler Stromimpulsflanken eingerichtet.In the known ignition circuit described above, the timing of the current pulses is sufficient some accuracy requirements do not. The known ignition circuit contains a pulse output transformer and is neither for changing the steepness of the pulse leading edges nor for generating and Transmission of steep current pulse edges set up.
Es liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Steuergenerator zu schaffen, mit dem im Unterschied zu der eingangs beschriebenen Impulszündschaltung ein von Exemplarstreuungen der verwendeten Transistoren und anderer Stromkreiselemente sowie von sonstigen Störungseinflüssen unabhängiges und zeitlich genaues Einsetzen nahe bei den Nulldurchgängen der Wechselspannung der Phasendrehbrücke erzielbar ist und bei dem ferner die Steilheit der Vorderflanken der erzeugten Gleichstromimpulse verändert werden kann und schließlich auch Stromimpulse mit sehr steilen Vorderflanken erzeugt werden können, aber kein Impulsübertrager verwendet wird.The invention is based on the object of creating a control generator with the difference for the pulse ignition circuit described at the outset, one of the sample variations of the transistors used and other circuit elements as well as other interference influences independent and timely Insertion close to the zero crossings of the alternating voltage of the phase rotating bridge can be achieved and in which, furthermore, the steepness of the leading edges of the generated direct current pulses can be changed and, finally, current pulses with very steep leading edges can be generated, but no pulse transducer is used.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine dem Eingang des monostabilen Multivibrators vorgeschaltete, zur Bildung nahezu rechteckförmiger Spannungsimpulse vorgesehene Verstärker- und Impulsformerstufe und durch ein zur Einstellung der Steilheit der Vorderflanken der > '.leichstromimpulse ausgebildetes, dem Ausgang des monostabilen Multivibrators parallel geschaltetes Reihen- RC- Integrierglied, dessen Kondensator dem Eingang des Emitterfolgers parallel geschaltet ist, wobei der dem Emitterfolger nachgeschaltete Impulsleistungsverstärker als gleichstromgekoppelter Verstärker mit drei Transistorstufen ausgebildet ist, dessen Eingangsstufe in Emitter-Basisschaltung ausgeführt ist und über einen Kollektorwiderstand mit der nachfolgenden Stufe in Kollektor-Basisschaltung potentiometrisch gekoppelt ist und ein weiterer Emitterfolger die Ausgangsstufe bildet.The object is achieved according to the invention by an amplifier and pulse shaper stage connected upstream of the input of the monostable multivibrator and provided for the formation of almost square-wave voltage pulses, and by a series connected in parallel to the output of the monostable multivibrator, designed to adjust the steepness of the leading edges of the direct current pulses. RC integrator, the capacitor of which is connected in parallel to the input of the emitter follower, the pulse power amplifier connected downstream of the emitter follower being designed as a DC-coupled amplifier with three transistor stages, the input stage of which is implemented in emitter-base circuit and potentiometrically via a collector resistor with the subsequent stage in collector-base circuit is coupled and another emitter follower forms the output stage.
Ausbildungen der Erfindung bezüglich der Verstärker- und Impulsformerstufe und des Impuls-Leistungsverstärkers bestehen darin, daß dem Eingang der Verstärker- und Impulsformerstufe ein Spannungsteiler über eine Diode vorgeschaltet ist und einem Widerstand des Spannungsteilers der Eingang der Verstärker- und !mpulsformerstufe parallel geschaltet ist und daß dem dem Eingang des Emilterfolgers parallel geschalteten Kondensator des Reihen-/?C-Integrierglieds über eine Diode mittels eines Wahlschalters wahlweise einer von mehreren zusätzlichen Kondensatoren parallel schaltbar ist, welchem über den Wahlschalter ein Eniladcwiderstand parallel geschaltet ist.Embodiments of the invention with respect to the amplifier and pulse shaper stage and the pulse power amplifier consist in that the input of the amplifier and pulse shaper stage a voltage divider is connected upstream via a diode and a resistor of the voltage divider is the input of the amplifier and! mpulsformerstufe is connected in parallel and that connected in parallel to the input of the Emil successor Optional capacitor of the series /? C integrator via a diode using a selector switch one of several additional capacitors can be switched in parallel, which can be switched on via the selector switch Eniladcharz is connected in parallel.
Einer Ausgestaltung der Erfindung gemäß sind die Verstärker- und Impulsformerstufe, der monostabile Multivibrator und der Emitterfolger einerseits und derAccording to one embodiment of the invention, the amplifier and pulse shaper stage are the monostable Multivibrator and the emitter follower on the one hand and the
Impulsleistungsverstärker andererseits auf steckbaren Schaltungsplatten vorgesehen und die Verbindungsleitungen für einen Außenanschluß des KC-Zeitglieds zur Einstellung der Impulsdauer sowie des Reihen-ÄC-Integrierglieds zur Einstellung der Steilheit der Vorderflanken der Gleichstromimpulse sind herausgeführtPulse power amplifier on the other hand provided on pluggable circuit boards and the connecting lines for an external connection of the KC timing element for setting the pulse duration and the series ÄC integrator for setting the steepness of the leading edges of the direct current pulses are brought out
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das nachstehend beschrieben wirdIn the drawing, an embodiment of the invention is shown, which is described below
Dargestellt ist die Gesamtschaltung eines Steuc-rgenerators zur Erzeugung phasensynchroner ]0 Gleichstromimpulse großer Leistung.Shown is the overall circuit of a Steuc-rgenerators for generating the phase-synchronous] 0 DC pulses of large power.
Ein solcher Steuergenerator besteht aus einem von einer sinusförmigen Ausgangswechselspannung L/2 einer Phasendrehbrücke 1 gesteuerten Impulserzeuger 2 und einem diesem Impulserzeuger nachgeschalteten Impuls-Leistungsverstärker 5. Impulserzeuger 2 und Verstärker 5 sind beispielsweise als steckbare Schaltungsplatten ausgeführt. Die Phasendrehbi jcke 1 sowie auch eine Einrichtung 6 zur Gleichstromversorgung de? Generators sind als Blöcke dargestellt.Such a control generator consists of an alternating sinusoidal output voltage L / 2 a phase rotating bridge 1 controlled pulse generator 2 and a pulse generator connected downstream of this Pulse power amplifier 5. Pulse generator 2 and amplifier 5 are, for example, as plug-in circuit boards executed. The Phasendrehbi jcke 1 as well as a device 6 for direct current supply de? Generators are shown as blocks.
Die Schaltung des Impulserzeugers 2 hat insgesamt 10 Anschlüsse Γ bis 10' Den Anschlüssen Γ und 2' ist die Wechselspannung L/2 der Phasendrehbrücke 1 zugeführt. An den Anschlüssen 3', 4', 5' ist ein /?C-Zeitglied 3 angeschlossen, mit welchem die Impulsdauer der mittels des Generators erzeugten Gleichstromimpulse / einstellbar ist. Die Grobeinstellung geschieht durch Einschaltung einer Reihe von Kondensatoren 31 des Zeitglieds mittels eines Wahlschalters 32, die Feineinstellung mittels eines verstellbaren Widerstands 33. Weiter ist an den Anschlüssen 6', 7', 8' ein ÄC-Integrierglied 4 angeschlossen, mit welchem die Steilheit der Vorderflanken der erzeugten Gleichstromimpulse / einstellbar ist. Auch hier geschieht die Grobeinstellung durch Einschaltung einer Reihe von Kondensatoren 41 mittels eines Wahlschalters 42 und die Feineinstellung mittels eines verstellbaren Widerstands 43. Die Anschlüsse 3' und 6' sind ferner für die Gleichstromversorgung 6 des Impulserzeugers vorgesehen. Die Anschlüsse 9' und 10' bilden den Impulserzeuger-Ausgang. Der Phasendrehbrücke 1 ist eine Wechselspannung U\, z. B. eines Wechselstromnetzes, zugeführt, aus dem die Energie für die Gleichstromversorgung 6 bezogen werden kann.The circuit of the pulse generator 2 has a total of 10 connections Γ to 10 '. The connections Γ and 2' are supplied with the alternating voltage L / 2 of the phase rotating bridge 1. A /? C timing element 3 is connected to the connections 3 ', 4', 5 ', with which the pulse duration of the direct current pulses / generated by the generator can be set. The coarse adjustment is done by switching on a number of capacitors 31 of the timing element by means of a selector switch 32, the fine adjustment by means of an adjustable resistor 33. Furthermore, an AC integrator 4 is connected to the connections 6 ', 7', 8 ', with which the slope of the Leading edges of the generated direct current pulses / is adjustable. Here, too, the coarse adjustment is done by switching on a number of capacitors 41 by means of a selector switch 42 and the fine adjustment by means of an adjustable resistor 43. The connections 3 'and 6' are also provided for the direct current supply 6 of the pulse generator. The connections 9 'and 10' form the pulse generator output. The phase rotating bridge 1 is an alternating voltage U \, z. B. an alternating current network, from which the energy for the direct current supply 6 can be drawn.
Die Schaltung des Impuls-Leistungsverstärkers 5 hat insgesamt 6 Anschlüsse 1Γ bis 16'. Die Anschlüsse IV und 12' bilden den Verstärkereingang und die Anschlüsse 15' und 16' den Verstärkerausgang. Die Anschlüsse 13' und 14' sind für die Gleichstromversorgung 6 vorgesehen, welche für Impulserzeuger 2 und Impulsverstärker 5 gemeinsam ist. Dem Ausgang des Impuls-Leistungsverstärkers 5 in Reihe nachgcschallet ist eine Stellvorrichtung 7 mit einem mittels eines Wahlschalters 71 schaltbaren Widerstandssatz 72, mit welchem die Impulshöhe der erzeugten Gleichstromimpulse / einstellbar ist.The circuit of the pulse power amplifier 5 has a total of 6 connections 1Γ to 16 '. The connections IV and 12 'form the amplifier input and the connections 15' and 16 'form the amplifier output. The connections 13 'and 14' are provided for the direct current supply 6, which is common to the pulse generator 2 and the pulse amplifier 5. The output of the pulse power amplifier 5 is followed in series by an adjusting device 7 with a set of resistors 72 which can be switched by means of a selector switch 71 and with which the pulse height of the direct current pulses generated can be set.
Der Impulserzeuger 2 besteht aus einer Verstärkerund Impulsformerstufe 21 mit einem npn-Transistor 21', einem an sich bekannten monostabilen Multivibrator 22 mit zwei npn-Transistoren und einem Emitterfolger 23, ebenfalls mit einem npn-Transistor 23'.The pulse generator 2 consists of an amplifier and pulse shaper stage 21 with an npn transistor 21 ', a known monostable multivibrator 22 with two npn transistors and an emitter follower 23, also with an npn transistor 23 '.
Zwischen den Anschlüssen Γ und 2' am Eingang der lmpulsformersUife 21 ist über eine Gleichrichterdiode 211 ein Spannungsteiler Sp aus zwei Widerständen 212, 213 mit einem dem Widerstand 213 und der Steuerstrecke des Transistors 2Γ parallelgeschalteten kleinen Kondensator 214 geschaltet. Ein Kollektorwiderstand der Stufe 21 ist mit 215 bezeichnet.Between connections Γ and 2 'at the input of the PulsformersUife 21 is via a rectifier diode 211 a voltage divider Sp composed of two resistors 212, 213 with a resistor 213 and the control path of the transistor 2Γ connected in parallel with a small Capacitor 214 switched. A collector resistor of stage 21 is designated by 215.
Durch Impulsformung mittels des einseitig stromleitenden Spannungsteilers 211, Sp und durch Verstärkung mittels des Transistors 2V sind am Kollektor desselben nahezu rechteckförmige impulse mit sehr steilen Flanken abnehmbar, die über ein Reihen-/?C-Glied 216, welches zur Dämpfung hochfrequenter Stoßschwingungen vorgesehen ist dem Eingang des monostabilen Multivibrators 22 zugeführt sind. Durch diese Impulse wird der Multivibrator 22 innerhalb einer Periode der Wechselspannung Ui angestoßen und in die labile Lage gekippt. Durch die Rückkippzeit des monostabilen Multivibrators 22 wird die Impulsdauer der erzeugten Gleichstromimpulse / bestimmt. Diese ist im wesentlichen von der Einstellung des /?C-Zeitglieds 3 abhängig. Die Anschlüsse 3', 4', 5' des Zeitglieds 3 sind mit dem Pluspol der Stromversorgung 6 bzw. über ein Parallel-/?C-Glied 221 mit der Basis des zweiten Transistors des Multivibrators 22 bzw. mit dem Kollektor des ersten Multivibratortransrstors verbunden. Der Multivibrator 22 ist im übrigen in bekannter Weise geschaltet. Am Ausgang desselben entstehen positive Rechteckimpulse, deren Impulsdauer der am /?C-Zeitglied 3 eingestellten Zeitkonstante entsprechen. Diese sind über das flC-lntegrierglied 4 dem Eingang des nachgeschalteten Emitterfolgers 23 zugeführt. Die Anschlüsse 6', 7', 8' des /?C-Glieds 4 sind mit dem Minuspol der Stromversorgung 6 bzw. mit dem Kollektor des zweiten Transistors des Multivibrators 22 bzw. der Basis des Transistors 23' des Emitterfolgers 23 verbunden; letzterer ist wiederum in bekannter Weise geschaltet.By pulse shaping by means of the voltage divider 211, Sp , which conducts current on one side, and by amplification by means of the transistor 2V, almost square-wave pulses with very steep edges can be picked up at the collector of the same Input of the monostable multivibrator 22 are fed. The multivibrator 22 is triggered by these pulses within one period of the alternating voltage Ui and tilted into the unstable position. The pulse duration of the generated direct current pulses / is determined by the tilting back time of the monostable multivibrator 22. This is essentially dependent on the setting of the /? C timer 3. The connections 3 ', 4', 5 'of the timing element 3 are connected to the positive pole of the power supply 6 or, via a parallel / C element 221, to the base of the second transistor of the multivibrator 22 or to the collector of the first multivibrator transformer . The multivibrator 22 is otherwise connected in a known manner. Positive square-wave pulses are generated at the output, the pulse duration of which corresponds to the time constant set on the /? C timer 3. These are fed to the input of the downstream emitter follower 23 via the FLC integrating element 4. The connections 6 ', 7', 8 'of the /? C element 4 are connected to the negative pole of the power supply 6 or to the collector of the second transistor of the multivibrator 22 or the base of the transistor 23' of the emitter follower 23; the latter is in turn switched in a known manner.
Das /?C-Integrierglied 4 besteht aus einer dem Multivibrator-Ausgang parallelgeschalteten Reihenschaltung eines Widerstands 43 und eines Kondensators 44 geringer Kapazität. Dem Kondensator 44 sind parallelgeschaltet der Eingang des Emitterfolgers 23 sowie eine Reihenschaltung, bestehend aus einer Diode 45 und einem hochohmigen Widerstand 46, welchem mittels eines Wahlschalters 42 wahlweise ein Kondensator 41 größerer Kapazität parallelgeschaltet werden kann. Der Wahlschalter 42 hat auch eine Leerstellung, bei der der Widerstand 46 nebenschlußfrei ist. Durch das /?C-Integrierglied 4 können, je nach Kapazität des dem Widerstand 46 parallelgeschalteten Kondensators 41, die sehr steilen Vorderflanken der Rechteckimpulse des Multivibrators 22 unterschiedlich stark abgeflacht werden. Durch die Anordnung der Diode 45 wird erreicht, daß nur die Vorderflanken, also nicht die Hinterflanken der Rechteckimpulse, abgeflacht werden. In der Leerstellung des Schalters bestimmt aliein Kondensator 44 diese Abflachung. Er flacht aber auch die Hinterflanken ab, jedoch nur sehr wenig. 3ei sehr kurzer Dauer der Impulse tritt dieser Effekt etwas stärker auf und wird durch die Überführung von in der Diode 45 gespeicherten Ladungen auf den Kondensator 44 verursacht. Die so veränderten Rechteckimpulse sind über den Emitterfolger 23 dem Eingang des gleichstromgekoppelten lmpulsleistungsverrtärkers 5 zugeführt.The /? C integrator 4 consists of a series connection, connected in parallel with the multivibrator output, of a resistor 43 and a capacitor 44 of low capacitance. The input of the emitter follower 23 and a series circuit consisting of a diode 45 and a high-value resistor 46, to which a capacitor 41 of larger capacitance can optionally be connected in parallel by means of a selector switch 42, are connected in parallel to the capacitor 44. The selector switch 42 also has an idle position in which the resistor 46 is free of shunt. By means of the /? C integrator 4, depending on the capacitance of the capacitor 41 connected in parallel with the resistor 46, the very steep leading edges of the square-wave pulses of the multivibrator 22 can be flattened to different degrees. The arrangement of the diode 45 ensures that only the leading edges, ie not the trailing edges of the square-wave pulses, are flattened. When the switch is in the open position, capacitor 44 alone determines this flattening. But it also flattens the rear flanks, but only very little. If the pulse duration is very short, this effect occurs somewhat more strongly and is caused by the transfer of charges stored in the diode 45 to the capacitor 44. The so modified square-wave pulses are supplied to the input of the DC coupled lmpulsleistungsver r tärkers 5 via the emitter follower 23rd
Der Impulsleistungsverstärker besteht aus drei Transistorstufen, und zwar aus zwei Verstärkerstufen 51, 52 und einem Emitterfolger 53. Die Gesamtschaltung ist a;: sich ebenfalls bekannt. Als besonderes Merkmal dieser Schaltung ist hervorzuheben eine potentiometrische Widerslandskoppliing P des Kollektors der Eingangsstufe 51 mit der Basis der zweiten Verstärkerstüfe 52. Mit dem Potentiometer Pist eine exakte Arbeitspunkteinstellung des Verstärkers 52 möglich. Im übri gen kann der Verstärker so ausgelegt werden, daß kei nc Übersteuerung der beteiligten Transistoren eintrit.The pulse power amplifier consists of three transistor stages, namely two amplifier stages 51, 52 and an emitter follower 53. The overall circuit is also known. A special feature of this circuit is a potentiometric counter coupling P of the collector of the input stage 51 with the base of the second amplifier stage 52. With the potentiometer P an exact setting of the working point of the amplifier 52 is possible. In addition, the amplifier can be designed in such a way that no overdriving of the transistors involved occurs.
und somit kurze Schaltzeiten der Transistoren 5Γ und 52' erzielt werden. Daraus ergibt sich ohne Gegenkopplung des Verstärkers eine nahezu fehlerfreie Übertragung der dem Impuls-Leistungsverstärker 5 zugeführten Impulse, insbesondere der Vorderflanken, und am Emitter des Transistors 53' bzw. am Ausgang des Verstärkers 5 stehen formgetreue, leistungsstarke / 1 zur Verfügung.and thus short switching times of the transistors 5Γ and 52 'can be achieved. Without negative feedback from the amplifier, this results in an almost error-free one Transmission of the pulses fed to the pulse power amplifier 5, in particular the leading edges, and at the emitter of the transistor 53 'or at the output of the amplifier 5 are true-to-shape, powerful / 1 available.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (4)
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| DE19712163065 DE2163065C3 (en) | 1971-12-18 | Control generator for phase-synchronous direct current pulses of high power |
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| DE19712163065 DE2163065C3 (en) | 1971-12-18 | Control generator for phase-synchronous direct current pulses of high power |
Publications (3)
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| DE2163065A1 DE2163065A1 (en) | 1973-06-20 |
| DE2163065B2 DE2163065B2 (en) | 1976-02-12 |
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