DE2208079C3 - Schaltungsanordnung zur Regelung der Ausgangsspannung eines Hochspannungsnetzgerätes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Ausgangsspannung eines Hochspannungsnetzgerätes, bei dem du: Hochspannung am Ausgang durch eine Gleichrichterkaskade erzeugt wird und bei dem ein Spannungsteiler, bestehend aus einem Konstantwiderstand und einem Potentiometer zwisehen der Kathode des ersten Gleichrichters der Kaskade und Erde geschaltet ist, an dessen freiem Abgriff ein Spannungs-Istwert abgenommen ist, der über eine Regelschleife die Steuerung eines Stellgliedes des Hochspannungsnetzgerätes beeinflußt. Eine solche Schaltungsanordnung ist bekannt (Funk-Technik. 1969, S. 491 bis 493, insbesondere Bild 1).

Es ist allgemein bekannt, bei geregelten Netzgeräten die Ausgangsspannung mittels eines Spannungsteilers zu teilen und als Istwert-Regelgröße nur einen Teil der Ausgangsspannung der Regelschaltung zuzuführen. Bei Hochspannungsnetzgeräten mit einer Ausgangsspannung in der Größenordnung von 18 kV stößt diese Art der Regelung auf erhebliche technische und wirtschaftliche Schwierigkeiten. So sind Widerstände für 18 kV unzweckmäßig groß und sehr teuer. Da der 18-kV-Ausgang nicht zu stark belastet werden darf, muß in diesem Fall ein hochohmiger Spannungsteiler in einer Größenordnung von 1000 MOhm eingesetzt werden, der zudem zu einem störempfindlichen Regelkreis führt, der leicht zum Schwingen neigt.

Um dies zu vermeiden, wird bei dem durch die Zeitschrift »Funk-Technik«, 1969, S. 491 bis 493, bekannten Hochspannungsnetzgerät mit einer Gleichrichterkaskade (Greinacherschaitung) an der Kaskade eine Spannung als Regelgröße abgegriffen, die nur einen Teil der Ausgangsspannung des Hochspannungsnetzgerätes darstellt. Diese Regelgröße wird über einen Spannungsteiler einer Verstärkerschaltung zugeführt. Dabei ist jedoch von Nachteil, daß bei Stromloswerden des Spannungsteilers, beispielsweise infolge Drahtbruchs, die Äusgangshochspannung sofort übersteuert wird.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung anzugeben, bei der diese fehlerhafte Übersteuerung der Ausgangshochspannung vermieden wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der freie Abgriff des Potentiometers über einen Verstärkertransistor mit einem Eingang eines Differenzverstärkers verbunden ist, und dall der Ausgang des Differenzverstärkers mit einer Zenerdiode verbunden ist, deren anderes Ende geerdet ist. Der Vorteil der Erfindung 'icgi dann, daß bc-i S

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loswerden des Spannungsteilers, der zwischen Gleichrichterkaskade und Erde geschaltet ist. beispielsweise infolge Ausfalls eines Widerstandes des Spannungsteilers, die Ausgangsspannung der Gleichrichterkaskade durch die Regelschaltung nicht unzulässig h^ch gesteuert, sondern automatisch durch die Zeneruiwde auf einen festgelegten Wert gehalten wird.

Durch die Zeitschrift »Electronic Engineering«. Dezember 1967, S. 778 bis 783, insbesondere Fig. 5. ist es bei einer Schaltungsanordnung zur Regelung der Ausgangsspannung eines Hochspannungsnetzgerätes, bei dem die Hochspannung am Ausgang durch eine Gleichrichterkaskade erzeugt wird und bei dem an dem Abgriff eines Spannungsteilers ein über eine Regefschleife die Steuerung eines Stellgliedes des Hochspannungsnetzgerätes beeinflussender Spannungs-Istwert abgenommen ist, an sich bekannt, den freien Abgriff des Spannungsteilers über einen VerstärkenranMsioi mit einem Eingang eines Differenzverstärkers zu verbinden.

Einzelneren der Erfindung werden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieis nachstehend erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine Schaltungsanordnung /ur Erzeugung einer Hochspannung über eine Gleichrichterkaskade GK (Greinacher-Schaltung). wobei die Gleichrichterkaskade GKdurch einen Hochspannungsimpulsgenerator WC gespeist wird, an dessen Eingang ein aus einem Differenzverstärker DV und einer Leistungsstufe DSbestehendes Niederspannungsnetzgerii! angeschaltet ist. Der Differenzverstärker DV ist ein gangsseitig mit einer Regelschaltung RS verbunden.

Zur Regelung der Ausgangsspannung A der Gleichrichterkaskade GK wird die Istwert-Regelgröße von einem Schaltungspunkt der Gleichrichterkaskade CK abgeleitet, dessen Spannungswert erheblich unter dem der Ausgangsspannung A liegt und zudem der Spannung A hinreichend genau folgt. Der aus dem Wider stand Ri und dem Potentiometer P bestehende Spannungsteiler ist mit dem Punkt F nach dem ersten Gleichrichter innerhalb der Gleichrichterkaskade GK verbunden. Durch die Anschaltung des hochohmigen Widerstandes Ri an den Punkt F steht am freien Abgriff des Potentiometers Peine auf einen relativ kleinen Spannungswert reduzierte Istwert-Regelgröße der Ausgangsspannung A zur Verfugung. Die an dem freien Abgriff des Potentiometers Fliegende Spannung könnte nun direkt als Eingangsgröße des Differenzverstärkers DVund somit über die Leistungsstufe DS und den Hochspannungsimpulsgenerator HG zur Steuerung der Speisespannung der Gleichrichterkaskade GK dienen. Da jedoch der Differenzverstärker DV bei unterschiedlicher Eingangsspannung auch einen unterschiedlichen Strom aufnimmt, würde dies zu einer fehlerhaften Spannung am freien Abgriff des Potentiometers P führen. Aus diesem Grund ist zwischen dem Eingang des Differenzverstärkers DV und dem ircicn /\b griff des Potentiometers P ein Impedanzwandler in Form eines Emitterfolgers aus dem Transistor 7" und dem Widerstand R2 geschaltet, so daß einerseits das Potentiometer Pnur sehr hochohmig belastet wird und andererseits dem Differenzverstärker DV ein ausreichend belastbarer Abgriff am Emitter des Transistors T

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zur Verfugung steht. Der Kollektor des Transistors T ist mit dem Ausgang des Differenzverstärkers DV verbunden, demzufolge der Transistor Tdurch die Batteriespannung UBi des Differenzverstärker DVgespeist wird. Der Sollwert der Ausgangsspannung A. im angegebenen Beispiel 18 kV, wird über das Potentiometer P eingestellt. Dabei ist der an sich geerdete zweite Eingang des Differenzverstärkers DV in nicr.t dargestell ter Weise positiv vorgespannt, so daß bei einer Spannungserhöhung am Ausgang A über ISkV hinaus und der damit verbundenen Spannungserhöhung am freien Abgriff des Potentiometers P die Differenzspannung am Eingang des Verstärkers DV und somit über die Leistungsstufe DS und den Hochspannungsimpulsgenerator HG die Speisespannung der Gleichrichterkaskade GK verringert wird. Bei einer zu niedrigen Ausgangsspannung A wird diese durch die Regelschaltung RS \n gleicher Weise erhöht.

Es kann jedoch der Fehler aultreten, daü beispielsweise der Widerstand Wl. z. B. infolge einer schadhaften Lötstelle oder eines Leituiigsbi uehes. stromlos wird und demzufolge die Differenzspannuiig am Eingang des Verstärkers DV über eine i.ingere Zeit unzulässig groß ist. In diesem Fall wird die Ausgarigsspannung A j-...^:- r.u.-..iinjj.-. ijjy, Jj^- ■-- criVicidcn ·'-'■ /wische;; >< dem Ausgang des Differenzverstärkers DV und Erde erfindungsgemaß eine Zenerdiode Z geschaltet, die im Ausführungsbeispiel die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers DV auf 19 V und somit die Spannung A auf 20 kV begrenzt.

Da der Ausgang des Differenzverstärkers= nur gerina belastet werden kann, ist diesem eine Leistungsstufe DS, beispielsweise in Form einer sogenannten Darling-'on-Schaltung nachgeschalttt, so daß dem Hochspannungsimpulsgenerator HG eine ausreichend belastbare Stromversorgung zur Verfügung steht. Der Generator HG erzeugt in Verbindung mit dem eingespeisten 7aki TA auf induktivem Wege am Ausgang Hochspür: nungsimpulse. die die Gieichrichtcrkaskade GK speisen.

Zur Erhöhung der Ausgangsspannungskunsianz kann, wie in der Zeichnung dargestellt, das aus dem Differenzverstärker DV und der nachgeschalteten Leistungsstufe DS bestehende Niederspannungsnetzgera! durch zwei Spannungsquellen UBi und UBl mit unter schiedliehen Innenwiderständen versorgt werden. Dabei erfolgt die Stromversorgung der beiden Transistoren des Differenzverstärkers D Veinmal direkt über die Spannungsquelle UBX und zum anderen über die Leistungsstufe DS durch die Spannungsquelle / 772. Zur Gläüung der an dem freien Abgriff des Potentiometers P abgegriffenen Regelgröße ist noch zwischen diesem freien Abgriff und Erde ein Kondensator CI geschaltet.

Die erfindungsgemäßc Schaltungsanordnung ist .».if Λ·*ί^ 'intnidlihiini¹ Λ 1 H. ίΐ

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schränkt. So kann die Erzeugung der Speisespannung für die Gleichrichtcrkaskade GK und somit auch die Einwirkung der am Potentiometer P abgreifbaren Regelgröße auf diese Speisespannung variiert \% erden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur Regelung der Ausgangsspannung eines Hochspannungsnetzgerätes, bei dem die Hochspannung am Ausgang durch eine Gleichrichterkaskade erzeugt wird und bei dem ein Spannungsteiler, bestehend aus einem Konstantwiderstand und einem Potentiometer zwischen der Kathode des ersten Gleichrichters der Kaskade und Erde geschaltet ist. an dessen freiem Abgriff ein Spannungs Istwert abgenommen ist, der über eine Regelschleife die Steuerung eines Stellgliedes des Hochspannungsnetzgerätes beeinfluß»., dadu^rch gekennzeichnet, daß der freie Abgriff des Potentiometers (P) über einen Verstärkertransistor (T) mit einem Eingang eines Differenzverstärkers (DV) verbunden ist, und daß der Ausgang des Differenzverstärkers mit einer Zenerdiode (Z) verbunden ist. deren anderes Ende geerdet ist.