DE2311833A1 - CONSTANT CURRENT SOURCE - Google Patents
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Description
North Electric Company
553 So. Market Street,
Galion. Ohio 44 833 , V.St.A.North Electric Company
553 Sun. Market Street,
Galion . Ohio 44 833, V.St.A.
KonstantstromquelleConstant current source
Die Erfindung bezieht sich auf eine selbst erregte, einen Wechselstrom ergebende Konstantstromquelle für Lasten mit kleiner Leistungsaufnahme, die eine variable Widerstandskennlinie aufweisen. The invention relates to a self-excited, an alternating current yielding constant current source for loads with low power consumption, which have a variable resistance characteristic.
In bestimmten Anwendungsfällen wird eine einstellbare, einen Wechselstrom liefernde Konstantstromquelle zur Speisung von Lasten benötigt, die eine variable Widerstandskennlinie und einen relativ niedrigen Leistungsbedarf bei hohen Spannungen aufweisen. Elektrostatische Kopiergeräte, in denen als Strahlungsquelle für den Kopiervorgang Koronaentladungsvorrichtungen verwendet werden, stellen einen solchen Anwendungsfall dar. Das bedeutet, daß die gewünschte Ausgabequalität bei solchen elektrostatischen Kopiergeräten nur dann erhalten wird, wenn die Abstrahlung der Strahlungsquelle des Kopiergeräts auf einem verhältnismäßig konstanten Wert gehalten wird. Eine Koronaentladungsvorrichtung hat Jedoch einen Widerstandswert, der sich mit denIn certain applications, an adjustable constant current source supplying an alternating current is used Supply of loads is required that have a variable resistance characteristic and a relatively low power requirement at high voltages. Electrostatic Copying machines in which corona discharge devices are used as the radiation source for the copying process represent such an application. This means that the desired output quality at such electrostatic copier is obtained only when the emission of the radiation source of the copier is kept at a relatively constant value. A corona discharge device However, it has a resistance value that is consistent with the
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Umgebungsbedingungen beträchtlich ändert, so daß es bei sich ändernden Umgebungsbedingungen mit einem derartigen elektrostatischen Kopiergerät schwierig ist, eine gute Kopierqualität zu erzielen.Environmental conditions changes considerably, so that with changing environmental conditions with a with such an electrostatic copier it is difficult to obtain good copying quality.
Es ist bekannt, daß solche Schwankungen der Kopierqualität durch Zuführen eines konstanten Stroms zu der Koronaentladungsvorrichtung auf ein Minimum verringert werden können, wodurch Schwankungen der Umgebungsbedingungen, die zu variablen Widerstandswerten der Koronaentladungsvorrichtung führen, die Stromzufuhr zu dieser Vorrichtung nicht wesentlich beeinflussen. Die Schaffung einer billigen, zuverlässigen Konstantstromquelle für derartige Geräte stößt jedoch auf mancherlei Probleme.It is known that such fluctuations in copy quality can be avoided by supplying a constant current to the Corona discharge device can be reduced to a minimum, reducing fluctuations in environmental conditions, which lead to variable resistance values of the corona discharge device, the power supply to this Do not significantly affect the device. Creating a cheap, reliable constant current source however, various problems are encountered for such devices.
Zusätzlich zu dem sich ändernden Laststrom, der als Folge einer sich bei der Änderung der Umgebungsbedingungen einstellenden Widerstandsänderung der Koronaentladungsvorrichtung auftritt, erfolgt ein weiterer Stromfluß über die äquivalente Leitungskapazität. Bei der Schaffung einer Konstantstromquelle ist es natürlich notwendig, die Stromerfordernisse für solche Bedingungen festzustellen. Da jedoch der von der Leitungskapazität verursachte Strom und der Laststrom über eine gemeinsame Masseverbindung zurückfliessen, kann der Strombedarf der Schaltung nicht einfach abgetastet werden.In addition to the changing load current that occurs as a result of changing environmental conditions When the resistance of the corona discharge device changes, there is a further flow of current about the equivalent line capacity. In creating a constant current source, it is natural necessary to determine the power requirements for such conditions. However, since that of the line capacitance caused current and the load current flow back via a common ground connection, the power demand of the Circuit cannot simply be sampled.
Das Problem wird dadurch noch erschwert, daß die Koronaentladungsvorrichtung eine Hochspannungsvorrichtung ist und daß der Wert der Leitungskapazität daher von bedeutender Größe ist. Da der Wert der Leitungskapazität von den Verdrahtungseinrichtungen u.dgl. abhängt, ist Überdies die Toleranz ziemlich groß. Dieser ziemlich große Wert der Kapazitätstoleranz macht es seinerseitsThe problem is compounded by the fact that the corona discharge device is a high voltage device and that the value of the line capacitance is therefore significant. Since the value of the line capacitance of the wiring devices, etc. depends., Moreover, the tolerance quite large. That rather large value of capacity tolerance, in turn, does it
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sehr schwierig, den durch die Leitungskapazität fliessenaen Strom aus Messungen der Ausgangsspannung vorauszusagen.very difficult to flow through the line capacitance Predict current from measurements of output voltage.
Das Problem des sich mit den Umgebungsbedingungen ändernden Widerstandswerts der Koronaentladungsvorrichtung und die Schwierigkeiten, den zur Berücksichtigung der Leitungskapazität der Schaltung erforderlichen Strom festzustellen (zusammen mit der Notwendigkeit, eine Grundschaltung zu entwickeln, die für die Verwendung bei verschiedenen Leitungskapazitäten der hergestellten Kopiergeräte eingestellt werden können), erschwerte die Schaffung einer zuverlässigen und billigen Schaltung, die eine konstante Stromzufuhr zur Koronaentlcidungsvorrichtung eines elektrostatischen Kopiergeräts aufrechterhalten kann.The problem of the resistance value of the corona discharge device changing with the environment and the difficulties involved in taking into account the line capacitance of the circuit Determine current (along with the need to develop a basic circuit for using it can be set for different line capacities of the copier produced), made it difficult to create a reliable and cheap circuit that had a constant supply of current to the Corona discharge device of an electrostatic Copier can maintain.
Mit Hilfe der Erfindung soll eine Energiequelle für Anwendungsfälle geschaffen werden, in denen eine konstante Stromzufuhr bei einer relativ niedrigen Leistungsabgabe mit annehmbaren Drift- und Regelerfordernissen erfolgen soll, wobei die Quelle zuverlässig, billig und unter Verwendung einer minimalen Anzahl von Bauelementen aufgebaut sein soll. Insbesondere soll mit Hilfe der Erfindung eine solche Schaltung zur Abgabe eines konstanten Stroms bei einer relativ hohen Spannung geschaffen werden.With the help of the invention, an energy source is to be created for applications in which a constant Power delivery at a relatively low power output with acceptable drift and regulation requirements should be done with the source reliable, cheap and using a minimal number should be constructed from components. In particular, with the aid of the invention, such a circuit is intended for delivery a constant current at a relatively high voltage.
Nach der Erfindung enthält eine derartige Anordnung einen Transformator mit einer in der Mitte angezapften Primärwicklung, einer: in der Mitte angezapften Ruckkopplungswicklung und einer Sekundärwicklung. Die Kollektoranschlüsse eines ersten und eines zweiten TransistorsAccording to the invention, such an arrangement includes a transformer with a center tapped one Primary winding, one: feedback winding tapped in the middle and a secondary winding. The collector terminals of a first and a second transistor
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sind an die entgegengesetzten Enden der zwei Abschnitte der Primärwicklung zur Erzielung eines Oszillatorbetriebs angeschlossen, wobei die Schwingungsfrequenz von einem Schwingkreis bestimmt wird, der die Magnetisierungsinduktivität Ln des Transformators und einen parallel zur Primär- oder zur Sekundärwicklung des Transformators angeschlossenen Festkondensator C0 enthält. In Hochspannungsanwendungsfällen müssen auch die Eigenkapazität C-j der Transformatorwicklungen und der Ausgangsverdrahtung zusammen mit dem Festkondensator C berücksichtigt werden, so daß gilt:are connected to the opposite ends of the two sections of the primary winding to achieve oscillator operation, the oscillation frequency being determined by an oscillating circuit which contains the magnetizing inductance L n of the transformer and a fixed capacitor C 0 connected in parallel to the primary or secondary winding of the transformer. In high-voltage applications, the self-capacitance Cj of the transformer windings and the output wiring together with the fixed capacitor C must also be taken into account, so that:
Außerdem liefert die RUckkopplungswicklung an die Basisanschlüsse des Transistors eine Rückkopplungsspannung mit einem derartigen Wert, daß die Schwingung der Transistoren aufrecht erhalten wird und daß die Kernverluste des Transformatorkerns kompensiert werden. Der Mittelanzapfung der Rückkopplungswicklung wird eine Steuerspannung E. zugeführt; die Ausgangsspannung der Rückkopplungswicklung ist an die Basisansdiüsse der beiden Transistoren angelegt. Der Ausgangsstrom der Transistoren wird auf diese Weise grundsätzlich vom Wert der Steuerspannung, dem Basis-Emitter-Spannungsabfall der Transistoren, der Rückkopplungsspannung und dem Wert des Widerstandes R0 im Emitterkreis der Transistoren bestimmt. Eine Einstellung des Werts der Steuerspannung E-bewirkt eine entsprechende Einstellung der Amplitude des Ausgangssignals der Oszillatorschaltung, also eine Einstellung des Werts des der Last zugeführten konstanten Stroms.In addition, the feedback winding supplies to the base terminals of the transistor a feedback voltage of such a value that the oscillation of the transistors is maintained and that the core losses of the transformer core are compensated. A control voltage E. is fed to the center tap of the feedback winding; the output voltage of the feedback winding is applied to the base connections of the two transistors. The output current of the transistors is basically determined in this way by the value of the control voltage, the base-emitter voltage drop of the transistors, the feedback voltage and the value of the resistor R 0 in the emitter circuit of the transistors. An adjustment of the value of the control voltage E- brings about a corresponding adjustment of the amplitude of the output signal of the oscillator circuit, that is to say an adjustment of the value of the constant current supplied to the load.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung besteht das Ausgangssignal an den Kollektoren der Transistoren aus einem Signal mit zwei sinusförmigen Komponenten. Die erste Komponentey die von der Steuerspannung bestimmt wird, hat einen konstanten Wert, der die normalen Laststrom* erfordernisse versorgt. Die zweite sinusförmige Komponente des Stroms ist der Ausgangsspannung proportional, die an der Sekundärwicklung des Transformators erscheint; die Amplitude dieser zweiten Komponente ist so ausgewählt worden, daß der Kernverlustwiderstand des Transformators kompensiert wird. Eine Änderung der an der Sekundärwicklung des Transformators abgegebenen Spannung wird mit Hilfe der mit einer Mittelanzapfung versehenen RUckkopplungswicklung abgetastet, die in Abhängigkeit davon den Wert der Rückkopplungsspannung ef an die Basisanschlüsse der Transistoren einstellt, damit auf diese Weise der Wert des Ausgangsstroms der zwei Transistoren eingestellt wird, so daß der über die Last fliessende Ausgangsstrom auf einem konstanten Wert gehalten wird.In the arrangement according to the invention, the output signal at the collectors of the transistors consists of a signal with two sinusoidal components. The first component y, which is determined by the control voltage, has a constant value that supplies the normal load current * requirements. The second sinusoidal component of the current is proportional to the output voltage appearing on the secondary winding of the transformer; the amplitude of this second component has been chosen to compensate for the core loss resistance of the transformer. A change in the voltage output at the secondary winding of the transformer is sensed with the aid of the feedback winding provided with a center tap, which adjusts the value of the feedback voltage e f to the base connections of the transistors as a function of this, thus adjusting the value of the output current of the two transistors so that the output current flowing through the load is kept at a constant value.
AusfUhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:AusfUhrungsbeispiele the invention are in the drawing shown. Show in it:
Fig.1 eine AusfUhrungsform einer Konstantstromquelle . nach der Erfindung,1 shows an embodiment of a constant current source . according to the invention,
Fig.2A den Verlauf ausgewählter Signale, die in der Schaltung von Fig.1 auftreten,Fig.2A shows the course of selected signals, which in the Circuit of Fig.1 occur,
Fig.2B die Ersatzschaltung der in Fig.1 dargestellten Konstantstromquelle,Fig.2B shows the equivalent circuit of the one shown in Fig.1 Constant current source,
Fig.3 eine andere Ausführungsform der Grundschaltung von Fig.1, die einen geregelten Gleichstrom abgibt, und3 shows another embodiment of the basic circuit of Fig.1, which outputs a regulated direct current, and
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Fig.4 eine andere AusfUhrungsform der Grundßchaltung von Fig.1, in der ein Rückkopplungskreis enthalten ist, der ein Rückkopplungssteuersignal vom Ausgangskreis ableitet.4 shows another embodiment of the basic circuit of Fig.1, in which a feedback circuit is included, which receives a feedback control signal from the output circuit derives.
In Fig.1 ist eine "beispielsweise aus einer Batterie mit einer Ausgangsspannung von 45 V bestehende Gleichspannungsquelle 10 dargestellt, deren positive und negative Klemmen über Leiter 12 bzw. 14 an den Eingangskreis eines Sättigungsstromoszillators 16 angeschlossen sind. Der Ausgang des Oszillators 16 liefert einen konstanten Strom an eine Last 18, die in einer Ausführungsform aus einer Koronaentladungsvorrichtung der Art besteht, die in elektrostatischen Kopiergeräten der Firma Xerox Company, Rochester, New York kommerziell verwendet wird und einen Widerstand R-aufweist, der sich mit den Umgebungsbedingungen ändert. Das Ausgangssignal des Oszillators 16 bei einer derartigen Last lag in einer Ausführungsform in der Größenordnung von 100 bis 400 iiA bei einer Spannung von 4 bis 6,8 kV und 600 Hz.In FIG. 1, a "is made of a battery, for example with an output voltage of 45 V existing DC voltage source 10, the positive and negative terminals of which are connected to the input circuit via conductors 12 and 14, respectively a saturation current oscillator 16 are connected. The output of the oscillator 16 delivers a constant current to a load 18, which in one embodiment consists of a corona discharge device of the type found in electrostatic copiers made by the Xerox Company, Rochester, New York is used commercially and has an R-resistance, which changes with the environmental conditions. The output signal of the oscillator 16 at such a load, in one embodiment, was on the order of 100 to 400 iiA at one Voltage from 4 to 6.8 kV and 600 Hz.
Wie in Fig.1 dargestellt ist, enthält der Oszillator einen Hochspannungstransformator 26 mit einer Primärwicklung 20 aus 143 Windungen eines Drahts mit einem Durchmesser von 0,28 mm (Draht Nr. 29), einer Hochspannungs-Sekundärwicklung 22 aus 35 385 Windungen eines Drahts mit einer Dicke von 0,09 mm (Draht Nr. 39 ) und einer mit einer Mittelanzapfung versehenen primären Rückkopplungswicklung 22 aus fünf Windungen eines Drahts mit der Dicke von 0,28 mm (Draht Nr.29). Die Primärwicklung 20 besitzt eine Mittelanzapfung, die über den Leiter 12 an die positive Klemme derAs shown in Figure 1, the oscillator includes a high voltage transformer 26 with a primary winding 20 of 143 turns of 0.28 mm diameter wire (# 29 wire), a high voltage secondary winding 22 from 35,385 turns of a wire 0.09 mm thick (wire No. 39) and a central tapping primary feedback winding 22 of five turns a wire with a thickness of 0.28 mm (# 29 wire). The primary winding 20 has a center tap, via the conductor 12 to the positive terminal of the
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Gleichspannungsquelle 10 angeschlossen ist. Die Enden der Primärwicklung 20 sind Über Leiter 28A bzw. 19 an die Kollektorelektrode eines ersten Leistungstransistors 28 bzw. an die Kollektorelektrode eines zweiten Leistungstransistors 30 angeschlossen. Die Emitterelektroden der Transistoren 28, 30 sind ihrerseits über einen gemeinsamen Widerstand 31 (Rg) mit dem Masseanschluss der Batterie verbunden. Der Widerstand 31 hat in der hier beschriebenen Ausführungsform einen Widerstandswert in der Größenordnung von 10 0hm. Die Transistoren 28 und 30 können npn-Transistoren vom Typ 2N3767 sein, die .von der Firma Motorola Corporation, Phoenix, Arizona im Handel erhältlich sind.DC voltage source 10 is connected. The ends of the primary winding 20 are via conductors 28A and 19, respectively to the collector electrode of a first power transistor 28 or to the collector electrode of a second power transistor 30. The emitter electrodes of the transistors 28, 30 are in turn connected to the ground connection via a common resistor 31 (Rg) connected to the battery. In the embodiment described here, the resistor 31 has a resistance value in the order of 10 ohms. The transistors 28 and 30 can be npn transistors of the type 2N3767 commercially available from Motorola Corporation, Phoenix, Arizona.
Parallel zum oberen und zum unteren Abschnitt der Primärwicklung 20 können Siebkondensatoren 32 bzw. 33 liegen, damit mögliche Störschwingungen der Transistoren 28, eliminiert werden.Filter capacitors 32 and 33 can be located parallel to the upper and lower sections of the primary winding 20, so that possible interfering oscillations of the transistors 28 are eliminated.
Die Enden der Rückkopplungswicklung 21 des Hochspannungstransformators 26 sind über Leiter 27, 29 an die Basiselektroden der Transistoren 28 bzw. 30 angeschlossen. Die Mittelanzapfung der Rückkopplungswicklung 21 ist mit dem Ausgang einer Steuerschaltung 34 · verbunden, die ihr über den Leiter 13 eine konstante Spannung ΕΛ zuführt. ν .The ends of the feedback winding 21 of the high voltage transformer 26 are connected via conductors 27, 29 to the base electrodes of the transistors 28 and 30, respectively. The center tap of the feedback winding 21 is connected to the output of a control circuit 34, which supplies it via the conductor 13 with a constant voltage Ε Λ. ν.
Die Steuerschaltung 34 , die aus einer herkömmlichen einstellbaren KonstantSpannungsquelle bestehen kann, enthält eine Serienschaltung aus einem Widerstand 35 und einer Zenerdiode 36 (beispielsweise vom Typ IN4372A), die parallel zum 45-Volt-Ausgang der Gleichspannungsquelle 10 liegt, sowie eine Serienschaltung aus einem The control circuit 34, which can consist of a conventional adjustable constant voltage source, contains a series circuit of a resistor 35 and a Zener diode 36 (for example of the IN4372A type), which is parallel to the 45 volt output of the DC voltage source 10, and a series circuit of one
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Widerstand 37 und einer Diode 38, die parallel zur Zenerdiode 36 liegt. Der Sohleifarm des einstellbaren Widerstandes 37 ist über den Leiter 13 an die Mittelanzapfung der Rückkopplungswicklung 21 und über einen Kondensator 39 an Masse angeschlossen. Der Kondensator 39 bewirkt in dieser Schaltung die Ausfilterung unerwünschter Frequenzen von der Rückkopplungswicklung.Resistor 37 and a diode 38 which is parallel to Zener diode 36. The sole arm of the adjustable resistance 37 is via the conductor 13 to the center tap of the feedback winding 21 and via a capacitor 39 connected to ground. In this circuit, the capacitor 39 filters out undesired frequencies from the feedback winding.
Die Sekundärwicklung 22 des Hochspannungstransformators ist an die Last 18 angeschlossen. Wie bereits oben erwähnt wurde, kann die Last 28 eine Koronaentladungsvorrichtung sein.The secondary winding 22 of the high voltage transformer is connected to the load 18. As mentioned above the load 28 may be a corona discharge device.
Wenn der Kondensator 23 parallel zur Sekundärwicklung liegt, kann sein Wert in der Größenordnung von 150 pF liegen. Wenn der Kondensator 23 dagegen, wie mit gestrichelten Linien angegeben ist, parallel zur Primärwicklung 20 liegt, kann sein Wert etwa 1uF betragen. Die zwei vertikalen Linien zwischen den Primär- und den Sekundärwicklungen 20 bzw. 22 stellen schematisch den Kern des Transformators 26 dar.When capacitor 23 is in parallel with the secondary winding, its value can be of the order of 150 pF lie. If, on the other hand, the capacitor 23, as indicated by dashed lines, is parallel to the primary winding 20, its value can be around 1uF. The two vertical lines between the primary and the secondary windings 20 and 22 schematically represent the core of the transformer 26.
Die Phasehbeziehung zwischen der Primärwicklung 20 und der Rückkopplungswicklung 21 ist mit Hilfe der Punkte in Fig.1 angegeben. Die Rückkopplungswicklung 21 liefert über die Leiter 27 und 29 eine positive Rückkopplungsspannung an die Transistoren 28 bzw. 30, und sie veranlaßt den Oszillator 16, mit einer Frequenz zu schwingen, die sich aus der folgenden Beziehung ergibt:The phase relationship between the primary winding 20 and the feedback winding 21 is indicated with the aid of the points in FIG. The feedback winding 21 delivers a positive feedback voltage across conductors 27 and 29 to transistors 28 and 30, respectively, and it causes the oscillator 16 to oscillate at a frequency resulting from the following relationship results in:
2t 2 t
wobei C der Wert des Kondensators 23 1st, wenn erwhere C is the value of capacitor 23 if it is
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parallel zur Sekundärwicklung 22 liegt, während Ln die Magnetisierungsinduktivität des Transformators 26 bezogen auf die Sekundärwicklung 22 ist. Bei Hochspannungsanwendungsfallen enthält der Wert C auch den Kapazitätswert der Sekundärwicklung 22 des Transformators 26 sowie die Leitungskapazität zwischen den Leitern 24 und 25. Die Magnetisierungsinduktivität kann durch Einstellen des Luftspalts des Transformatorkerns verändert werden. Der Wert des Kondensators 23 und/oder der Magnetisierungsinduktivität Ln können zur Erzielung der gewünschten Betriebsfrequenz verändert werden.lies parallel to the secondary winding 22, while L n is the magnetizing inductance of the transformer 26 based on the secondary winding 22. In high-voltage applications, the value C also contains the capacitance value of the secondary winding 22 of the transformer 26 and the line capacitance between the conductors 24 and 25. The magnetizing inductance can be changed by adjusting the air gap of the transformer core. The value of the capacitor 23 and / or the magnetizing inductance L n can be changed to achieve the desired operating frequency.
Sobald derOszillator 16 schwingt, bewirkt die von der Rückkopplungswicklung 21 gelieferte RUckkopplungsspannung, daß die Transistoren 28 und 30 in abwechselnden Halbperioden Strom leiten. Der Stromfluß erfolgt dabei von der positiven Klemme der Gleichspannungqquelle 10 über den Leiter 12 zur Mittelanzapfung der Primärwicklung 20 und über eine Hälfte der Primärwicklung zum Kollektor des eingeschalteten Transistors. Wenn einmal angenommen wird, daß der Transistor 28 eingeschaltet ist, dann fließt der Strom durch den Leiter 28A vom Kollektor zum Emitter des Transistors 28 und über den Widerstand 31 und den Leiter 14 zur negativen Klemme der Gleichspannungsquelle 10. Wenn der Transistor 30 eingeschaltet ist, fließt der Strom durch den Leiter 19f vom Kollektor zum Emitter des Transistors 30 und über den Widerstand 31 und den Leiter 14 zur negativen Klemme der Gleichspannungsquelle 10. Als Folge davon wird der Stromfluß zwischen den Transistoren 28 und 30 mit der von der Gleichung (1) wiedergegebenen Frequenz hin und her geschaltet.As soon as the oscillator 16 oscillates, the feedback voltage supplied by the feedback winding 21 causes the transistors 28 and 30 to conduct current in alternating half-cycles. The current flows from the positive terminal of the DC voltage source 10 via the conductor 12 to the center tap of the primary winding 20 and via one half of the primary winding to the collector of the switched-on transistor. Once it is assumed that transistor 28 is on, current flows through conductor 28A from the collector to the emitter of transistor 28 and through resistor 31 and conductor 14 to the negative terminal of DC voltage source 10. When transistor 30 is on, the current flows through the conductor 19 f from the collector to the emitter of the transistor 30 and via the resistor 31 and the conductor 14 to the negative terminal of the DC voltage source 10. As a result, the current flow between the transistors 28 and 30 is determined by the equation (1 ) reproduced frequency switched back and forth.
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Während jeder Halbperiode hat der Kollektorstrom des eingeschalteten Transistors etwa den WertDuring each half cycle the collector current of the switched on Transistor about the value
ΕΛ ei = -£ + -1 (2)Ε Λ ei = - £ + -1 (2)
P Re Re PR e R e
Der Kollektor- oder Primärstrom ist in Fig.2A zusammen mit seiner Beziehung zur Rückkopplungsspannung ef dargestellt. Wie aus der Darstellung hervorgeht, besteht der Primärstrom aus zwei Komponenten. Eine Komponente ist durch die Einstellung der Steuerspannung Ec festgelegt, die von der Steuerschaltung 34 geliefert wird, während die andere Komponente der Rückkopplungsspannung e^ proportional ist, die an der Rückkopplungswicklung_21 auftritt, und die ihrerseits der Spannung an der Primärwicklung 20 und an der Sekundärwicklung 22 des Transformators 26 proportional 1st. Die Auswirkung der abwechselnd durch die zweiphasige Primärwicklung 20 Strom führenden Transistoren 28 und 30 ist der Strom i , der in Pig.2A dargestellt ist und durch N Windungen fließt, wobei N die Zahl der Windungen zwischen der Mittelanzapfung und einem Ende der Primärwicklung 20 ist. Der Verlauf des Stroms i von Fi£"2A ergibt sich aus der Summe einer Rechteckschwingung mit der Amplitude E„/R. und einer Sinusschwingung mit der Amplitude e^/RQ. The collector or primary current is shown in Figure 2A along with its relationship to the feedback voltage e f . As can be seen from the illustration, the primary current consists of two components. One component is determined by the setting of the control voltage E c , which is supplied by the control circuit 34, while the other component is proportional to the feedback voltage e ^ that occurs across the feedback winding_21, which in turn is proportional to the voltage across the primary winding 20 and the secondary winding 22 of the transformer 26 is proportional 1st. The effect of the transistors 28 and 30 alternately carrying current through the two-phase primary winding 20 is the current i, which is shown in Pig.2A and flows through N turns, where N is the number of turns between the center tap and one end of the primary winding 20. The course of the current i from Fi £ "2A results from the sum of a square wave with the amplitude E" / R. And a sinusoidal wave with the amplitude e ^ / R Q.
An dieser Stelle sei auf die Ersatzschaltung des Oszillators Bezug genommen, die in Fig.2B dargestellt ist. Der Primärstrom von Fig.2B ist mit Hilfe des Windungsverhältnisses N /Ng auf die Sekundärwicklung 22 bezogen worden. Die Magnetisierungsinduktivität L1n und der äquivalente Kernverlustwiderstand R_ sind ebenfalls auf die Sekundär- " wicklung 22 bezogen worden. Die Magnetisierungsinduktivität L^n und der Kondensator C bilden einen Parallelresonanzkreis, der bei der durch die Gleichung (1) ge gebenen Frequenz einen unendlichen Scheinwiderstand fürAt this point, reference is made to the equivalent circuit of the oscillator, which is shown in FIG. 2B. The primary current of FIG. 2B has been related to the secondary winding 22 with the aid of the turns ratio N / N g. The magnetization inductance L 1n and the equivalent core loss resistance R_ have also been related to the secondary "winding 22. The magnetization inductance L ^ n and the capacitor C form a parallel resonance circuit which, at the frequency given by equation (1), has an infinite impedance for
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den Strom i_ darstellt. Der vom Kernverlustwiderstand R verbrauchte Strom ist der Spannung eQ von Fig.2B proportional.Durch Gleichsetzen der spannungsproportionalen Komponente des Stroms i mit dem vom Widerstand Rc benötigten Strom können die Kernverluste kompensiert werden, so daß der verbleibende Laststrom i^ von der Spannung eQ oder vom Widerstand R1 unabhängig wird. Es kann gezeigt werden, daß das konstante Stromverhalten realisiert werden kann, wenn die folgende Gleichung erfüllt ist:represents the current i_. The power consumed by the core loss resistance R current is the voltage e Q of 2B proportional.Durch equalizing the voltage proportional component of the current i with the c from the resistance R necessary current core losses can be compensated for, so that the remaining load current i ^ from the voltage e Q or becomes independent of the resistance R 1. It can be shown that the constant current behavior can be realized if the following equation is fulfilled:
ReNs2 s Np¥c (3) R e N s 2 s N p ¥ c (3)
Da der abgestimmte Transformator ferner alles mit Ausnahme der Grundkomponente des Stroms I überbrückt, steht der Laststrom durch die folgende Gleichung mit der Steuerspannung in Beziehung:Since the matched transformer also bridges everything with the exception of the basic component of the current I, the load current is related to the control voltage by the following equation:
2 V2" N^ 2 V 2 "N ^
π Re Ns π R e N s
Wie in Fig.3 dargestellt ist, kann die einen konstanten Strom bei hoher Spannung an eine Wechselstromlast liefernde Grundschaltung von Fig.1 auch zur Abgabe eines konstanten Gleichstroms verwendet werden. Gemäß der Darstellung kann an den Ausgang des Oszillators 16 zur Abgabe eines konstanten Gleichstroms eine Gleichrichterschaltung 40 (oder ein Vervielfacher) angeschlossen sein.As shown in Fig.3, the one can be constant Current at high voltage to an alternating current load supplying basic circuit of Fig. 1 also for the delivery of a constant Direct current can be used. According to the illustration, at the output of the oscillator 16 for outputting a constant direct current a rectifier circuit 40 (or a multiplier) may be connected.
Wenn ein höchst wirksam geregelter Ausgangsgleichstrom erwünscht ist, ist eine Abtastschaltung 42 (für Strom oder Spannung) gemäß der Darstellung von Fig.4 so angeschlossen, daß sie das Ausgangs signal der Gleich»If a highly efficiently regulated DC output is desired, a sampling circuit 42 (for current or voltage) as shown in Fig. 4 so that it has the output signal of the same »
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richterschaltung 40 abtastet, und das abgetastete Signal wird als ein Eingangssignal an einen Rückkopplungsverstärker 44 angelegt. Eine Bezugsspannung Ep, die einstellbar sein kann, ist an einen zweiten Eingang des Rückkopplungsverstärkers 44 angelegt, dessen Ausgang über den Leiter 13 mit der Mittelanzapfung der Rückkopplungswicklung 21 im Oszillator 16 verbunden ist. converter circuit 40 is sampled, and the sampled signal is applied as an input to a feedback amplifier 44. A reference voltage E p , which can be adjustable, is applied to a second input of the feedback amplifier 44, the output of which is connected via the conductor 13 to the center tap of the feedback winding 21 in the oscillator 16.
Für einen Wechselstromanwendungsfall, bei dem Stromregelungen mit einem höheren Regelungsgrad erwünscht sind, ist die Schaltung von Fig.4 durch Weglassen der Gleichrichterschaltung 40 verändert worden.For an AC application where current controls with a higher degree of regulation are desired 4 has been changed by omitting the rectifier circuit 40.
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