DE2352828C3 - Schaltungsanordnung zur Gleichspannungswandlung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben ist Eine solche Schaltungsanordnung ist bekannt iDT OS 23 03 168, insbesondere Fig. 3).

Schaltungsanordniingen zur Gleichspannungswandlune die von einer niedrigen Batteriespannung ausgehend eine hohe Gleichspannung erzeugen, werden ζ Β. für Gasanzünder, Granatenzünder, photographische Blitzaeräte Geigerzähler, elektronische Feuerzeuge etc benötigt Eine besonders einfache Schaltungsanordnung zur Gleichspannungswandlun&d.e als Sperrwand, ler ausgeführt ist, ist aus der DT-OS 2303 168. Fig.2. bekannt und besieht aus einer Spule als Energiezwischenspeicher, zwei komplementären Transistoren, zwei Widerständen und einer der eigentlichen Spannungswandlerschaltung nachgeschalteten Gleichrichterscl.altung mit Glättungskondensaior Diese bekannte Schallung ist in F i g. 1 der Zeichnung dargestellt.

Bei der bekannten Schaltung liegt der Emitter des ersten Transistors 71 am Schaltungsnullpunkt und der Emitter des zweiten Transistors 72 am spannungsführenden Pol + der Betriebsspannungsquelle U₈, an dem auch über die Spule L, die den Gleichstromwiderstand R aufweist der Kollektor des ersten Transistors angeschlossen ist. Vom Kollektor des ersten Transistors 71 führen die beiden in Serie geschalteten Widerstände R 1 R2 zum Schaltungsnullpunkt, an deren gemeinsamem Verbindungspunkt die Basis des zweiten Transistors 72 liegt während dessen Kollektor mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist. Die bekannte Schaltung kam. an einer 1,3-V-Batter.e betrieben werden und dabei eine Gleichspannung von etwa 50 V

Die Wirkungsweise der bekannten Schaltung ist folgende- Beim Einschalten der Batteriespannung steuern die beiden Transistoren durch, und der Kollektorstrom des ersten Transistors 71 steigt mit der Zeitkonstante L/R an. Wenn der Kollektorstrom einen so hohen Wert erreicht hat, daß der über den Spannungsteiler Ri, R2 fließende Basisstrom des zweiten Transistors 72 in Verbindung mit dem Produkt der Stromverstärkungsfaktoren der beiden Transistoren für eine weitere Erhöhung des Kollektorstroms des ersten Transistors nicht mehr ausreicht, werden infoige der Rückkopplung über den ersten Widerstand Rl beide Transistoren gesperrt, und es tritt an der Spule L eine Rückschlagspannung auf, die den Kondensator C über die Diode D etwas auflädt. Wenn dadurch die in der Spule gespeicherte Energie verbraucht ist, beginnt ein neuer Zyklus.

Bei einer Weiterbildung dieser bekannten Schaltung kann nach Fig.3 der DT-OS 23 03 168 der mit dem Schaltungsnullpunkt verbundene Widerstand R 2 durch den gesteuerten Strompfad eines Feldeffekttransistors ersetzt sein, dessen Steuerelektrode über einen Schalter mit einem am spannungsführenden Pol der Betriebsspannungsquelle liegenden Kondensator verbindbar ist. Diese bekannte Schaltung schwingt also nur während der Entladezeit des zuvor auf Betriebsspannung

leffeki

. ._pnpn Kondensators. Der Feldeffekttransistor ,„(geladenen _{lmpedanzwandler und} erlaubt die Wahl

^di wJinen KapazitätEwertes.

^e'· beiden bekannten Schaltungen weisen einige

^DieSM uif So muß der Spannungsteiler aus den Nachteile aui. _{χ R2 bzw aus} dem Widerstand R 1

^WidejTeesteuer'ten Strompfad des Feldeffektlransi^un relativ hochohmig sein, damit er der Spule _slors rei.. _Rückschlagimpulses nicht zuviel Strom ^wä · u, Wepen des hochohmigen Spannungsteilers >° ^entn ^e-Prterum das Produkt aus den Stromver.uärkungs_muljwieu Transistoren verhältnismäßig groß

?i schließlich ist die Kippfrequenz der Schaltung maximale Kollektorstrom des ersten Transi- T\ von den Stromverstärkungsfaktoren der '5

stark abhängig.

von der Fig. 3 der DT-OS 23 03 168 die Aufgabe der Erfindung dann, d,ese ^anordnung derart weiterzubilden, daß Tran- ^Wn kSne en Stfomverstärkungsfaktors verwendet ⁵¹ In können, ohne daß dadurch der Spule während f Rückschlagimpulses zuviel Strom durch den ί* «rWreis des zweiten Transistors entzogen wird. ^SteU Anfeabe wird durch die kennzeichnenden BSmie des Anspruchs 1 gelöst Vorteilhafte > WeSldungen der Erfindung s.nd m den Unteran-

AAr Technik geh, noch hervor, Λ be einem selbstschwingenden Sperrwandler mit ^daß _pn,^e: längstransformator mit Rückkopplungswickf Δ Smale Kollektorstrom des Os/iHatortrans.-iA begrenzt und die Sperrphase eingeleitet n daß ein Teil der kollektorsiromabhäng.-Widerstandes R 2 die Koilekior-Emitter-Strecke des dritten Transistors 73 vorgesehen, der automation abgeschaltet wird, bevor der Emiuerstrom des ersten Transistors 71 sein Maximum erreicht. Dies ist dadurch realisiert, daß der Emitter des Transistors 73 nicht am Schaltungsnullpunkt, sondern am Emitter des ers en Transistors 71 liegt, der seinerseits über den dritten Widerstand «4 am Schaltungsnullpunkt liegt. ~"-r Transistor 73 ist von der gleichen Lcitui.gsart wie der Transistor 71, im Ausführungsbeispiel der Fi&-*.^d"⁾ ein npn-Transistor, während der zum ersten Transu.or 71 komplementäre zweite Transistor 72 demzufolge einpnp-Transistorist. . · ,

Die Basisspannung des dritten Transistors 73 wrrd von dem als Diode geschalteten vierten Transistor 4 gleicher Leitungsart stabilisiert. Dazu s.nd Basis und Kollektor des vierten Transistors TA»direkt m.tcma ^e verbunden. Der Emitter des vierten Transistors 74 cfc am Schaltungsnullpunkt, und Kollektor/Bas.s sindüber ο den zweiten Widerstand R 3 am spannungsführenden Pol + der Betriebsspannungsquelle Lfeangesch ossen

Somit wird bei geeigneter Dimensioning durch das während des Ansteigens des ™*™-*™^£_η Stroms des ersten Transistors 71 beding e Anslugun des Spannungsabfalls am dritten Widerstand Λ4 ^ Basis-Emitter-Strecke des Transistors " »»tomat.sch gesperrt, bevor der Kollektorstrom des Rans^or «i„^Pen Maximalwert erreicht, wöbe, die F oht d,csL-Schahschwelle vom Wert des^ ^%^J, _c 3°

einem

263 is, _eS schlieBlich bei ein», Transistor »nd mit _als bei der bekannten Schaltung

ses automatisch

dem Emitter

und

ersten iratibünuis ■ .

betriebsspannungsabgewandten Ende „.. ._, 55 verbunden, während seine Basis am spannungsführenden Pol + der Betriebsspannungsquelle Ub angeschlossen ist. Der Kollektor des fünften Transistors 75: direkt die Basis des ' ^T->"c;ti_w< T6. d

zeig! ein erstes Auslührungsbeispiel der 60 S^ -!SS* ein A^hr^eispie, einer Weiterbi,- Scnit wird, wenn w.nrenc des

Bas.s-Em.tter"

Potential des Schaltungsnullpunktes gezogen wird und somit dieser Transistor sperrt.

Der Wirkungsgrad des Ausführungsbeispiels nach F i g. 3 kann noch dadurch weiter verbessert werden, daß dafür gesorgt wird, daß die Basis des ersten Transistors Π bei Übergang in den gesperrten Zustand schneller ausgeräumt wird. Hierzu wird der Scrienschaltung aus der Basis-Emitter-Strecke des ersten Transistors 7*1 und dem Widerstand R 4 die Kollektor-Emitter-Strecke des siebenten Transistors 77 parallelgeschaltet, dessen Basis ebenfalls vom Kollektor des fünften Transistors 75 direkt angesteuert wird. Beim Leitendwerden des fünften Transistors 75 wird somit der siebente Transistor 77 ebenso wie der sechste Transistor 76 geöffnet und legt somit die Basis des ersten Transistors 71 auf das Potential des Schaltungsnullpunkts.

In den F i g. 1 bis 3 kann die Ausgangsspannung der Schaltungsanordnung zur Gleichspannungswandlung stabilisiert werden, wie dies durch die gestrichelt gezeichnete Z-Diodc angedeutet ist.

In Fig.4 ist schließlich eine weitere vorteilhafte Schallungsmaßnahmc gezeigt, die bei den Schaltungen der Erfindung angewendet werden kann. Sie macht den im ersten Transistor 71 fließenden Maximalstrom unabhängig von der Battcricspannung Ub- Hierzu ist der ScricnschalUing aus der Basis-Emittcr-Strcckc des ersten Transistors 7 t und dem Widerstand R 4 die Kollcktor-Emittcr-Slrcckc des achten Transistors 78 parallclgcschaltct, der von des gleichen Leitungsart wie der Transistor 71, also ein npn-Transistor, ist. Die Basis des achten Transistors liegt am Abgriff des aus den Widerständen R 6, R 7 bestehenden Spannungsteilers, der die Basis-F.mittcr-Strcckc des ersten Transistors 7t überbrückt. Der Transistor 78 wird bei einem durch die Werte der Widerstände R 4, R 6 und R 7 vorgegebenen Wert des limiticrsiroms des Transistors 71 leitend und übernimmt einen Teil des Kollcklorstroms des Transislors 72, so daß die Ansteuerung des Transistors 71 vermindert und damit sein Emitterstrom begrenzt wird.

Diese Weiterbildung der Erfindung verwendet somit

das aus der oben erwähnten DT-OS 20 15 407 bzw. der US-PS 35 04 263 bekannte Prinzip, den Kollcktorstrom des ersten Transistors 71 durch Eingriff in dessen Basiskreis zu begrenzen, bevor der Kollcktorstrom seinen ohne diese Begrenzung möglichen Maximalwert erreicht, der durch die Schallungsdimcnsionicrung. insbesondere die Spulen- und Transislordatcn. bestimmt ist.

Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist leicht integrierbar, insbesondere weil keine hochohmigcn Widerstände erforderlich sind. Der erste Widerstand R 1 ist nämlich nicdcrohmigcr als der cntsprechendc Widerstand bei der eingangs erwähnten DT-OS 23 03 168. Bei einer hergestellten integrierten Schallung ist Rl« 20 ki2, während für den entsprechenden Widerstand bei der bekannten Schaltung Werte von 200 kii und größer angegeben sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1.· Selbstschwingende Schaltungsanordnung zur Gleichspannungswandlung mit einer Spule als Energiezwischenspeicher und einer ihr nachgeschalteten Gleichrichterschaltung mit Glättungskondensator und mit zwei komplementären Transistoren, von denen der erste mit seinem Emitter über einen Emitterstrompfad am Schaltungsnullpunkt und der zweite mit seinem Emitter am spannungsführenden Pol der Betriebsspannungsquelle liegt, an dem auch über die Spule der Kollektor des ersten Transistors angeschlossen ist, an dem ein mit dem zum Schaltungsnullpunkt führenden gesteuerten Strom- '5 pfad eines dritten Transistors in Serie geschalteter erster Widerstand liegt, an deren beider Verbindungspunkt die Basis des zweiten Transistors liegt, dessen Kollektor mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Transistor (73) zum zweiten Transistor (Γ2) komplementär ist, daß die Basis des zweiten Transistors (72) über die Kollektor-Emitter-Strecke des dritten Transistors (73) mit dem Emitter des ersten Transistors (71) und dieser ²S Emitter über einen zweiten Widersland (R 4) mit dem Schaltungsnullpunkt verbunden ist, daß die Basis des dritten. Transistors (73) mit der Basis und dem Kollektor eines mit seinem Emitter am Schallungsnullpunkt angeschlossenen vierten Transistors (74) der Leitungsart des dritten Transistor (73) verbunden ist, die ihrerseits über einen dritten Widerstand (R 3) am spannungsführenden Pol ( + ) der Betriebsspannungsquelle (Ub) liegen, und daß der zweite Widerstand (R 4) derart bemessen ist, daß der dritte Transistor (73) vom Lmitterstrom des ersten Transistors (Ti) jeweils automatisch abgeschaltet wird, bevor der Emitterstrom sein am Kipp-Punkt der Schwingschaltung auftretendes Maximum erreicht.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des ersten Transistors (Tl) über einen vierten Widerstand (R 5) mit dem Emitter eines fünften Transistors (75) der Leitungsart des zweiten Transistors (T2) verbunden ist, daß die Basis des fünften Transistors am spannungsführenden Pol ( + ) der Betriebsspannungsquelle (Ub) und dessen Kollektor an der Basis eines sechsten Transistors (76) der Leitungsart des ersten Transistors (71) liegt und daß die Kollektor-Emitter-Strecke des sechsten Transistors (76) der Basis-EmiUer-Strecke des vierten Transistors (74) paralielgeschaltet ist, derart, daß der dritte Transistor (73) zusätzlich auch während des Rückschlagimpulses automatisch abgeschaltet ist (F ig. 3).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis-Emitter-Strecke des sechsten Transistors (76) die Basis-Emitter-Strecke eines siebenten Transistors (77) der Leitungsart des ersten Transistors (71) parallelgeschaltet ist und daß der Kollektor des siebenten Transistors (77) an der Basis des ersten Transistors (71) liegt (F i g. 3).

4. Schaltungsanordnung nach einem der A.nspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des ersten Transistors (71) über die Kollektor-Emitter-Strecke eines achten Transistors (78) der Leitungsart des ersten Transistors (71) am Schal-,ungsnullpunkt liegt und daß die Basis des achten Transistors (78) über einen fünften Widerstand (R 6) mit der Basis und über einen sechsten Widerstand (R7) mit dem Emitter des ersten Transistors (71) verbunden ist (F. g. 4).