DE2403558C3

DE2403558C3 - Circuit arrangement for generating adjustable, constant supply voltages for the filament and the Wehnelt cylinder of a klystron

Info

Publication number: DE2403558C3
Application number: DE19742403558
Authority: DE
Inventors: Ing.(Grad.) Hans-Heinrich 1000 Berlin Vitters
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1974-01-25
Filing date: 1974-01-25
Publication date: 1981-06-04
Also published as: DE2403558A1; DE2403558B2

Description

Die Lrfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnungzur Erzielung einstellbarer und nach der Einstellung konstanter Speisespannungen bei Laufzeitföhren, insbesondere für den Heizfaden und den Wehneltzylinder eines Klystrons.The invention relates to a circuit arrangement for Achievement of adjustable and, after setting, constant supply voltages for transit times, especially for the filament and the Wehnelt cylinder of a klystron.

Bei solchen Röhren liegt die Röhrenheizung und der Wehneltzylinder mit seinen Fokussierungsspanaungcn - 100 bis - 600 Volt auf Hochspannungspotential, ?.. B. auf 20 bis 24 kV. Als Heizspannung für den Heizfaden dien» mit Rücksicht auf die bei Wech- «elstromheizung auftretende Brummeinstreuung, die Wege η des geforderten Störabstandes nicht tragbar ist, •ine Gleichspannung. Diese Gleichspannung muß ■tahilisiert sein, da sonst die Lebensdauer der Röhre leidet und die vielfach unbedingt erforderliche Konitanz der Leistung nicht gewährleistet ist.In such tubes, the tube heating and the Wehnelt cylinder with its focusing voltages - 100 to - 600 volts are at high voltage potential ,? .. B. at 20 to 24 kV. A direct voltage is used as the heating voltage for the filament, taking into account the hum that occurs with alternating current heating, the distance η of the required signal-to-noise ratio is not acceptable. This DC voltage must be balanced, since otherwise the life of the tube will suffer and the constant power required in many cases will not be guaranteed.

Weiter muß die Heizspannung bei einer bestimmten Röhre beispielsweise in einem Bereich von etwa 3,5 bis y,0 Volt einstellbar sein, um unterschiedlichen Betriebsbedingungen genügen zu können. Auch die ebenfalls auf dem Hochspannungspotcntial liegende Fokussicrspannung für den der Kathode benachbarten Wehneltzylinder muß in einem Bereich von etwa - 100 bis -600 Volt einstellbar sein.Furthermore, the heating voltage for a certain tube must, for example, be in a range of approximately 3.5 to y.0 volts adjustable to different To be able to meet operating conditions. Also the one that is also at high voltage potential The focus voltage for the Wehnelt cylinder adjacent to the cathode must be in a range of approximately - 100 to -600 volts adjustable.

Bei dun bekannten Schaltungen wird diesen Bedingungen in der Weis·.· nils|»Kichcn, wie die-, die Fig. 1In the case of known circuits, these conditions are met in the way

veranschaulicht.illustrated.

Auf der Niederspannungs(Netz)-Seite ist der Regler 1 vorgesehen, der die Netzspannung U_n von z. B. 220 V stabilisiert. Diese Spannung gelangt über den Trenntransformator 2 zum Gleichrichter 3 für die Heizspannung U₁. Parallel dazu wird die transformierte Spannung über die Sicherung S dem Gleichrichter 4 für die Fokussierspannung U_w zugeführt. Bei betriebsmäßigen Überschlägen und Kurzschlüssen amOn the low-voltage (network) side, the controller 1 is provided, which the network voltage U _n of z. B. 220 V stabilized. This voltage reaches the rectifier 3 for the heating voltage U ₁ via the isolating transformer 2. In parallel with this, the transformed voltage is fed to the rectifier 4 for the focusing voltage U _{w via the fuse S.} In the event of operational flashovers and short circuits on the

ίο Wehneltzylinder übernimmt die Sicherung 5 den Schutz des Gleichrichters 4.ίο Wehnelt cylinder takes over the fuse 5 Protection of the rectifier 4.

Zur Einstellung der Heizspannung sind am Transformator des Gleichrichters 3 für die Heizspannung Abgriffe vorgesehen. Das Potentiometer 6 für die Fokussierspannung kann diese Spannung nur um maximal etwa 200 V ändern. Es ist daher erforderlich, das Potentiometer 6 innerhalb des Spannungsteilers 7 durch Umstecken in vier Stufen zu versetzen, damit die erforderliche Einstellmöglichkeit über den gesamten Bereich von 100 bis 600 Volt gegeben ist.To set the heating voltage, the rectifier 3 for the heating voltage is located on the transformer Taps provided. The potentiometer 6 for the focusing voltage can only increase this voltage by a maximum change about 200V. It is therefore necessary to position the potentiometer 6 within the voltage divider 7 to move by repositioning in four stages, so that the necessary adjustment options over the entire Range from 100 to 600 volts is given.

Da bei dieser Schaltung die Sicherung S auf Hochspannungspotential liegt, der Betriebszustand der Sicherung 5 aber erkennbar sein muß, ist eine Kontrollbzw. Meldeeinrichtung für den jeweiligen Betriebszustand erforderlich. Wegen des Hochspannungspotentials ist dann wieder ein Potential-Trenntransformator notwendig, was einen zusätzlichen Aufwand mit sich bringt. Weiter ist unbequem, daß die Heizspannung nur stufenweise geändert werden kann.Since in this circuit the fuse S is on high voltage potential lies, but the operating state of the fuse 5 must be recognizable, is a Kontrollbzw. Signaling device required for the respective operating status. Because of the high voltage potential a potential isolating transformer is then necessary again, which entails additional effort brings. It is also inconvenient that the heating voltage can only be changed in stages.

Man könnte die Fokussierspannung auch über einen besonderen Transformator dem Net/ entnehmen. Dieser Transformator müßte aber mit 20 und mehr kV Spannungsfestigkeit aufgebaut sein, da die Fokussierspannung ebenfalls einseitig auf etwa - 20 kV liegt. Dies würde einen weiteren Aufwand bedingen. Eis ist Aufgabe der Erfindung, zu vermeiden, daß auf der Hochspannungsseite eine Absicherung der Fokussierspannung und Einstellmittel für die Heizspannung vorgesehen werden müssen. Dabei soll aber auch ein zusätzlicher Trenntransformator vermieden werden.The focusing voltage could also be taken from the Net / via a special transformer. This transformer would have to be built with 20 and more kV dielectric strength because the focusing voltage is also unilaterally at about - 20 kV. This would require further effort. Ice is the object of the invention to avoid that on the high voltage side a fuse Focusing voltage and setting means for the heating voltage must be provided. But it should an additional isolating transformer can also be avoided.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 1. Vorteilhafte Weiterlbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the circuit arrangement according to claim 1. Advantageous developments are specified in the subclaims.

Durch die mittels der Erfindung erreichte Einstellmöglichkcit der Heizspannung von der Niederspaninungsseitc her können die gemäß Fig. 1 früher auf der Hochspannungsscitc vorzusehenden Einstellmittel für die Heizspannung entfallen. Außerdem gestat-Due to the adjustment possible by means of the invention the heating voltage from the low voltage side c The setting means to be provided earlier on the high-voltage kitc in accordance with FIG. 1 can be used for the heating voltage are not required. In addition,

5i) te! es die Anwendung eines Gleichspannungswandlcrs, der sich dauerkurzschlußfcst gestalten läßt, auf eine hochspannungsseitige Sicherung (5 in Fig 1) /u verzichten. Gegenüber der oben angedeuteten anderen denkbaren Lösungsmöglichkeit der Probleme wird durch die Erfindung die Einfügung eines zweiten Trenntransformators für die Erzeugung der stabilisierten Fokussicrspannung dadurch vermieden, daß die zweite Regelschaltung vorgesehen ist. die ganz auf der Hochspannungsscitc liegt. Dort steht zwar als Spannung, von der man ausgehen kann, um die gewünschte Fokussierspannung zu erhalten, nur die relativ zur gewünschten Fokussierspannung veränderliche Heizspannung zur Verfügung, die noch dazu eine Gleichspannung ist und daher zur Transformation in5i) te! it is the use of a DC voltage converter, which can be made permanent short-circuit, on a high-voltage-side fuse (5 in Fig. 1) / u waive. Compared to the other conceivable possible solution to the problems indicated above is through the invention the insertion of a second Isolation transformer for the generation of the stabilized focus voltage avoided in that the second control circuit is provided. which is entirely on the high-voltage kitc. There it says as Tension that can be assumed to be the desired To obtain focusing voltage, only the variable relative to the desired focusing voltage Heating voltage available, which is also a direct voltage and therefore for transformation into

fts eine andere Spannung wenig geeignet erscheint; aber j'.um einen erweist sich die dadurch bedingte Notwendigkeit der Verwendung eines Gleichspannungswandlcrs insofern als vorteilhaft, als dieser dauerkurz-fts another voltage seems unsuitable; but On the one hand, the necessity of using a DC voltage converter proves to be the result insofar as this is advantageous as this

schlußfest gestaltet werden kann, so daß die hochspannungsseitige Sicherung (S in Fig. 1) entfallen kann und zum anderen ist es mit einem erträglichen Aufwand, der kleiner als der Aufwand für einen Trenntransformator ist, möglich, die Heizspannungsveränderungen (die durch unterschiedliche Einstellungen des niederspannungsseitigen Sollwertgebers hervorgerufen sind) durch die zweite Regelschaltung auszuregeln, so daß die am Ausgang der zweiten Regelschaltung zur Verfügung stehende Fokussierspannung stabil auf dem Wert bleibt, der durch den zweiten (hochspannungsseitigen) Sollwert vorgegeben wird.can be designed tightly so that the high-voltage side fuse (S in Fig. 1) is omitted can and on the other hand it is with a bearable effort that is less than the effort for one Isolation transformer is possible, the heating voltage changes (which are caused by different settings of the low-voltage-side setpoint generator) by the second control circuit to regulate, so that the focus voltage available at the output of the second control circuit remains stable at the value specified by the second (high-voltage side) setpoint.

An Hand der Fig. 2 soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail, for example, with reference to FIG. 2.

Die Netzspannung U_n von z. B. 200 Volt== wird über die Regelstrecke 11 an den Trenntransformator 12 geschaltet. Zur Stabilisierung dieser Spannung ist eine Regelschaltung 11, 13, 15, 16 vorgesehen, die aus der Regelstrecke 11, dem Istwertgeber 13, der den auf Hochspannungspotential befindlichen Heizspannungs-Gleichrichter 14 proportional nachbildet, der Regeleinrichtung 15 und dem Sollwertgeber 16 besteht. Der Sollwertgeber 16 erhält über W, itung Ϊ7 vom Schaltfeld aus elektronisch seine Steuerbefehle. In der Regeleinrichtung 15 werden die vom Istwertgeber 13 und vom Sollwertgeber 16 gelieferten Spannungen verglichen. Die Differenz beider Spannungen wird als Steuerbefehl über Leitung 17a dem Stellglied der Regelstrecke 11 (z. B. einen Thyrister, Transdukter od. dgl.) zugeführt.The line voltage U _n of z. B. 200 volts == is connected to the isolating transformer 12 via the controlled system 11. To stabilize this voltage, a control circuit 11, 13, 15, 16 is provided, which consists of the controlled system 11, the actual value transmitter 13, which proportionally simulates the heating voltage rectifier 14 at high voltage potential, the control device 15 and the setpoint transmitter 16. The setpoint generator 16 receives its control commands electronically from the control panel via W, itung Ϊ7. In the control device 15, the voltages supplied by the actual value generator 13 and the setpoint generator 16 are compared. The difference between the two voltages is fed as a control command via line 17a to the actuator of the controlled system 11 (e.g. a thyrister, transductor or the like).

Der Trenntransformator 12 überträgt die stabilisierte, entsprechend den Betriebsbedingungen vom Schaltfeld aus mittels des Sollwertgebers 16 eingestellte Niederspannung auf das Hochspannungspotential, wo sie im Heizspannungs-Gleichrichter 14 gleichgerichtet wird. Die erzeugte Heizspannung U₁ wird außer dem Heizfaden der Röhre über ein zweckmäßigerweise aus Transistoren aufgebautes Stellglied 18 - eine Art Regelstrecke für die den Gleichspannungswandler 19 speisende Spannung — diesem vorzugsweise als Sperrwandler ausgebildeten Gleichspannungswandler 19 zugeführt. Die so erhalteneThe isolating transformer 12 transfers the stabilized low voltage, set according to the operating conditions from the control panel by means of the setpoint generator 16, to the high voltage potential, where it is rectified in the heating voltage rectifier 14. In addition to the heating filament of the tube, the generated heating voltage U ₁ is fed to this DC / DC converter 19, which is preferably designed as a flyback converter, via an actuator 18 which is expediently made up of transistors - a type of control system for the voltage feeding the DC / DC converter 19. The thus obtained

in Spannung ist die Fokussierspannung U_w für den Wehneltzylinder des Klystrons.The focusing voltage U _w for the Wehnelt cylinder of the klystron is in voltage.

Diese Spannung wird als Istwert der Regeleinrichtung 20 zugeführt. Der Sollwert gelangt vom Sollwertgeber 21 über das Einstellpotentiometer 22 für denThis voltage is fed to the control device 20 as an actual value. The setpoint comes from the setpoint generator 21 via the setting potentiometer 22 for the

is Sollwert zur Regeleinrichtung20. Die Differenzspannung im Ausgang der Regeleinrichtung 20 wirkt als Stellgröße auf das Stellglied 18.is setpoint to control device 20. The differential voltage in the output of the control device 20 acts as a manipulated variable on the actuator 18.

Der Sperrwandler 19 gewährleistet die Dauerkurzschlußfestigkeit dieses Kreises, da das Laden und Ent-The flyback converter 19 ensures the long-term short-circuit strength of this circuit, since the charging and dis-

2ü laden in zeitlicher Folge im Transformator des Wandlers 19 erfolgt.2ü charging takes place in chronological order in the transformer of converter 19.

Die neue Anordnung hat gegenübt r den bekannten Schaltungen den Vorteil, daß die Heizspannung auf der Niederspannungsseite stufenlos im Betrieb programmiert und umgeschaltet werden kann. Dij Fokussierspannung ist dauerkurzschlußfest, so daß eine Absicherung entfallen kann. Damit fällt auch ein aufwendiges Meldesystem für den Betriebszustand einer Sicherung fort.The new arrangement has the advantage over the known circuits that the heating voltage increases the low-voltage side programmed continuously during operation and can be switched. The focusing voltage is permanently short-circuit proof, so that a Protection can be omitted. This also means there is a complex reporting system for the operating status of a Backup continued.

:■<> Weiter ist die Fokussierspannung stufenlos einstellbar und in weiteren Grenzen unabhängig von der Heizfadenspannung, obwohl sie von dieser abgegriffen wird.: ■ <> Furthermore, the focusing voltage is continuously adjustable and within wider limits independent of the filament tension, although it is tapped from it will.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for generating adjustable and constant after adjustment Supply voltages for the filament (heating voltage) and the Wehnelt cylinder (focusing voltage) of a klystron with a control circuit on the low-voltage side (network side) for Maintaining an input voltage for an isolation transformer that corresponds to the Heating voltage is to be set, which is required at high voltage potential, characterized in that that are provided:

a) in the control circuit (13, 15, 16, 11) a setpoint generator (16) for setting the heating voltage (U _f ),

b) on the high-voltage side, a constant short-circuit-proof DC voltage converter (19) which generates the focusing voltage (U _w ) and has a second control circuit (20, 21, 22, 18). fii "Although the adjustable to different values filament voltage, which serves as yet unregulated input voltage (U ₁₎ but the _(f U) the size of the filament voltage for a high-voltage side provided second setpoint generator (21) is largely independent, adjustable, stabilized Fokussicrspannung (U _n ) delivers.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the actual value transmitter (13) on the Niederspannungsseitc the heating voltage rectifier located on high voltage potential (14) proportiG / ial na: ', l forms.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the DC voltage converter (19) is designed as a flyback converter.