DE2439940C2 - Ladeschaltung für einen Kondensator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladeschaltung für einen Kondensator.

Bei Nachrichtenübertragungssystemen für trägerfrequente Nachrichtenübertragung is. es häufig notwendig, daß zwei Trägerversorgungen parallel arbeiten, wobei die eine als Betriebs- und die andere als Ersatzträgerversorgung fungieren, für den Fall, daß die Betriebsträgerversorgung ausfällt. Die Ersatzträgerversorgung ist jedoch nicht immer erforderlich und wird bei Bedarf in einen vorher bereits freigehaltenen Platz eines Gestells eingeschoben. Dort tritt das Problem auf, daß ein in der Trägerversorgung vorhandener ungeladener Kondensator an die Gleichspannungsquelle, die zugleich die Vorspannung für die Modulatoren liefert, angeschaltet wird. Dadurch tritt eine sprunghafte Spannungsabweichung auf, die durch die Vorspannungserzeugung nicht schnell genug ausgeregelt werden kann, wodurch Störungen der gesamten Stromversorgung auftreten können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Ladeschaltung für einen Kondensator zu schaffen, der eine möglichst rasche Aufladung eines Kondensators ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Ladeschaltung Tür einen Kondensator derart ausgebildet, daß der zu ladende Kondensator zusammen mit einer Gleichspannungsquelle der Emitterkollektorstrecke eines Transistors und eines in der Emitterzuleitung liegenden ohmschen Widerstandes einen geschlossenen Stromkreis bilden und daß zwischen Kollektor und Basis dieses Transistors ein weiterer Kondensator liegt, der so dimensioniert ist, daß seine Kapazität maximal achtmal so groß ist wie die Kapazität des zu ladenden Kondensators, geteilt durch den um eins vergrößerten Stromverstärkungsfaktors des Transistors.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die Aufladung des ungeladenen Kondensators so rasch erfolgt, daß Störungen in der Trägerversorgung nicht crfolaen können. Die Ladeschaltung wirkt nur w;ihrend'des Ladens und schaltet sich danach selbsttätig ab. Bis etwa zur Größe der Betriebsspannung läßt sich jeder Wert für die Kondensatorladung einstellen. Die einfache Dimensionierung ermöglicht ein leichtes Anpassen an verschiedene Verwendungsfälle.

Zwischen Basis und dem einen Pol der Versorgungsspannungsquelle kann ein weiterer ohmscher Widerstand eingeschaltet sein.

ίο Dadurch wird ermöglicht, daß der Kondensator nicht nur einmalig aufgeladen, sondern darüber hinaus auch stetig nachgeladen wird.

Weiterhin kann in Reihe zum Kondensator im Basiskreis ein zusätzlicher ohmscher Widerstand liesien.

Dadurch wird verhindert, daß der Transistor in die Sättigung gesteuert wird.

An Hand der Ausführungsbeispiele nach den Fig. I und 2 wird die Erfindung näher erläutert.
In Fig. ) ist die Prinzipschaltung der Anordnung nach deriErfindung gezeigt, die Wirkungsweise ist wie folet:

5er Transistor leitet so lang U₁ + u₂ < U und sperrt bei U₁ + u₂ = 17, wenn ein idealer Transistor vorausgesetzt wird. Mit der Stromverstärkung p' ergeben sich folgende Beziehungen:

d Ii₁ _ U — H₁

dt

R4

Cl

η, = 1/2 +

^{= U2+}

U₂ = Ul + ν ■ U₁ .

/'•«df =

Ul +

Cl

J/d,

Mit U 2 wird eine bereits vor dem Einschalten vorhandene Ladespannung des Kondensators 2 berücksichtigt.
(2) in (1) eingesetzt:

d«! _ U — Ul - U₁ — ν U₁ ~dt~ ~ R4- Cl

5ΐϋ - ^U ~ ^U2 ~ "^{l(1 + v)}

df

Durch Trennen der Variablen ergibt sich

du,

df

U-Ul- W₁(I +ν) Τ '

Durch Integrieren ergibt sich

j-^y ^ln [U - Ul- u, (1 + ι·)] = ~ + C.

U -Ul- H₁(I + i<) = ε-" ⁺ 'ϊ(τ ^+c)

"■ ⁼ TTT" ^(L'^! ~ ^U2~

für r = 0:

I - V

K = L - 12 - u,.

daraus ergibt sich

u. =

If.' - C2 - Ail.

,i.'- Ll-[L (.'2-H₁₁₁(I fr)]c

(4)

schaltet hat. Der Kondensator 2 ist auf die Vorspannung V₁₀, aufgeladen.

Aus der Gleichung (4) läßt sich allgemein der Kondensator 2 errechnen, wenn man den gewünschten Endwert der Ladeschaltung u_L = U₁ bei r =
setzt.

Cl I

Wenn ι = 0. d. h. C 2 = s , also die Basis ist direkt mit dem Kollektor verbunden [L 2 = 0), verhält sich die Schaltung so. als würde der Kondensator 1 über den Widerstand 4 auf die Versorgungsspannung L aufgeladen werden.

Da aber nurauf einen Teil der Versorgungsspannumj geladen werden soll, wird die Dimensionierung an Hand von F i g. 2 abgeleitet.

F i g. 2 zeigt eine ausgeführte Schaltung für einen Vormodulationsträger von z. B. 48 kHz in einer Trägerversorgung neuerer Bauart.

Bei solchen Trägerversorgungen wird zur Einstellung der Modulatorarbeitspunkte die Vorspannung U_m, die wechselstrommäßig durch den Kondensator 1 niederohmig gegen I -t-) ist, zentral in der Trägerversorgung erzeugt. Wird zusätzlich die »Ersatz«-Trägerversorgung zur Betriebs-Ersatz-Schaltung eingeschoben, schaltet sich der ungeladene Kondensator Γ parallel, und U₁ sinkt plötzlich auf die Hälfte ab. Die Ladeschaltung des »Betriebs« lädt die beiden Kondensatoren 1T auf. weil die Umschaltung t/m die Versorgungüspannung L^r an den »Betrieb« ange-

Cl =

L-Ll
17.

Diese Formel läßt sich auch Tür die Schaltung nach F i g. 2 anwenden. Man erkennt allerdings, daß C 2 unendlich groß werden müßte, wenn die beiden Kondensatoren 1/1' durch die Ladeschaltung wieder auf U_L = U — U_vor geladen werden soll, weil Γ 2 = U_vor. Es genügt aber auch, die Ladespannung LJ_L = 0,8 (U - U_nJ zu wählen. Damit kann mit einer relativ kieinen Kapazität eine Ladespannung erreicht werden, die den »Betrieb« nicht stört. Der Resifehler verschwindet nach längerer Zeit durch das Aufladen über die Modulatoren.

Es eniibt sich

C 2 =

Widerstand 4 >

2Cl I SCl

über Widerstand 5 kann sich der Kondensator 2 wieder entladen, außerdem verhindert er. daß der Reststrom eines Elkos für Kondensator 2 über die Basis fließt. Durch Widerstand 6 kommt der Transistor trotz großen Stromes nicht in die Sättigung. damit bleibt [i groß, und die Kapazität kann klein gewählt werden. Es ergeben sich folgende Dimensionierungen für die Widerstände:

maximal zulässigen Kollektorstrom

0,1... 0.3 V

Widerstand 5 < -=r .-—,y—j =- .

Reststrom des Kondensators 2

Widerstand6 ^ .^t»L__ ⁰-⁷- · Λ4 .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Ladeschaltung für einen Kondensator, dadurch gekennzeichnet, daß der zu ladende Kondensator (1) zusammen mit einer Gleichspannungsquelle (U) der Emitterkollektorstrecke eines Transistors (3) und eines in der Emitterzuleitung liegenden ohmschen Widerstandes (4) einen geschlossenen Stromkreis bilden und daß zwischen Kollektor und Basis dieses Transistors (3) ein weiterer Kondensator (2) liegt, der so dimensioniert ist, daß seine Kapazität maximal achtmal so groß ist wie die Kapazität des zu ladenden Kondensators (Cl). geteilt durch den um eins vergrößerten Stromverstärkungsfaktcr des Transistors (3).

2. Ladeschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Basis und dem einen Pol der Versorgungsspannungsquelle ein weiterer ohmscher Widerstand (5) eingeschaltet ist.

3. Ladeschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zum Kondensator (2) im Basiskreis ein zusätzlicher ohmscher Widerstand (6) liegt.