DE2529357C2 - Hochspannungsgeneratorschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochspannungsgeneratorschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 21 46 441 ist eine Schaltungsanordnung zur Helligkeitsregelung eines Bildwandlers bekannt, dessen Hochspannung aus einer Gleichspannungsquelle über einen Oszillator mit nachgeschaltetem Spannungsvervielfacher gewonnen wird. Das Wesentliche dieser bekannten Schaltungsanordnung besteht darin, daß der Oszillatorstrom über eine Regelschaltung geführt ist, deren Steuersignal von einem in der Schaltung auftretenden Strom und einer in der Schaltung auftretenden Spannung abgeleitet ist.

Diese bekannte Schaltungsanordnung ist sehr aufwendig ausgestaltet und nimmt außerdem eine vergleichsweise hohe Leistung auf, so daß sie für einen Batteriebetrieb wenig geeignet ist.

Aus der US-PS 31 92 464 ist eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei der die Regelwirkung aus einer Sättigung des Transformators beruht, was jedoch zwangsläufig zu einer vergleichsweise ungenauen Regelung führen muß. Bei dieser Schaltungsanordnung gelangt ein Regeltransistor zur Anwendung, der jedoch als variable Impedanz eingesetzt wird, die von einer gleichgerichteten und geglätteten Spannung von der Hilfswicklung gesteuert wird. Demnach wird bei dieser bekannten Schaltungsanordnung die Spannung der Hilfswicklung geglättet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungsgeneratorschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sehr stabil zu arbeiten vermag und dabei eine möglichst geringe Energiemenge verbraucht, so daß sie bevorzugt für den Batteriebetrieb geeignet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst

Die erfindungsgemäße Schaltung ist einfach aufgebaut. Die von der Hilfswicklung stammende Spannung wird nicht geglättet bzw. darf nicht geglättet werden.

Erfindungsgemäß wird während einer Zeitspanne At, die während jeder Halbperiode der Transformatorwechselspannung auttritt, eine konstante Stromquelle im Basiskreis der Oszillatortransistoren eingeschaltet. Die Zeitspanne ist abhängig von der Amplitude der Transformatorwechselspannung an den Hilfswicklungen. Dies bedeutet, daß die Zeitspanne At früher anfängt und später endet, je höher die Transformatorwechselspannur.g ist.

Während der variablen Zeitspanne At führt die Kollektor-Emitterstrecke des Regeltransistors Qj immer einen konstanten Strom, weil der Regeltransistor O> als Stromquelle geschaltet ist, die nahezu unabhängig von Temperatureinflüssen arbeitet.

Der Zusammenhang zwischen At und der Amplitude der Wechselspannung ist ungefähr parabolisch und bewirkt eine sehr vorteilhafte Regelung bzw. Stabilisierung der abgegebenen Leistung.

Weil At abhängig von der Amplitude der Spannung sein soll, darf auch die Spannung über der Kollektor-Emitterstrecke des Regeltransistors Qi nicht geglättet werden, was ebenfalls im Widerspruch zur Wirkungsweise der bekannten Schaltung gemäß US-PS 31 92 464 steht.

Die Erfindung verschafft nun eine Hochspannungsgeneratorscbaltung der eingangs beschriebenen Art, bei der diese Nachteile dadurch beseitigt sind, daß der Regelkreis aus einer auf dem Transformator angeordneten, mit der Rückkopplungswicklung in Reihe liegenden Hilfswicklung und einem als Stromquelle geschalteten Regeltransistor besteht, dessen Kollektor-Emitter-Strecke über eine oder mehrere Dioder an diese Hilfswicklung angeschlossen ist.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird über die mit der Rückkopplungswicklung in Serie liegende Hilfswicklung eine Spannung erzeugt, deren Größe von dem auf die Belastung dieser Schaltung gegebenen Strom abhängt, und wird ein von der Größe dieser Spannung abhängender Teil des über die Rückkopplungswicklung dem Transistoroszillator zugeführten Basisgleichslroms durch den Regeltransistor abgeführt, um die durch den Oszillator abgegebene Leistung über einen durch die Dimensionierung des Regelkreises bestimmten Regelbereich konstant zu halten.

Da der Basisstrom des Oszillators bedeutend kleiner ist als der durch den Oszillator aus der Speisequcllc aufgenommene Belastungsstrom der Generatorschaltung, wird in diesem Kreis auch nahezu kein Leistungsverlust auftreten.

Die Erfindung wird jetzt anhand der Zeichnung, in der ein Schaltbild einer als Beispiel gewählten Ausführung einer erfindungsgemäßen Generatorschaltung mit einem Gegentaktoszillator wiedergegeben ist, näher er-

läutert

Die in der Zeichnung dargestellte Schaltung enthält einen Gegentaktoszillator mit zwei Transistoren Q\ und Q₂, deren Emitter miteinander verbundei· und an die eine Klemme einer Gleichstromquelle B angeschlossen sind und deren Kollektoren je über eine Hälfte einer mit einer Mittelabzweigung versehenen Wicklung Li, L₂ eines Transformators T mit der anderen Klemme der Gleichstromquelle B verbunden sind. Der Transformator T enthält weiter eine mit einer Mittelabzweigung versehene Rückkopplungswicklung L3, La, deren Enden je mit der Basis eines der beiden Transistoren verbunden sind. Die Mittelabzweigung dieser Rückkopplungswicklung ist mit dem Knotenpunkt zweier in Reihe liegender Stell widerstände R] und R₂ verbunden, von denen der Widerstand R\ an die mit den Emittern der Transistoren ζ>ι und Qi verbundene Klemme der Gleichstromquelle B angeschlossen ist und der Widerstand /?2 über einen weiteren Stellwiderstar.J A3 mit der anderen Klemme der Gleichstromquelle B verbunden ist.

Zwischen dem Knotenpunkt der Emitter der Transistoren Qi und Qi einerseits und der Mittelabzweigung der Transformatorwicklung Li, Li andererseits ist ein Kondensator C\ zum Glätten der Speisespannung des Oszillators angeordnet, während dem Stellwiderstand R2 ein Kondensator C₂ parallelgeschaltet ist, der nach Anlassen des Oszillators bis zum Widerstand Ri auftretenden Einstellspannung aufgeladen wird.

Der Transformator T ist weiter mit einer aus zwei gleichen Teilen L₅ und L₆ bestehenden Hilfswicklungen versehen, deren einer Teil L₅ mit der einen Hälfte L3 und deren anderer Teil Lt, mit der anderen Hälfte La der Rückkopplungswicklung in Reihe geschaltet sind. Die freien Enden der beiden Teile Ls und L₆ der Hilfswicklung sind je über eine Diode D\ bzw. D₂ miteinander und über wenigstens eine weitere Diode Di mit dem Kollektor eines Regeltransistors Qs verbunden, dessen Basis an den Knotenpunkten der Widerstände R₂ und R₃ angeschlossen ist und dessen Emitter über einen festen Widerstand Ra und einen einstellbaren Widerstand R5 mit dem unmittelbar an die Gleichstromquelle B angeschlossenen Knotenpunkt der Emitter und Transistoren <?i und Qi verbunden ist.

Zwischen dem Knotenpunkt der Widerstände Ri und R₃ einerseits und dem Knotenpunkt der Emitter der Transistoren Q\ und Q₂ andererseits ist weiter noch eine Reihenschaltung einiger Dioden Da, D₅ und L\ angeordnet, die zum Stabilisieren der Einstellspannungen der Transistoren Q_u Qi und Q₃ dient. Die Diode D₃ dient zum Ausgleich des Einflusses der Temperaturabhängigkeit der Dioden D₄, D₅ und D₆ auf den Regelkreis mit dem Transistor Q₃.

Der Transformator Γ enthält weiter eine Ausgangswicklung Lj, die mit einem in bekannter Weise aus einer Kaskadenschaltung von Kondensatoren und Dioden zusammengesetzten Spannungsvervielfacher VM verbunden ist, an den eine aus drei Stufen 1,2 und 3 bestehende Bildverstärkungsvorrichtung BV eines beliebigen, an sich bekannten Typs angeschlossen ist.

Wenn die Fotokathode am Eingang der Bildverstärkungsvorrichtung ßVbei der beschriebenen Schaltung nicht belichtet wird, wird diese Vorrichtung keinen Stron aus der Kaskadenschaltung VM aufnehmen und wird der Oszillator dieser Kaskadenschaltung keinen Strom liefern. In dieser Betriebslage wird die über die in Reihe geschalteten Wicklungen L₃- Lb des Transformators T erzeugte Wechselspannung einen maximalen Wert haben. Wenn die Bildverstärkungsvorrichtung BV durch Belichtung des Fotokathode am Eingang damit anfängt Strom aus der Kaskadenschaltung VM aufzunehmen wird die über die Wicklung Li, L₂ erzeugte Wechselspannung und dadurch auch die Wechselspannung an den Wicklungen L₃-L₁, des Transformators infolge der dadurch verursachten Vergrößerung der Belastung des Oszillators abnehmen.

Der durch die Widerstände R₁, R₂ und R₃ gebildete Spannungsteiler einerseits und die auf dem Transformator angeordnete Hilfswicklung L₅, L₄, andererseits sind nun so dimensioniert, daß die im Betrieb an den Wicklungen L₃-L₆ auftretende Wechselspannung über einen für die Anwendung der Bildverstärkungsvorrichtung erforderlichen Bereich von Belichtungsstärken am Eingang eine Amplitude besitzt, die höher ist als der durch den Spannungsteiler bestimmte Art der Basisspannung des Transistors Q₃. Hierdurch wird der Transistor Q₃ während der Teile der Perioden der an den Wicklungen L₃-Lf, auftretenden und über die Dioden D], Di und D₃ dessen Kollektor zugeführten Wechselspannung, in denen diese die Basisspannung dieses Transistors überschreitet, leitend werden und wird in Abhängigkeit von der Größe dieser Wechselspannung ein größerer oder " kleinerer Teil des über die Wicklung L3, Lt den Transistoren Q] und Q₂ zugeführten Basisgleichstroms über den Transistor Q₃ abgeleitet werden. Der Transistor Q₃ ist durch in seinem Emitterkreis angeordnete Widerstände Ra und R₅ als Stromquelle geschaltet und wird also im Leitzustand einen konstanten Kollektor-Emitter-Strom führen. Hierdurch wird über den Regelbereich, in dem die an den Wicklungen L₃- U auftretende Wechselspannung in bezug auf die Basisspannung dieses Transistors groß ist, der zusätzliche Basisgleichstrom, der bei Abnahme dieser Wechselspannung den Transistor Q\ und Qi zugeführt wird, annähernd linear zu der Abnahme der Amplitude dieser Wechselspannung zunehmen. Da die durch den Oszillator abgegebene Leistung direkt proportional zu der Zunahme des Basisgleichstroms der Transistoren Q\ und Q₂ zunimmt, wird die bei zunehmender Belichtungsstärke am Eingang der Bildverstärkungsvorrichtung BV auf diese Vorrichtung gegebene Leistung und dadurch auch die Helligkeit des Bilds auf dem Anodenschirm am Ausgang dieser Vorrichtung über den durch den Regelkreis mit dem Transistor Q₃ bestimmten Regelbereich konstant bleiben.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel kann auch bei einer Hochspannungsgeneratorschaltung angewendet werden, die mit einem nicht in Gegentakt geschalteten Transistoroszillator versehen ist, wobei dann die Hilfswicklung als eine mit der Rückkopplungswicklung in Reihe geschaltete, einteilige Wicklung ausgebildet werden kann. Weiter kann die Schaltung statt mit npn-Transistoren gemäß der Zeichnung auch mit pnp-Transistoren versehen werden, wobei dann sowohl die Speisequelle wie die Dioden umgepolt werden müssen. Weiter können statt Transistoren auch andere aktive Elemente, wie Elektronenröhren oder Feldeffekttransistoren verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hochspannungsgeneratorschaltung für insbesondere eine Bildverstärkungsvorrichtung, bestehend aus einem Transistoroszillator mit einem mit einer Rückkopplungswicklung (Li, Lt) versehenen Transformator (T), einem an diesen Transformator (T) angeschlossenen Spannungsvervielfacher (VM) und einem Kreis zur Regelung der durch diese Schaltung abgegebenen Leistung in Abhängigkeit von deren Belastung, wobei dieser Kreis wenigstens eine auf dem Transformator (T) angeordnete Hilfswicklung (Ls, Lb) aufweist, die galvanisch mit der Rückkopplungswicklung (Ly, L₄) verbunden ist und einen auf den Basisstrom des Transistoroszülators einwirkenden Regeltransistor (Qz) enthält, dessen Emitter-Kollektorstrecke über wenigstens eine Diode (Du D₂, D₃) mit der Hilfswicklung (L₅, Le) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklung (L^, Lb) mit der Rückkopplungswicklung (Lz, L₄) gleichsinnig gewickelt und in Reihe geschaltet ist, und daß der Regeltransistor (Qi) als Stromquelle im Leitzustand dem Transistoroszillator einen konstanten Basisstromanteil entzieht.

2. Schaltung nach Anspruch 1, versehen mit einem Gegentaktoszillator mit zwei Transistoren, deren Basiselektroden je mit einem Ende der mit einer Mittelabzweigung versehenen Rückkopplungswicklung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklung aus zwei gleichen Teilen (L₅, Lb) zusammengesetzt ist, die je mit einer der Hälften der Rückkopplungswicklung (L], L4) in Reihe geschaltet sind und deren freie Enden je über wenigstens eine Diode (D\, D2) mit dem Kollektor des Regeltransistors (Qz) verbunden sind.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektor-Emitterstrecke des Regeltransistors (Qz) über mehrere Dioden (D\ — Di, D2— Dz) mit der Hilfswicklung (L₅, L^) verbunden ist.