DE2642873A1

DE2642873A1 - Hochspannungs-wechselstrom- bzw. wechselspannungs-versorgungsschaltung mit automatisch veraenderlichem gleichstrom als vorstrom

Info

Publication number: DE2642873A1
Application number: DE19762642873
Authority: DE
Inventors: Halsey P Quinn; Nicholas M Soures
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1975-09-26
Filing date: 1976-09-23
Publication date: 1977-03-31
Also published as: FR2326073B3; FR2326073A1; US4042874A; IT1072566B; JPS5242219A; NL7609643A

Description

Hochspannungs-Wechsel strom- bzw. Wechsel spannungs-Ver sorgungsschaltung mit automatisch veränderlichem Gleichstrom

als Vorstrom

Die Erfindung betrifft Versorgungsschaltungen oder Netzteile und insbesondere Netzteile für Corotrons, die zur Verwendung in Kopier- und Vervielfältigungsgeräten bestimmt sind.

Ein übliches Kopier- oder Vervielfältigungsgerät besitzt eine aus einem teilweise leitenden Material bestehende photoempfindliche Oberfläche, die auf einer sich drehenden Trommel ausgebildet ist. Die Trommeloberfläche wird üblicherweise auf eine bestimmte Gleichspannung aufgeladen und dann lässt man Licht von einem Original, einer Vorlage, d. h. von einer Druckseite oder einer Schreibmaschinenseite auf die Trommel auffallen, wodurch die den weissen Flächen und Bereichen auf dem Papier entsprechenden Bereiche auf der Trommel entladen werden. Wenn sich die Trommel kontinuierlich dreht, gelangt die Trommeloberfläche durch diese Drehung an eine Stelle, wo Toner auf die Trommel aufgestaubt oder aufgebracht wird. Der Toner haftet- nur

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TELEFON (OSO) 22 28 62

TELEX 05-SS 380

TELEQRAMME MONAPAT TELEKOPIERER

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an den Stellen auf der Trommel an, die geladen sind, so dass sich ein Schwarz-Weiss-Bild auf der !Trommel bildet. Schliesslich wird dieses Bild elektrostatisch von der Trommel auf ein Blatt Papier übertragen und auf diesem Blatt Papier mit einem EinschmelzVorgang eingeschmolzen.

Um diesen letztgenannten Vorgang durchzuführen, sind verschiedene Corotrons erforderlich. Ein Corotron ist ein Draht, der sich in axialer Richtung über die Länge der Trommel hinweg erstreckt. Der Draht befindet sich ausserhalb der Trommel und ist auf einer Seite von der teilweise leitenden Trommeloberfläche und an den anderen drei Seiten von einem Kanal umgeben. Eine Wechselspannung, die üblicherweise grosser als 3000 Volt ist, wird an den Draht angelegt, so dass sich zwischen dem Draht und dem Kanal eine Koronaentladung entwickelt. Durch dieses alternierende Koronaentladungsfeld wird die teilweise leitende Trommeloberfläche auf nominal Null Volt entladen. Diese Ausbildung des,' Corotrons wird zur Entladung der teilweise leitenden Trommeloberfläche verwendet, bevor der überschüssige Toner von der Trommel entfernt wird, nachdem das Bild auf das Papier übertragen worden ist.

Eine andere Ausbildung und Vielfalt von Corotrons wird dazu verwendet, die teilweise leitende Trommeloberfläche vor dem Belichten des Bildes der Papier-Hartkopie (paper hard copy) auf die Trommel mit üblicherweise 700 oder 800 Volt Gleichspannung aufzuladen.

Da jedes Corotron eine unterschiedliche Gleichspannungs- bzw. Gleichstrom-Komponente erfordert, muss jedes Corotron üblicherweise seine eigene Versorgungsschaltung bzw. einen eigenen Netzteil besitzen. Diese Netzteile besitzen üblicherweise eine Wechselspannungsquelle, die normalerweise das Netz ist, wobei . die Netzspannung üblicherweise auf einige 1000 Volt hoch transformiert wird, um diese Spannung dann dem Corotron in-Reihe mit einer regulierten und einstellbaren Gleichstrom-Versorgungs-Schaltung für die Bereitstellung des Gleichstromes als Vorstrom anzulegen.

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Schwierigkeiten bei diesen Netzteilen und Tersorgungsschaltungen treten auf Grund der hohen Kosten und der relativ geringen Zuverlässigkeit auf, da zwei getrennte Netzteile oder Versorgungsschaltungen verwendet werden müssen, die beide Regulier-, Stabilisier- und Einstellstufen hochspannungsseitig enthalten. Darüberhinaus sind diese Netzteile oder Versorgungsschaltungen relativ teuer, da eine getrennte Gleichstrom- bzw. Gleichspannung-Versorgungsschaltung und eine Wechselstrom- bzw. Weehselspannungs-Versorgungsschaltung vorhanden sein muss und diese Netzteile hochspannungsseitig eine grosse Zahl von Schaltungsteilen aufweisen.

Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, dass das Corotron selbst ein Gleichrichter ist. Oder genauer ausgeführt, entsteht eine Koronaentladung und damit eine Leitung, wenn der Corotrondraht mit einer augenblicklichen Spannung von -3000 Volt beaufschlagt wird, während eine Koronaentladung und eine Leitung so lange nicht auftritt, bis der mittlere Draht etwa 3200 Volt Augenblicks spannung in positiver Richtung aufweist. Dies ist damit zu erklären, dass die Elektronen leichter aus einer scharfen Oberfläche als aus einer flachen Oberfläche austreten.

Auf Grund dieser durch das Corotron bewirkten Gleichrichtung und des sich ergebenden Netz -Gleichstroms als Vorstrom oder der sich ergebenden Netz-Gleichspannung als Vorspannung auf dem Corotrondraht, wenn hohe Wechselspannungen angelegt werden, muss eine Gleichstrom- bzw. Gleichspnnnungs-Reihen-Versorgung

in einem Corotron-Netzteil auch dann vorgesehen werden, wenn eine Netz. -Gleichspannung als Vorspannung bzw. ein Netz-Gleichstrom als Vor strom mit dem Wert Null für eine gute Betriebsweise des Corotrons erforderlich ist. Ein Corotron-Netzteil .muss daher auch dann eine einstellbare Gleichstrom- bzw. Gleichspannungs-Reihen-Energieversorgung bzw.. -VersorgungsSchaltung haben, wenn eine Vorspannung mit dem Wert Null erforderlich ist.

Eine weitere Schwierigkeit tritt beim Betrieb eines Kopierer-Corotrons auf, da sich die erforderliche Stärke des Gleichstromes

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als Vorstrom in Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit, dem Luftdruck und der Papierdicke auch dann ändern kann, wenn der Wechselstrom konstant bleiben muss. In diesem 3?alle muss der Wechselstrom einstellbar und über einen geschlossenen Regelkreis regel- bzw. regulierbar sein, während sich die Erzeugerschaltung für den Gleichstrom als Wechselstrom bzw. für die Gleichspannung als Wechselspannung entsprechend den Arbeitsbedingungen ändern muss.

Im Zusammenhang mit Kopiergeräten ist daher das Bedürfnis nach einer Corotron-Versorgungsschaltung gross, die gleichzeitig hoehspannungsseitig einen regulierten bzw. stabilisierten und einstellbaren Wechselstrom und einen Gleichstrom bereitstellen. Es wäre wünschenswert, dass diese beiden Netzteile oder Versorgungsschaltungen in einer einzigen Schaltung integriert werden können und es könnten Kosten eingespart und die Zuverlässigkeit erhöht werden, wenn die Einstellung, Stabilisierung und Regelung dieser Spannungen niederspannungsseitig durchgeführt werden können.

Erfindungsgemäss wird das Corotron selbst als Gleichrichter schaltung verwendet, um entweder eine positive oder eine negative Gleichspannung zu erzeugen. Dies wird dadurch bewirkt, dass eine Rechteckschwingung anstatt einer sinusförmigen Schwingung verwendet wird, um den hochspannungsseitigen Wechselstrom zu erzeugen, und dadurch, dass das Tastverhältnis - auch als duty cycle bezeichnet - derselben Rechteckschwingung eingestellt wird, um einen veränderlichen Gleichstrom zu erzeugen, der sich in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen automatisch über den nominalen eingestellten Wert oder unter den nominalen eingestellten Wert verändert. .

Dies ist auf Grund der nachfolgenden Eigenschaften und Charakteristiken der Transformatoren und allgemein der Corotrons möglich.

Was einen Transformator betrifft, so ist es allgemein richtig, dass dann, wenn kein Anschluss einer Transformator-Sekundärwicklung an Masse liegt, die mittlere Spannung am anderen An-

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Schluss der Sekundürwicklung Hull ist; d. h., die Summe aller augenblicklichen positiven und negativen Gegenspannungen wird nahezu Hull. Im üblichen ialle wird der Primärwicklung eines Transformators eine Sinusschwingung oder eine Rechteckschwingung mit quadratischem Schwingungsverlauf angelegt und an der Sekundärwicklung tritt dann die positive und negative Spannung mit der identischen Schwingungsform auf. Wenn der Mittelwert identisch gleich Null Volt sein muss, dann ist klar, dass die Spannung mit der Polarität, die während eines kürzeren Zeitraumes an der Sekundärwicklung erzeugt wird, einen höheren Wert aufweisen muss. Wenn die Ausgangsspannung der Sekundärwicklung beispielsweise während eines kürzeren Zeitraumes positiv und während eines längeren Zeitraumes negativ ist, dann ist die maximale augenblickliche positive Spannung grosser als die maximale augenblickliche negative Spannung.

Wenn am Mitteldraht eines Corotrons diese unsymmetrische Rechteckschwingung anliegt, so leitet das Corotron in beiden Richtungen, es leitet Jedoch stärker, wenn die positive Spannung an den Draht angelegt wird, da die positive Spannung grosser ist, und der Koronaentladungsstrom steigt schneller als die Spannung an. Daher bleibt ein Netζ-Gleichstrom als Yorstrom in positiver Richtung bestehen. Wie jedoch bereits früher erwähnt wurde, tritt auch eine negative Vorspannung bzw. ein negativer Vorstrom am Corotron auf, da das Corotron stärker leitet, wenn der Mitteldraht negativ ist und wenn die Schaltung in der richtigen Weise eingestellt ist, heben sich diese beiden positiven und negativen Vorspannungen bzw. diese beiden positiven und negativen Vorströme auf.

Wenn der Grad der Unsymmetrie einstellbar ist, kann der Gleichstrom als Vorstrom oder die Gleichspannung als Vorspannung von einen positiven in einen negativen Wert verändert werden, so dass der anfängliche Vorsprung oder die anfängliche Vorspannung des Corotrons entweder genau ausgeglichen wird, oder eine positive oder negative Vorspannung bzw. ein positiver oder negativer Vor-

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strom geschaffen wird, die bzw. der bei einer bestimmten Verwendung des Corotrons im Papiergerät erforderlich ist.

Darüberhinaus hat sich, bei Untersuchungen herausgestellt, dass dann, wenn der Wechselstrom einstellbar und reguliert ist, und wenn das Tastverhältnis der Rechteckwelle so eingestellt ist, dass der richtige nominale Gleichstrom erzeugt wird, jedoch, nicht mittels eines geschlossenen Regelkreises geregelt wird, die natürlichen, durch Umgebungsbedingungen verursachten Schwankungen und die Papierdicke, die Eigenschaften und Möglichkeiten des Kopierens verbessern, um unter diesen sich, ändernden schwankenden Zuständen und Bedingungen gut und richtig zu arbeiten.

Ein Vorteil dieser Schaltung besteht darin, dass ein einziges Netzteil bzw. eine einzige Versorgungsschaltung sowohl für das Corotron erforderliche: Wechselströme als auch Gleichströme bereitstellt, so dass die Herstellungskosten des Netzteiles geringer sind. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Schaltung ist, wie nachfolgend noch beschrieben werden wird, darin zu sehen, dass alle Regulierungen, Einstellungen und Stabilisierungen nxederspannungsseitig durchgeführt werden, so dass auf diese Weise sowohl die Zuverlässigkeit der Schaltung erhöht als auch die Herstellungskosten gesenkt werden können. Schliesslich kann diese Schaltung vorteilhaft in einem Corotron für ein Kopiergerät oder ein Vervielfältigungsgerät verwendet werden, bei dem die nominalen Schwankungen und Änderungen des Gleichstromes genau so sind, wie dies für eine richtige, gute Betriebsweise erforderlich ist.

Die erfindungsgemässe Schaltung zur ständigen Erzeugung eines regulierten hochspannungsseitigen Wechselstroms und zum automatischen Verändern eines Gleichstromes an einer Ausgangsleitung führt alle Einstellungen, Regelungen und Regulierungen im niederspannungsseitigen Teil der Schaltung durch. Die erfindungsgemässe Versorgungsschaltung ist insbesondere als Netzteil oder Versorgungsschaltung für Corotrons bei Kopier- und Vervielfältigungsgeräten vorteilhaft. Die Grundschwingung ist eine Rechteckschwin-

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gung, die verstärkt und geregelt bzw. reguliert wird und als Eingangs-Uechs el strom- oder Eingangs-Wechselspannung einem Corotron zugeleitet wird. Das Corotron selbst dient als Gleichrichter für den Gleichstrom als Vorstrom. Während der normale Gleichstrom als Vorstrom bzw. die normale Gleichspannung als Vorspannung durch Einstellen oder Verstellen des Tastverhältnisses der Rechteckschwingung auf einem festen Vert gehalten wird, ändert sich der tatsächliche Gleichstrom als Vorstrom in Abhängigkeit der Ümgebungsbedingungen und der Papierdicke, was für die richtige, optimale Arbeitsweise bei Corotrons für Kopier- und Vervielfältigungsgeräte wünschenswert ist. Das eingestellte bzw. verstellte Tastverhältnis der Rechteckschwingung legt den nominalen Gleichstrom als Vorstrom fest. Dies ist deshalb der Fall, weil der Teil der Corotron-Eingangsschwingung, der ,die kürzere Zeitdauer aufweist, die grössere Amplitude haben muss und der Strom im Corotron mit der Spannung: ansteigt.

Die erfindungsgemässe Versorgungsschaltung bzw. das erfindungsgemässe Netzteil wird im Zusammenhang mit,- einem Corotron in einem Kopier- oder Vervielfältigungsgerät beschrieben. Diese Anwendung ist eine von vielen möglichen Anwendungsformen der erfindungsgemässen Versorgungsschaltung. Die erfindungsgemässe Versorgungsschaltung kann vorteilhaft auch in allen Einrichtungen, Geräten und Ausrüstungen verwendet werden, wo eine gleichrichtende Last hochspannungsseitig einen Wechselstrom und einen Gleichstrom als Vorstrom erfordert, und zwar auf Grund der zuvor beschriebenen grösseren Zuverlässigkeit und der geringeren Kosten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte, schematische Darstellung der Versorgungsschaltung,

Fig. 2 die zeitlichen Beziehungen der verschiedenen Schwingungsformen zueinander und

Fig. 3 eine ins einzelne gehende Darstellung der Versorgungsschaltung.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein nicht symmetrischer Rechteckschwingungs-Generator vorgesehen, der der Primärwicklung eines Hochspannungsforiner-Transformators Strom bereitstellt. Die Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators ist mit einem Corotron oder einer anderen nicht^linearen Wechselstromlast verbunden. Die erfindungsgemässe Ausführungsform wird anhand der in Fig. 1 schematisch dargestellten Schaltungsanordnung und den in Fig. 2 idealisiert dargestellten Schwingungsformen erläutert.

Ein Operationsverstärker 2 erzeugt die nicht symmetrische Rechteckschwingung - in der nachfolgend beschriebenen Weise.

Der Schaltungspunkt 6 ist der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 2.und der Schaltungspunkt 8 ist der nicht invertierende Eingang dieses Operationsverstärkers 2. Der Ausgang des Operationsverstärkers liegt am Schaltungspunkt 4. Wenn die Spannung am invertierenden Eingang 6 zu einem Zeitpunkt TO gegenüber der Spannung am nicht invertierenden Eingang 8 negativ ist, so tritt am Ausgang 4 eine Spannung mit grösstem positiven Wert auf. Diese Spannung gelangt über die Spannungsteiler-Widerstände 14 und 16 sofort zum Schaltungspunkt 8, während diese Spannung mit einer Zeitverzögerung an den Schaltungspunkt 6 übertragen wird, weil der Widerstand 12 und der Kondensator 10 eine Zeitkonstante besitzen. Die Spannung am Schaltungspunkt 6 baut sich auf Grund der Zeitkonstante langsam auf, bis sie positiver wird als die Spannung am Schaltungspunkt 8, so dass dann der Operationsverstärker 2 umgeschaltet wird und am Schaltungspunkt 4 eine negative Spannung auftritt. Auch hier gelangt die negative Spannung auf Grund der Zeitkonstante, die durch einen Widerstand und einen Kondensator gebildet wird, nicht sofort zum Schaltungspunkt 6.

Mit dem Einstellwiderstand 46 können die Umkehrpunkte bei den in Fig. 2 dargestellten Schwingungsformen an den Schaltungspunkten 4, 6 und 8 eingestellt werden. Wenn der Schaltpunkt beispielsweise auf eine positive Spannung eingestellt ist und angenommen, dass sich die Ausgangs spannung des Operationsverstärkers 2 zwischen

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einem identischen positiven und negativen Gleichspannungswert ändert, so lässt sich feststellen, dass sich der Kondensator -10 auf Grund einer kleineren Pifferenzspannung in-·positiver Richtung .schneller auflädt als in negativer Richtung. Dies führt zu den in Fig. 2 dargestellten Schwingungsformen, wobei die Spannung am Ausgang 4 des Operationsverstärkers 2 einen längeren Zeitraum negativ als positiv wäre.

Die sich ergebende Rechteckschwingung wird im Operationsverstärker 20 verstärkt, zum Operationsverstärker 22 invertiert und gelangt zu einem aus den Transistoren 24- und 26 bestehenden Niederfrequenz- bzw. Ton-Gegentaktverstärker. Diese Gegentaktverstärker dienen als Treiberstufe für die mit einem Hittelabfriff versehene Transformator-Primärwicklung 28 und die Ausgangsspannung der Sekundärwicklung 30 gelangt zum Corotron-Draht 32. Eine Schwingungsform, die der in Fig. 2 dargestellten Schwingungsform am Schaltungspunkt 4 entspricht, gelangt mit einer Wechselspannung von etwa 4000 Volt an das Corotron. Auf Grund der Unsymmetrie dieser Schwingungsform und auf Grund der'Tatsache, dass am Ausgang der Transformator-Sekundärwicklung ein Mittelwert Null auftritt, übersteigt die positive, am Corotrondraht anliegende, momentane Spannung die an den Corotrondraht angelegte negative Spannung jedoch um einen signifikanten Betrag. Das momentane Auftreten von mehr als 3000 Volt negativer Spannung oder 32OO Volt positiver Spannung am Corotrondraht im Vergleich zum Corotronkanal 34, der auf Massepotential gehalten wird, führt zu einer Koronaentladung zwischen dem Draht 32 und dem Kanal 34, was sich auf die teilweise leitende Trommeloberfläche auswirkt. Wie zuvor bereits beschrieben wurde, besitzt das Corotron eine Gleichrichterwirkung, wodurch eine Gleichspannung als Vorspannung im Corotron erzeugt wird. Die in Fig. 2 dargestellten Schwingungsformen ergeben eine erhöhte Leitfähigkeit, wenn der Corotrondraht bei Kompensierung der normalen, normalerweise im Corotron anzutreffenden negativen Stromgrösse positiv wird. Daraus ergibt sich, dass durch Einstellen des Widerstandes 46 der gesamte Vorstrom auf Null oder irgendeinem positiven oder negativen Wert gehalten werden kann.

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Der untere Anschluss der Transformator-Sekundärwicklung 30 ist über einen Abfühlwiderstand 38 mit Masse verbunden. Die Spannung des Abfühlwiderstandes 38 ist ein Hinweis auf den in der Schaltung fliessenden Wechselstrom. Diese Spannung wird mit der vom einstellbaren Widerstand 18 an dem Operationsverstärker 42 bereitgestellten Bezugswert verglichen. Die sich ergebende KorrektUrspannung gelangt zum Transistor 44, der die Gleichspannung über den Mittelabgriff der Transformator-Primärwicklung 28 dem aus den Transistoren 24 und 26 bestehenden Niederfrequenzverstärker zuleitet, so dass dadurch der Wechselstromwert geregelt wird.

In Pig. 3 ist eine im einzelnen dargestellte Schaltung des Netzteiles dargestellt. Der Operationsverstärker 102 erzeugt die Rechteck-Grundschwingungsform. Diesem Operationsverstärker werden an den Versorgungseingängen 104 und 106 eine nominale +12 Volt- und eine nominale -12 Volt-Spannung zugeführt. Der Operationsverstärker 102 besitzt einen invertierenden Eingang 108, einen nicht invertierenden Eingang 1-10 und einen Ausgang 112.. Der aus dem Kondensator 114· und dem Widerstand- 226 bestehende RC-Kreis . legt das Tastverhältnis- auch duty cycle genannt der Rechteckschwingung zusammen mit den. Widerständen 118 und fest. Der gemeinsame Verbindungspunkt zwischen den Widerständen -•118 und 120 ist mit dem nicht invertierenden Eingang des Opera- tionsverstärkers 102 verbunden und erhält auch eine Gleichspannung als Ein steilspannung zugeleitet, wie dies nachfolgend noch beschrieben werden wird. Diese ' Einstell-spannung kann über oder unter einen Spannungswert ITuIl ansteigen oder abfallen und bestimmt den Schaltpunkt des Operationsverstärkers.

Da die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers zwischen +12 Volt und -12 Volt wechselt, ist es klar, dass dann, wenn das Ausgangssignal einen Spannungswert mit -12 Volt aufweist und der invertierende Eingang 108 mit einer positiven Spannung beaufschlagt wird, eine grössere Spannung über den Widerstand 116 auftritt, als wenn der Schaltpunkt negativ ist. Bei einem negativen Schaltpunkt ist der durch den Widerstand 116 fliessende Strom für eine negative Ausgangs spannung kleiner und für eine positive Ausgangsspannung grosser. Auf Grund dieses kleineren

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Stromes bei negativer Ausgangsspannung und auf Grund des grösseren Stromes bei positiver Ausgangsspannung würde die positive Ausgangsspannung am Schaltungspunkt 112 während einerkürzeren Zeitdauer als die negative Aus gangs spannung auftreten. Die am nicht invertierenden Eingang 110 angelegte Einsteilspannung bestimmt im Zusammenhang mit den Spannungsteiler-Widerständen 118 und 120 das Tastverhältnis der Recht eck schwingung dadurch, dass der Prozentsatz der Gesamtzeit festgelegt wird, während der der Operationsverstärker sich im Gegensatz zu dem Zeitpunkt, während der Operationsverstärker im negativen Schaltungszustand ist, sich im positiven Schaltungszustand befindet.

Die am Schaltungspunkt 112 auftretende Aus gangs spannung gelangt zum Operationsverstärker 122, der zusammen mit den Widerständen 124 und 126 einen einfachen Inverter bildet. Das Rechteckschwingungs-Ausgangssignal wird dann über den Widerstand 128 129 einem typischen Gegentakt-lTiederfrequenzverstärker zugeleitet, der Dioden 130 und 132, Transistoren 134, 136, 138 und 140, Widerstände 142, 144, 146 und 148 sowie einen .Kondensator 150 umfasst. ' Dieser Niederfrequenzverstärker dient als Treiberstufe für die ..;._ mit einem Mittelabgriff versehene Transformator-Primärwicklung 152, an deren Mittelangriff eine positive Gleichspannung anliegt. Die nicht symmetrische Rechteck schwingung tritt an der Sekundärwicklung 154 auf und gelangt über den Widerstand 156 zum Corotrondraht 158.

Die ursprüngliche Symmetrie der Rechteckschwingung kann durch den veränderlichen Widerstand 174 verstellt oder eingestellt werden, der mit der positiven und negativen Spannungsquelle über die Widerstände 176 und 178 verbunden ist. Diese Einstell- bzw. Verstellspannung gelangt über den Widerstand 180 an den Operationsverstärker-Eingang 110, verändert dadurch den Schaltpunkt des Operationsverstärkers 102 und damit auch das Tastenverhältnis, wie dies zuvor beschrieben worden war.

Die am unteren Anschluss der Transformator-Sekundärwicklung 154 liegende Rückführ leitung ist über den Ab fühlwiderst and 16Q mit

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Masse verbunden. Am Ab fühl wider st and 160 tritt eine Spannung auf, die, nach Filterung durch den Widerstand 162 und den Kondensator 164, eine Anzeige oder eine Entsprechung des wechselstrommässigen Vorstromes bietet. Diese Spannung gelangt zum Operationsverstärker 166. Der andere Eingang des Operationsverstäekrs 166 ist über einen Widerstand 172 mit einem veränderlichen Widerstand 17^ verbunden, der seinerseits über Widerstände 176 und 178 mit den positiven bzw. negativen Anschluss einer Spannungsquelle verbunden ist. Die am Widerstand 174- auftretende Spannung, und dadurch auch die Eingangs spannung des Operationsverstärkers 166, kann sowohl in positiver als auch in negativer Eichtung verändert und daher auf irgendeine Spannung eingestellt werden. Die am Abfühlwiderstand 160 abgegriffene Spannung gelangt zum anderen Eingang des Operationsverstärkers 166 und wird mit dieser Bezugsspannung verglichen. Eine Korrektur spannung gelangt über den Widerstand 180 zum Eingang 110 des Operationsverstärkers 102. Wie bereits zuvor erläutert wurde, ändert diese KorrektUrspannung die Symmetrie und letztlich den Betrag und die Eichtung des gleichstrommässigen Vor stromes im Corotron 158. Es liegt also ein geschlossener Rückkoppelkreis bzw. ein Regelsystem vor, mit dem die Symmetrie der Recht eck schwingung verändert wird, um die Grosse des gleichstrommässigen Vorstromes entsprechend einer gewählten Einstellung, zu regulieren bzw. einzuregeln.

Weil Schwankungen und Änderungen der Symmetrie die Amplitude der am Corotron anliegenden Wechselspannung beeinflussen können, ist eine getrennte Wechselspannungs-Regulierschaltung vorgesehen. In diesem Fall gelangt die nicht gefilterte Spannung vom Abfühlwiderstand 160 über den Kondensator 182 und den Widerstand 184 zu den in Reihe geschalteten Zenerdioden 186 und 188, deren Kathoden miteinander verbunden sind. Diese Zenerdioden stellen eine Sicherung dar, um zu verhindern, dass Stör- oder Eauschsignale mit grosser Amplitude die übrige Regulier- bzw. Stabilisierschaltung zerstören können. .

Das aus den Dioden 190- und 192, den Transistoren 194 und 196, den Widerständen 198 und 200 und dem Kondensator 202 bestehende

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Netzwerk bildet eine Schaltungsstufe, um das Ausgangssignal vom Abfühlwiderstand während Zeiträumen auf Masse zu klemmen, in denen dieses Ausgangssignal sich ändert, und während der Zeiträume nicht an Masse zu klemmen, wenn das Ausgangssignal des Abfühlwiderstandes stabil ist. Dadurch ergibt sich, wie in Fig. 2 dargestellt ist, ein Eingangssignal, das über eine aus dem Kondensator 202 und dem Widerstand 200 bestehende Differenz!erstufe zum Ausgang 112 des Operationsverstärkers 102 des Rechteckschwingungs-Generators gelangt. Das Ausgangssignal dieser Differenzierstufe ist für ansteigende Schwingungsflankenpositiv, für abfallende Schwingungsflanken negativ und für stabile, d.h. sich nicht ändernde Schwingungszustände Hull. Wenn die Schwingungsform dagegen negativ ist, ist in entsprechender Weise der Transistor 196 leitend und klemmt den Schaltungspunkt 206an Masse. Nur dann, wenn das Ausgangssignal des Rechteckschwingungs-Generators sich in einem stabilen positiven oder negativen Zustand befindet, ist das Ausgangssignal der Differenzierstufe Null, so daß weder der Transistor 194 noch der Transistor 196 leiten kann und daher kann die Rechteckschwingung, die einen maximalen positiven oder negativen Spannungswert aufweist, über den Widerstand 104 sowohl zum Operationsverstärker 207 als auch zum Operationsverstärker 208 gelangen. Diese Schwingungsformen sind in Fig. 2 dargestellt.

Der Operationsverstärker 207 liegt als nicht invertierender Verstärker und der Operationsverstärker 208 als invertierender Verstärker vor. In Verbindung mit den Dioden 210 und 212 weist das am Widerstand 214 auftretende Ausgangssignal eine negative Amplitude auf. Diese Ausgangsspannung wird mittels des auf dem Widerstand 214- und dem Kondensator 216 bestehenden RC-Kreises gemittelt und dem Operationsverstärker 218 zugeleitet, der als Verstärker ausgebildet ist. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 218 gelangt dann an die Transistoren 220 und 222, um den durch den Transistor 224 fließenden Strom entweder zu vergrößern oder zu verringern. Der einstellbare Widerstand 217 dient dazu, die We chs el Spannungsrückkopplung zu verändern.

Über den Transistor 224 steht der Mittelabgriff der Primärwicklung des Hochspannungs-Transformators 152 mit der Gleichspannungs-

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quelle für die Hochspannung in Verbindung. Diese Hochspannungsquelle besteht aus einem Zweiwege-Halbleiterverstärker mit einer Transformator-Sekundärwicklung 226 und vier' Dioden 228 bis 234-» der als Gratz-Schaltung ausgebildet ist.Ein Kondensator 236 filtiert die Gleichspannung am Ausgang.

Der Leistungstransistor 224- lässt mehr oder weniger dieses Gleichstromes durch den Widerstand 238 zum Mittelabgriff der Primärwicklung des Wechselstrom-Transformators durch, der seinerseits den Transistoren 138 und 140 des Gegentakt-lTiederfrequenzverstärkers eine höhere Leistung zuleitet, so dass am Punkt 158 und damit am Corotron eine höhere Wechselspannung auftritt. Auf diese Weise wird die als Wechselspannung vorliegende Hochspannung auch in dieser Versorgungsquelle eingestellt, reguliert bzw. stabilisiert.

Eine zweite Gra&z-Schaltung als Gleichrichter mit der Transformator-Sekundärwicklung 240, den Dioden .24-4- bis 250 und den Kondensatoren 252 und 254- bildet eine Spannungsquelle für die Bereitstellung von_: sowohl positiver als auch negativer Gleichspannung an den einstellbaren Widerstand 174-, der in der Symmetrie-Kegulier- bzw. Stabilisierstufe verwendet wird.

Durch die in Fig·. 3 dargestellte Schaltungsanordnung, wird das " ' " erfindungsgemässe Ziel erreicht, es wird nämlich " ein einziges Netzteil bzw. eine einzige Spannungsquelle dazu verwendet, sowohl Gleich- als auch Wechselspannungen herzustellen, die dem Corotron bereitgestellt werden, wobei die Regulierung und Einstellung in allen Fällen niederspannungsseitig durchgeführt wird. Wie aus der in Fig. 3 dargestellten Schaltungsanordnung zu ersehen ist, sind die gesamten Abfühl- und Regulierungsstufen und -funktionen in Schaltungen enthalten, in denen Gleichspannungswerte von weniger als 12 Volt auftreten, so dass ein kostengünstiges und zuverlässiges Netzteil für ein Corotron geschaffen wird.

Das beschriebene, bevorzugte Ausführungsbeispiel wurde in Verbindung mit einem Corotron verwendet. Dieses Hetzteil kann jedoch auch mit einer anderen nicht-linearen Last verwendet werden, bei

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der hohe Wechselspannungen und kleine gleichspannungsmassige Vorspannungen erforderlich sind. An Hand des zuvor ausgeführten Beispieles wurde eine spezielle Schaltung dargestellt, um einen gleichstrommässigen Vorstrom durch Einstellen der Symmetrie der Wechselstrom-Schwingungsfοrm zu erzeugen. Es könnte jedoch, auch irgendeine andere, entsprechende Schaltung unter Ausnutzung einer einstellbaren Schwingungssymmetrie für.die Einstellung eines gleichstrommässigen Vorstromes in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Die Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben und erläutert. Der Fachmann kann jedoch. Änderungen, Modifikationen und Weiterbildungen vornehmen, ohne dass dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird.

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Claims

Pat e nt an so rüche

1.J Wechsel- und Gleichspannungs-Versorgungsschaltung zum Betreiben einer nicht-linearen Last, bei der Strom über den . Betriebsspannungsbereich schneller oder langsamer als die angelegte Spannung ansteigt, gekennz eichnet durch eine eine Wechselspannungsschwingung bereitstellende Erzeugerstufe, einen Transformator (28, 30; 152, 154·), der die WechselSpannungsschwingung von der Erzeugerstufe derart zur Last (32, 34, 36; 158) führt, dass die Summe aller augenblicklichen positiven und negativen Wechselspannungen an der Last (32, 34, 36; 158) etwa Null werden und eine Wechselstrom- bzw. Wechselspannungs-Einstelleinrichtung, die mit der Erzeugerstufe verbunden ist und die Symmetrie der Wechselspannungsschwingung so einstellt, dass sich der durch die Last fliessende Gleichstrom unter den Betriebsbedingungen entsprechend einem vorgegebenen Plan ändert.

2. Versorgungsschaltung nach Anspruch 1," dadurch gekennzeichnet, dass die Wechsel Spannungsschwingung im wesentlichen rechteckförmig ist.

3.-; Versorgtmgs schaltung- nach Anspruch 1; oder'2, "dadurch gekenn-: .zeichnet, -dass die Last (32< 34-» 36; 158) ein Corotron ist.

4. Versorgungsschaltung nach Anspruch 3<> dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugerstufe einen Rechteckschwingungs-Generator (2; 102) und eine Verstärkerschaltung (20, 22, 24, 26;, 130-150) zum Verstärken der Secheckschwingung und zum. Anlegen der Rechteckschwingung an den Transformator (28, 3Oj 152, 154) umfasst. .

5. Versorgungsschaltung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Wechselstrom-Rückkopplung zum Abfühlen des Wechselstromes oder der Wechselspannung an der Last (32, 34-, 36; 158), zum Erzeugen einer KorrektUrspannung und zum Anlegen dieser KorrektUrspannung an die Verstärkerschaltung (20, 22,

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24, 26; 130-150), um die Verstärkung der Verstärkerschaltung (20, 22, 24-, 26; 130-150) zur Regulierung des Wechselstromes oder der Wechselspannung auf einen vorgegebenen Wert zu verändern.

6. Versorgungsschaltung nach Anspruch 4 und 5₅ dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Wechsel- und Gleichspannungswert oder der vorgegebene Wechsel- und Gleichstromwert einstellbar ist.

7· Wechsel- und Gleichspannungs-Versorgungsschaltung zum Betreiben einer nicht-linearen Last, bei der Strom über den Betirebsspannungsbereich schneller oder langsamer als die angelegte Spannung ansteigt, gekennzeichnet durch einen Rechteckschwingungs-Generator (2; 102), der eine im wesentlichen rechteckförmige Schwingung erzeugt, einen Gegentaktverstärker (20-26; I3O-I5O), der die Schwingung verstärkt, einen Transformator (28, 3O; 152, 154), dem das Ausgangssignal des Gegentaktverstärkers (20-26; I3O-I5O) an den

-.'-- Anschlüssen einer Primärwicklung (28; 152) zugeleitet wird, um das Ausgangssignal derart an die Last (32, 34, 36; 158) zu führen, dass die Summe aller augenblicklichen positiven und negativen Wechsel spannungen an der Last (32, 34» 36 j .158.)

■'· "etwa UuIl werden, eine Wechselstrom- bzw. Wechsel spannungsquelle (226-236), die mit dem Mittelabgriff der Transformator-Primärwicklung (152) verbunden i\st und eine Gleichstrombzw. Gleichspannungs-Einstelleinrichtung, die mit der Erzeugerstufe verbunden ist und die Symmetrie der Wechselspannung sschwingung so ein-stellt, dass der durch die L^.st (32, 34, 36; 158) fliessende Strom sich entsprechend den Betriebsbedingungen gemäss einem vorgegebenen Plan ändert.

8. Versorgungsschaltung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Wechselstrom- bzw. Wechselspannungs-Kückkopplung zum Vergleichen des an der Last (33, 34, 36;158) anliegenden Wechselstromes oder der an der Last (32, 34, 36;158) anliegenden Wechselspannung mit einem einstellbaren ■

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Bezugswert, zum Erzeugen eines Korrektursignales und zum Anlegen .desselben an die Gleichstrom- bzw. Gleichspannungsquelle (224-238), um den Gleichstrom bzw. die Gleichspannung und" damit die Verstärkung des Verstärkers (20-26; 130-150) zur Regulierung des Wechselstromes oder der Wechselspannung auf einen vorgegebenen Wert zu verändern.

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