DE2701457A1

DE2701457A1 - Gleichspannungswandler

Info

Publication number: DE2701457A1
Application number: DE19772701457
Authority: DE
Inventors: Peter Graham Laws; Richard Hanley Smith
Original assignee: Plessey Handel und Investments AG
Current assignee: Plessey Overseas Ltd
Priority date: 1976-01-14
Filing date: 1977-01-14
Publication date: 1977-07-21
Also published as: US4104714A; FR2338601A1; IT1076507B; JPS52110430A

Description

Patentanwalt*« 270 U 57 Dtpl-Ing. Dipl.-Chem. Oipl.-Ing. E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

Unser Zeichen: P 2324 13.Januar 1977

PLESSEY HANDEL UND INVESTMENTS AG
Gartenstrasse 2
6300 Zug, Schweiz

Gleichspannungswandler

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wandler und insbesondere auf einen Gleichspannungswandler. Sie bezieht sich speziell auf einen Gleichspannungswandler für batteriegespeiste ZUnd- und Entladungssysteme, beispielsweise Gaszündungsschaltungen, Feuerzeuge, Photoblitzgeräte usw.

In herkömmlichen Gaszündungs- und Gasentladungssystemen wird normalerweise ein Kondensator mit Hilfe eines Gleichspannung swandl er s auf ein Potential aufgeladen, das höher als die Versorgungsspannung ist. Der Kondensator wird dann schnell entladen, damit die gewünschte Gaszündung oder Gasentladung erzeugt wird. Bei einigen Systemen kann die Spannung am Kondensator dadurch noch weiter angehoben werden, daß der Kondensator zur Primärwicklung eines Aufwärtstransformators entladen wird,dessen Sekundärspannung zur Erzeugung der gewünschten Gaszündung und Gasentladung benutzt wird. Die Betriebsgeschwindigkeit Schw/Ba

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des Systems ist normalerweise ein wichtiger Gesichtspunkt; " aus diesem Grund ist es vorteilhaft, einen sogenannten geschwindigkeitsoptimierten Gleichspannungswandler zu schaffen. Herkömmliche V/andler weisen zwei Hauptnachteile auf, nämlich den Energieverlust im Wandler und die unzulängliche Energieübertragung. Normalerweise ist der Energieverlust im Wandler auf Verluste in den Zerhackerelementen während des Übergangs und auf Transformatorverluste auf Grund der Kernsättigung zurückzuführen. Hinsichtlich der Energieübertragung v/ird eine maximale Energie aus einer Batterie dann erhalten, wenn diese mit einer Last arbeitet, die gleich ihrem eigenen Innenwiderstand ist. Wenn jedoch die Batterie leer wird, nimmt ihr Innenwiderstand zu, so daß eine Änderung der Last erforderlich wird, wenn eine maximale Energieübertragung erzielt werden soll. Herkömmliche Ausführungen fallen in eine von drei Kategorien, nämlich(a) in die Kategorie, bei der ein optimales Verhalten erzielt wird, wenn die Batterie neu ist,(b)in die Kategorie, bei der ein optimales Verhalten erzielt wird, wenn die Batterie verbraucht ist, und (c) in die Kategorie, bei der ein optimales Verhalten erzielt wird, wenn die Batterie teilweise leer ist. Im Fall der Kategorie (a) lädt der Gleichspannungswandler den Speicherkondensator anfänglich schnell auf, doch tritt dann eine drastische Verschlechterung des Verhaltens ein, wenn die Batterie leer wird. Im Fall der Kategorie (b) wird ein brauchbares, jedoch mittelmässiges Verhalten erzielt, während die Kategorie (c) eine Kompromisslösung ergibt.

Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungswandler, bei dem ein optimales Verhalten während der gesamten Lebensdauer der Batterie erzielt wird, und bei dem gewisse, bei herkömmlichen Systemen auftretende Energieverluste vermieden werden.

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Nach der Erfindung ist ein Gleichspannungswandler, der einen Teil eines batteriegespeisten Gaszündungssysteme sein.kann, gekennzeichnet durch einen Zerhackertransistor, einen Transformator mit einem Primärkreis und einem Sekundärkreis und dem Primäkreis und dem Sekundärkreis zugeordnete Abtastanordnungen, die zur Steuerung des Betriebs des Zerhackertransistors in Form eines Kippschwtngungsoszillators geschaltet sind.

Vorzugsweise sind die dem Primärkreis und dem Sekundäckreis zugeordneten Abtastanordnungen derart ausgebildet, daß sie die darin fliessenden Ströme feststellen.

Ferner ist gemäß der Erfindung ein Gleichspannungswandler mit Batterieversorgung gekennzeichnet durch einen Zerhackertransistor, einen Transformator mit Primär- und Sekundärwicklungen und mit Spannungsabtastanordnungen zum Abtasten der Batteriespannung und zum Regeln des der Batterie entnommenen Stroms zur Erζ Je lung einer im wesentlichen maximalen Leistung aus der Batterie während ihrer gesamten Lebensdauer.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Gleichspannungswandler gekennzeichnet durch einen Zerhackertransistor, einen Transformator mit einem Primärkreis und einem Sekundärkreis, Stromabtastanordnungen, die den Primär- und Sekundärkreisen zugeordnet sind und zur Steuerung des Betriebs des Zerhackertransistors in Form eines Kippschwingungsoszillators geschaltet sind, und Spannungsabtastanordnungen zum Abtasten der Batteriespannung und zur Steuerung des Betriebs des Zerhackertransistors zur Erzielung einer im wesentlichen maximalen Leistung aus der Batterie während ihrer gesamten Lebensdauer.

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Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der Zerhackertransistor im Primärkreis des Transformators liegt und daß zur Steuerung des Betriebs des Zerhackertransistors eine bistabile Ansteuerungsschaltung vorgesehen ist.

Eine zweckmässige Ausgestaltung besteht darin, daß die bistabile Ansteuerungsschaltung zur Steuerung des Zerhackertransistors von den Stromabtastanordnungen, die dem Primärkreis des Transformators zugeordnet sind und zweckmässigerweise parallel zum Zerhackertransistor liegen, in einen ersten Zustand eingestellt werden und auf Grund der kombinierten Wirkung der Stromabtastanordnungen, die dem Sekundärkreis des Transformators zugeordnet sind, sowie der Spannungsabtastanordnungen zum Abtasten der Batteriespannung in einen zweiten Zustand eingestellt wird.

Eine Ausflihrungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Eingangskondensator, der parallel zu Batterieversorgungsklemmen geschaltet ist, an die zur Erregung des Wandlers eine Batterie anschließbar ist; es kann auch ein an den Sekundärkreis des Transformators angeschlossener Ausgangskondensator vorgesehen sein, der durch die aufeinanderfolgende Betätigung des Zerhackertransistors entladen wird, wobei in diesem Fall eine Diodenvorrichtung vorgesehen ist, die in Serie zum Ausgangskondensator liegt, während die Stromab tastanordnungen parallel zu ihr geschaltet sind.

Eine spezielle Ausgestaltung ist gekennzeichnet durch einen weiteren Transformator mit Primär- und Sekundärwicklungen, an die Sekundärwicklung angeschlossene Funkenelektroden und weitere Spannungsabtastanordnungen, die die Spannung am Ausgangskondensator abtasten und dessen

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Entladung über die Primärwicklung verursachen, wenn die Spannung am Ausgangskondensator einen vorbestimmten Wert übersteigt.

In einer solchen Anordnung ist vorgesehen, daß die weiteren Spannungsabtastanordnungen zweckmässigerweise aus einer Zenerdiodenkette bestehen oder aus einer Halbleiterschaltvorrichtung zum Entladen des Ausgangskondensators über die Primärwicklung des weiteren Transformators bestehen, wobei die Halbleiterschaltvorrichtung aus zwei Transistoren in Darlington-Schaltung oder aus einem Thyristor besteht.

Außerdem kann eine bistabile Schaltungsanordnung vorgesehen sein, die den Wandler zur Erzielung eines einmaligen Betriebs außer Betrieb setzt, wenn die Spannung am Ausgangskondensator den vorbestimmten Wert übersteigt, wobei in diesem Fall eine Einrichtung vorgesehen sein kann, die auf die weiteren Spannungsabtastanordnungen einwirkt und zusammen mit der bistabilen Schaltungsanordnung eine niedrige Batteriespannung simuliert, wenn die Spannung am Ausgangskondensator den vorbestimmten Wert übersteigt, so daß der Wandler abgeschaltet wird.

Gemäß einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß der Betrieb der bistabilen Schaltungsanordnung verhindert wird, damit ein Mehrfachauslösebetrieb ermöglicht wird, wobei in diesem Fall eine Einrichtung zur Auswahl eines einmaligen Betriebs oder eines mehrmaligen Betriebs vorgesehen ist. Vorteilhafterweise ist der nach der Erfindung ausgebildete Gleichspannungswandler in Form einer integrierten Schaltung aufgebaut.

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Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig.1 ein Blockschaltbild eines Gleichspannungswandlers nach der Erfindung,

Fig.2 in den Diagrammen(a), (b) und (c) den Verlauf von Signalen an verschiedenen Punkten des Wandlers von Fig.1,

Fig.3 ein Schaltbild einer Gaszündungsschaltung mit dem Gleichspannungswandler von Fig.1 und

Fig.4 ein Schaltbild einer modifizierten Ausführungsform der Gaszündungsschaltung von Fig.3.

In der Zeichnung zeigt Fig.1 das Blockschaltbild eines Gleichspannungswandlers mit einem Transformator 1, der eine Primärwicklung 2 und eine entgegengesetzt gewickelte Sekundärwicklung 3 aufweist; in Serie zur Primärwicklung 2 ist ein Zerhackertransistor Q₁ geschaltet, wobei die Primärwicklung 2 und der Zerhackertransistor Q₁ über einen Schalter S₁ an eine Batterie B angeschlossen sind, die aus einer oder aus mehreren Zellen besteht und den Innenwiderstand Rg aufweist. Parallel zur Batterie B liegt bei geschlossenem Schalter S₁ ein Siebkondensator C₁. Die Sekundärwicklung 3 des Transformators 1 ist über eine Seriendiode D₁ mit einem Speicherkondensator Cg verbunden, von dem der Hochspannungsausgang 4 des Wandlers abgeleitet wird.

Die Steuerung des Schalters des Zerhackertransistors Q₁ wird mittels einer bistabilen Ansteuerungsschaltung 5 bewirkt,

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die ein Eingangssignal aus einer parallel zum Zerhackertransistor Q₁ liegenden Primärstrom-Abtastschaltung 6 und ein weiteres Signal über eine UND-Schaltung 7 aus einer parallel zur Diode D₁ liegenden Sekundärstrom-Abtastschaltung 8 sowie aus einer Versorgungsspannungs-Abtastschaltung 9 erhält, die die Versorgungsspannung überwacht, die der Primärwicklung 2 des Transformators zugeführt wird. Der Gleichspannungswandler arbeitet folgendermaßen:

Es sei angenommen, daß der Schalter S₁ geschlossen ist, und daß der Transistor Q₁ leitend ist. Der durch die Primärwicklung 2 des Transformators 1 fliessende Strom steigt mit der Zeit an, bis er den Schwellenwert der Primärstrom-Abstastschaltung 6 erreicht. Diese Schaltung ist so ausgebildet, daß sie vor Erreichen der Kernsättigung arbeitet. Nunmehr wird ein Ausgangssignal an die bistabile Ansteuerungsschaltung erhalten, damit der Transistor Q₁ gesperrt wird. Die auf diese Weise in der Sekundärwicklung des Transformators 1 induzierte Gegen-EMK bewirkt eine Vorspannung der Diode D. in Durchlaßrichtung, und die im Magnet-

feld gespeicherte Energie (0,5 LI ) wird zum Speicherkondensator Cg übertragen, übergangsverluste werden dadurch auf ein Minimum herabgesetzt, daß der Transistor Q₁ daran gehindert wird, wieder in den leitenden Zuiand überzugehen, bis die Energieübertragung beendet ist. Dies wird mit Hilfe der Sekundärstrom-Abtastschaltung 8 erreicht, die feststellt, daß die Diode D₁ den leitenden Zustand verläßt und ein Ausgangssignal abgibt, das über die UND-Schaltung 7 der bistabilen Ansteuerungsschaltung 5 zugeführt wird, damit das Einschalten des Transistors Q₁ bewirkt wird. Die Verbindung der Primärstrom-Abtastschaltung 6 und der Sekundärstrom-Abtastschaltung 8 mit dem

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Transformator 1 ist daher in Form eines Kippschwingungs-Oszillators ausgeführt,bei dem die in herkömmlichen Wandlern erhaltenen Energieverluste vermieden werden.

Zur Erzielung einer maximalen Energieübertragung aus der Batterie B sollte der entnommene Versorgungsstrom gleich der Hälfte des Kurzschlußstroms der Batterie sein. Zur Kompensation des sich ändernden Batteriewiderstandes ist es daher notwendig, den Versorgungsstrom so zu regeln, daß die Versorgungsspannung etwa auf der Hälfte der EMK gehalten wird. Es ist möglich, Batterien zu erhalten, die eine vorhersagbare und ziemlich konstante EMK während ihrer gesamten Lebensdauer haben; dies ermöglicht die Anwendung einer einfachen Versorgungsspannungs-Abtastschaltung 9, deren Ausgangssignal über die UND-Schaltung 7 an die bistabile Ansteuerungsschaltung 5 angelegt und zur Erhöhung der Sperrzeit des Transistors Q₁ benutzt wird, wenn die Versorgungsspannung unter einen Schwellenwert sinkt, so daß der mittlere Versorgungsstrom zur Erzielung einer maximalen Energieübertragung wirksam reduziert wird.

In Fig.2 der Zeichnung ist der Verlauf typischer Signale an verschiedenen Teilen des Wandlers von Fig.1 dargestellt. Fig.2 (a) zeigt den Primärstrom I_p, der im Verlauf der Zeit bis zum Erreichen eines Schwellenwertes ansteigt, wobei an diesem Zeitpunkt der Transistor Q₁ gesperrt wird. In diesem Zeitpunkt steigt der Sekundärstrom I_g nach Fig.2 (b) plötzlich an, und er nimmt dann bis zum Erreichen eines weiteren Schwellenwerts (dem Wert 0) ab. Wenn die Versorgungs spannung Vg nach Fig.2 (c) in diesem Zeitpunkt unterhalb eines weiteren Schwellenwerts liegt, dann wird der Transistor Q₁ solange gesperrt gehalten, bis die

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Versorgungsspannung den Schwellenwert erreicht, wobei in diesem Zeitpunkt dann der Transistor Q₁ wieder in den leitenden Zustand versetzt wird.

Es wird nun auf die in Fig.3 der Zeichnung dargestellte Gaszündungsschaltung Bezug genommen, die auf dem GIeich-.spannungswandler von Fig.1 beruht; diese Schaltung ist mit Hilfe der gestrichelten horizontalen Linie 6 unterteilt, wobei der über dieser Linie 6 liegende Teil der Schaltung allgemein dem Gleichspannungwandler von Fig.1 entspricht.

In der Schaltung von Fig.3 ist der Transformator 1 mit einem Transistor T₁ ^ dargestellt, der den Zerhackertransistor Q₁ von Fig.1 bildet; dieser Transistor ist in Serie mit dem Transformator parallel zur Batterieversorgung geschaltet, die von der Batterie B gebildet ist. In Serie zur Batterie B liegt der Schalter S₁, und parallel zu ihr ist über den Schalter S₁ der Siebkondensator C₁ geschaltet.

Aus Zweckmässigkeitsgründen erfolgt die Beschreibung der Schaltung von Fig.1 an Hand einer typischen Betriebsfolge. Wenn der Schalter S₁ geschlossen ist, liegt die Batterie B parallel zum Kondensator C₁, der sich über eine kurze Zeitperiode linear auflädt. Der Hauptteil der Schaltung verbleibt im abgeschalteten Zustand, bis der Schwellenwert der von den Transistoren T₁, T₂> T,, T^ und T^ gebildeten Versorgungsspannungs-Abtastschaltung erreicht ist.

Während dieser Anfangsperiode wird der Zustand der von den Traneistoren T₁« und T₁₈ gebildeten bistabilen Schaltung durch die Verzögerung beim Einschalten des Transistors T₁^ eingestellt. Der Transistor T₁-, beginnt

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daher vor dem Transistor T_1Q zu leiten, und die bistabile Schaltung schaltet in den Zustand, in dem der Transistor leitend ist.

Die von den Transistoren T₁ bis T^ gebildete Versorgungsspannungs-Abtastschaltung ist von der Basis des Transistors T zum Kollektor des Transistors T₅ in Form eines hochverstärkenden Verstärkers ausgebildet, wobei das Ausgangssignal auf Grund der Wirkung des Transistors T^ auf eine von den Widerständen Rq und R_1Q festgelegte Spannung geregelt wird.

Der Schwellenwert der Versorgungsspannungs-Abtastschaltung wird von der Basisemitterspannung V._Q des Transistors T₁ und von dem von den Widerständen R₁ und R₂ gebildeten Spannungsteiler bestimmt. Wenn der Schwellenwert erreicht wird, wird der Transistor Tc eingeschaltet, und die Spannung an seinem Kollektor nimmt einen positiven Wert an. Die positive Spannung gelangt über den Widerstand R₁₁ an die Basis des Zerhackertransistors T₁^, wobei der Widerstand R₁₁ das Fehlen eines genügend großen Stroms zuläßt, der den Transistor T₁^ einschaltet und in die Sättigung aussteuert. Da er eine induktive Last aufweist, hat der ursprüngliche Kollektorstrom den Wert O. Die von den Transistoren T₁₂ und T₁, gebildete Primärstrom-Abtastschaltung, die als Differenzverstärker geschaltet ist, vergleicht die an die Basiselektrode des Transistors T₁, angelegte Spannung am Zerhackertransistor T₁^ mit dem von der Basis-Emitter-Spannung V^₆ des Transistors T₁₁ und vom Spannungsteiler aus den Widerständen R₁« und R₁₈ bestimmten Schwellenwert, wobei der Verbindungspunkt dieser zwei Widerstände mit der Basis des Transistors T₁₂ verbunden ist. Wenn die Spannung am Zerhackertransistor T₁^

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unterhalb des Schwellenwerts liegt, ist der Transistor T₁₅ eingeschaltet und der Transistor T₁₂ ist gesperrt. Der Kollektor des Transistors T₁₂ ist ^{mi-t der} Basis des Transistors Tg verbunden, der daher gesperrt wird, was zur Folge hat, daß der mit ihm verbundene Transistor T« eingeschaltet wird. Der Transistor T_Q geht in den Sättigungszustand über, und er schaltet einen Mehrkollektor-Transistor T₁Q ein ,der als unabgeglichener Stromspiegel wirkt, der den Hauptteil des Basisstroms liefert, der erforderlich ist, um den Zerhackertransistor T₁^ in seinem leitenden Zustand in der Sättigung zu halten. Somit wird eine Mitkopplungsschleife gebildet, die den Transistor T₁^ stark durchgeschaltet hält.

Während dieser Periode wird dem Siebkondensator C₁ Ladung entnommen, so daß die Versorgungsspannung sinkt. Es ist sehr wichtig, daß die Versorgungsspannungs-Abtastschaltung die Einschaltperiode des Zerhackertransistors T₁A nicht unterbricht; es ist daher vorgesehen, daß die Versorgungsspannungs- Abtastschaltung von der Rückkopplung vom durchgeschalteten Transistor T₁₀ über den Widerstand R, zum ebenfalls durchgeschaltet gehaltenen Transistor T₁ im eingeschalteten Zustand gehalten wird.

Wenn die Spannung am Zerhackertransistor T₁. den an den Transistor T₁₂ angelegten Schwellenwert überschreitet, wird der Transistor T₁, gesperrt und der Transistor T₁₂ wird leitend. Dies hat das Durchschalten des Transistors Tg und das Sperren des Transistors Tg zur Folge. Das Sperren des Transistors T_Q sperrt auch den Transistor T₁₀, so daß die Zuführung von Basisstrom zum Zerhackertransistor T₁^ aufhört. Der Widerstand R₁₁ liefert zwar noch ein wenig Strom, doch reicht dieser Strom nicht aus, den Transistor T₁^

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im gesättigten Zustand zu halten. Wenn der Strom in der Primärwicklung des Transformators 1 zusammenzubrechen beginnt, dann wird auf Grund der in der Sekundärwicklung induzierten Gegen-EMK das Fließen eines Stroms durch den Basis-Emitter-Übergang des Mehrkollektor-Transistors T« in den Speicherkondensator C₂ erzwungen. Der Transistor T~ wird daher durchgeschaltet, und eine seiner zwei Kollektor-Elektroden verstärkt das Durchschalten des Transistors Tg, während die andere Kollektor-Elektrode das Durchschalten des Transistors Tq verursacht, der seinerseits gewährleistet, daß der Zerhackertransistor T₁^ stark gesperrt wird.

Wenn das Fließen des Sekundärstroms aufhört, dann hört auch das Fließen des Stroms durch den Transistor T« auf, so daß dieser gesperrt wird, und das Sperren des Transistors Tq verursacht. Somit wird dem Zerhackertransistor T₁^ über den Widerstand R₁₁ wieder Strom zugeführt, damit der Zyklus wiederholt wird.

Während der Durchschaltperiode des Zerhackertransistors T₁^ wurde Jedoch Ladung aus dem Siebkondensator C₁ entnommen, was ein Absinken der Versorgungsspannung verursachte, so daß Zeit zur Verfügung gestellt werden muß, in der die Batterie B den Siebkondensator C₁ wieder aufladen kann. Während der Sperrperiode des Transistors T₁^ ist auch der Transistor T₁₀ gesperrt, so daß dem Transistor T₁ über den Widerstand R, kein Strom zugeführt wird. Dadurch kann die Versorgungs- Spannungs-Abtastschaltung aus den Transistoren T₁ bis Tc wieder wirksam werden. Wenn nun während der Durchschältperiode des Zerhackertransistors die Versorgungsspannung unter den VersorgungsSchwellenwert absinkt, dann wird der Zerhackertransistor T₁^ unmittelbar darauf gesperrt, worauf der Transistor T₁ ebenso wie der Transistor Tc gesperrt wird. Der über den Widerstand R₁₁

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fliessende Basisversorgungsstrom des Zerhackertransistors T₁^ hört auf zu fließen, so daß der Zerhackertransistor T^ nicht durchgeschaltet werden kann. Dieser Zustand wird aufrechterhalten, bis die Versorgungsspannung den Versorgungsschwellenwert übersteigt, wobei dann die Transistoren T₁ und T,- durchgeschaltet werden, so daß der Zerhackertransistor T₁^ wieder durchgeschaltet werden kann; der Zyklus wird dann wiederholt.

Der bisher beschriebene Gleichspannungswandler arbeitet so, daß aufeinanderfolgende Zyklen den Speicherkondensator C₂ aufladen; wenn eine ausreichende Ladungsmenge gespeichert ist, wobei die gespeicherte Energie durch den Ausdruck E =0,5 CV mit der Spannung am Kondensator C₂ in Beziehung steht, dann verursacht die Spannung am Kondensator das anfängliche Durchbrechen der Zenerdiodenkette ZD₁ bis ZDy sowie der Basis-Emitter-Spannung V_be des Transistors T₁Q. Der anfängliche Kollektorstrom durch den Transistor T₁Q fließt durch die Widerstände R^₁, R^₂ und R,^ zum Einschalten des Transistors

Die Kombination aus den Transistoren T_1Q und T₂₀ bildet einen Thyristor, der in den Durchlaßzustand schaltet und das von den Transistoren T₂₁ und T₂₂ gebildete Leistungs-Darlington-Paar in den stark leitenden Zustand aussteuert. Diese entladen den Kondensator C₂ über die Primärwicklung 10 eines Aufwärtstransformators 11, was die Erzeugung eines Funkens an Funkenelektroden SP bewirkt, die mit der Sekundärwicklung 12 des Transformators 11 verbunden sind.

Wenn die Transistoren T_1Q und T₂₀ leiten, dann wird über die Widerstände R₂,- und R₂Q auch den Transistoren T₁^ bzw. T₁Q Strom zugeführt, die somit durchgeschaltet werden. Dies hat zur Folge, daß die aus den Transistoren T^,- und T₁₈ gebildete bistabile Schaltung ihren Zustand ändert und bewirkt,

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daß der Transistor T₁^ ständig im leitenden Zustand gehalten wird, was bewirkt, daß die Versorgungsepannungs-Abtastschaltung durch Einschalten des Widerstandes R₁ in den Basiskreis des Transistors T₁ abgeschaltet wird.

Die Schaltung wird zurückgestellt, wenn der Schalter S₁ freigegeben und dann erneut betätigt wird. Die so erhaltene Arbeitsweise ist ein einmaliger Betrieb, bei dem mit jeder Betätigung des Schalters S₁ ein Funken.erzeugt wird.

In manchen Anwendungsfällen kann es jedoch erwünscht sein, einen kontinuierlichen Betrieb vorzusehen, was bedeutet, daß bei jeder Betätigung des Schalters S₁ aufeinanderfolgende Funken erzeugt werden. Dies kann in der Schaltungsanordnung von Fig.3 dadurch erzielt werden, daß ein zweiter Schalter S^ geschlossen wird, der das ständige Einschalten des Transistors T₁^ simuliert. Der Transistor T₁^ wird nunmehr nur dann geschaltet, wenjv die Transistoren T_1Q und T₂₀ leitend sind. Wenn die Transistoren T₁Q und T₂₀ aufgehört haben, zu leiten, dann wird der Transistor T₁^ gesperrt, was der Versorgungsspannungs-Abtastschaltung ermöglicht, normal zu arbeiten.

In einer speziellen Anwendung ist beabsichtigt, die Schalter S₁ und S₂ mechanisch zu koppeln, damit eine Anordnung geschaffen wird, bei der ein Einzelfunkenbetrieb und ein Mehrfachfunkenbetrieb ausgewählt werden kann. Dies kann zweckmässigerweise dadurch erreicht werden,daß ein einziger Schalter mit drei Stellungen verwendet wird.

Wo es möglich ist, soll die in Fig.1 der Zeichnung dargestellte Gaszündungsschaltung unter Anwendung der Technik der integrierten Schaltungen aufgebaut werden, wobei beabsichtigt ist, die gesamte Schaltung, die links der

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vertikalen gestrichelten Linie liegt, in integrierter Form auszuführen, während die Transformatoren, die Kondensatoren und die Schalter als diskrete Bauelemente anzuschließen sind.

Ferner ist vorgesehen, anstelle der Leistungs-Darlington-Transistoren T₂₁ und T₂₂ *-^{n der} integrierten Schaltung einen externen diskreten Thyristor zu verwenden, wobei die Schaltungsanordnung dann in die in Fig .4 der Zeichnung dargestellte AufUhrungsform verändert wird.

Im Rahmen der Erfindung können zahlreiche weitere Abwandlungen der beschriebenen Schaltungsanordnung vorgenommen werden« Beispiele dafür sind:

1. die dargestellte Möglichkeit zum Abtasten des Stroms la Primärkreis besteht darin, die Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung des Zerhackertransistors Q₁ zu überwachen. Alternativmöglichkeiten sind:

(a) die überwachung der Basis-Emitter-Spannung des Transistors Q₁;

(b) die Feststd-lung der Sättigung des Transformators 1 durch das Zusammenbrechen der Spannung an der Primärwicklung;

(c) überwachen der Spannung an einem in Serie zum Zerhackertransistor angebrachten Widerstand·

2. In einer praktisch ausgeführten Schaltung wird der Sekundärstrom des Transformators 1 vom Basis-Emitterübergang eines PNP-Transistors gleichgerichtet. Dieser Strom wird dann unter Ausnutzung der Tatsache festgestellt,

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daß der Kollektor leitet, wenn ein Strom den Basis-Emitter-Übergang in Durchlaßrichtung vorspannt.

Alternativmöglichkeiten sind:

(a) die Verwendung eines NPN-Transistors in ähnlicher Weise;

(b) Feststellen des leitenden Zustandes der Diode D₁ durch überwachung der an ihr anliegenden Durchlaßvorspannung ;

(c) Feststellen des nichtleitenden Zustandes der Diode D₁ auf Grund der Anwesenheit einer an ihr liegenden Sperrspannung;

(d) Einfügen eines zweiten Bauelements (Diode, Transistor oder Widerstand) in Serie zum Hauptgleichrichterelement D₁ und Verwendung dieses Bauelements in der erwähnten Weise zur Feststellung des SekundärStroms.

3. Der Kondensator C₁ kann vor oder nach dem Schalter S₁ eingefügt werden.

4. Die Versorgungsspannungs-Abtastschaltung benutzt als Bezugswert die Basis-Emitter-Spannung V^_e eines Transistors,die durch Verwendung eines Spannungsteilers aufgeteilt ist. Alternativmöglichkeiten sind:

(a) die Verwendung einer oder mehrerer (leitender) Dioden zur Erzeugung eines Bezugswerts;

(b) die Verwendung einer Zenerdiode zur Erzeugung eines Bezugswerts.

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5. Anstelle eines hochverstärkenden Verstärkers kann eine Schmitt-Triggerschaltung eingefügt werden.

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche

/i.^Gleichspannungswandler, gekennzeichnet durch einen Zer- ^—hackertransistor, einen Transformator mit einem Primärkreis und einem Sekundärkreis und dem Primärkreis und dem Sekundärkreis zugeordnete Abtastanordnungen, die zur Steuerung des Betriebs des Zerhackertransistors in Form eines Kippschv/ingungsoszillators geschaltet sind.
2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastanordnungen, die dem Primärkreis und dem Sekundärkreis zugeordnet sind, derart ausgebildet sind, daß sie die darin fliessenden Ströme feststellen.
3· Gleichspannungswandler mit Batterieversorgung, gekennzeichnet durch einen Zerhackertransistor, einen Transformator mit Primär- und Sekundärwicklungen und mit Spannungsabtastanordnungen zum Abtasten der Batteriespannung und zum Regeln des der Batterie entnommenen Stroms zur Erzielung einer im wesentlichen maximalen Leistung aus der Batterie während ihrer gesamten Lebensdauer.
4. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Batterieversorgung, gekennzeichnet durch einen Zerhackertransistor, einen Transformator mit einem Primärkreis und einem Sekundärkreis, Stromabtastanordnungen, die den Primär- und Sekundärkreisen zugeordnet sind und zur Steuerung des Betriebs des Zerhackertransistors in Form eines Kippschwingungsoszillators geschaltet sind, und Spannungsabtastanordnungen zum Abtasten der Batteriespannung und zur Steuerung des Betriebs des Zerhackertransistors zur

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Erzielung einer im wesentlichen maximalen Leistung aus der Batterie während ihrer gesamten Lebensdauer.
5. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerhackertransistor im Primärkreis des Transformators liegt und daß zur Steuerung des Betriebs des Zerhackertransistors eine bistabile Ansteuerungsschaltung vorgesehen ist.
6. Wandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Ansteuerungsschaltung zur Steuerung des Zerhackertransistors von den Stromabtastanordnungen, die dem Primärkreis des Transformators zugeordnet sind, in einen ersten Zustand eingestellt werden und auf Grund der kombinierten Wirkung der Stromabtastanordnungen, die dem Sekundärkreis des Trai sformators zugeordnet sind, sowie der Spannungsabtastanordnungen zum Abtasten der Batteriespannung in einen zweiten Zustand eingestellt wird.
7· Wandler nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromabtastanordnungen dem Zerhackertransistor parallel geschaltet sind.
8. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Eingangskondensator, der parallel zu Batterieversorgungsklemmen geschaltet ist, an die zur Erregung des Wandlers.,eine Batterie anschließbar ist.
9. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen an den Sekundärkreis des Transformators angeschlossenen Ausgangskondensator, der durch die aufeinanderfolgende Betätigung des

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Zerhackertransistor entladen wird.
10. Wandler nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine in Serie zu dem Ausgangskondensator geschaltete Diode und parallel zu der Diode geschaltete Stromabtastanordnungen.
11. Wandler nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch einen weiteren Transformator mit Primär- und Sekundärwicklungen, an die Sekundärwicklung angeschlossene Funkenelektroden und weitere Spannungsabtastanordnungen, die die Spannung am Ausgangskondensator abtasten und dessen Entladung über die Primärwicklung verursachen, wenn die Spannung am AusgangßkDhdensatcr einen vorbestimmten Wert übersteigt.
12. Wandler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Spannungsabtastanordnungen aus einer Zenerdiodenkette bestehen.
13. Wandler nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Spannungsabtastanordnungen aus einer Halbleiterschaltvorrichtung zum Entladen des Ausgangskondensators über die Primärwicklung des weiteren Transformators bestehen.
14. Wandler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschaltvorrichtung aus zwei Transistoren in Darlington-Schaltung be steht.
15· Wandler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschaltvorrichtung aus einem Thyristor besteht.
16. Wandler nach einem der Ansprüche 11 bis 15, gekennzeichnet durch eine bistabile Schaltungsanordnung, die den Wandler

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zur Erzielung eines einmaligen Betriebs außer Betrieb setzt, wenn die Spannung am Ausgangskondensator den vorbestimmten Wert überschreitet.
17· Wandler nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine auf die weiteren Spannungsabtastanordnungen einwirkende Einrichtung, die zusammen mit der bistabilen Schaltungsanordnung eine niedrige Batteriespannung simuliert, wenn die Spannung am Ausgangskondensator den vorbestimmten Wert übersteigt, so daß der Wandler abgeschaltet wird.
18. Wandler nach Anspruch 16 oder 17, gekennzeichnet, dirch eine Einrichtung, die den Betrieb der bistabilen Schaltungsanordnung verhindert, damit ein Mehrfachauslösebetrieb ermöglicht wird.
19· Wandler nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Auswahl eines einmaligen Betriebs oder eines mehrmaligen Betriebs.
20. Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er in Form einer integrierten Schaltung aufgebaut ist.

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