DE3115079C2 - Circuit arrangement for generating highly constant DC voltages by means of a voltage converter - Google Patents
Circuit arrangement for generating highly constant DC voltages by means of a voltage converterInfo
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Abstract
Schaltungsanordnung zur Erzeugung von im Größenordnungsbereich von 1 kV einstellbaren, hochkonstanten Gleichspannungen aus einer niederen Betriebsgleichspannung mittels eines Spannungswandlers (W), wobei durch eine Kettenschaltung eines ersten, auf die Niederspannung des Gleichspannungswandlers einwirkenden elektronischen Stabilisators für die Wandlerausgangsspannung mit einem unmittelbar auf die Ausgangsspannung einwirkenden zweiten elektronischen Stabilisator, bei dem eine die Ausgangsspannung bestimmende einstellbare Referenzspannung des zweiten Stabilisators auch zusätzlich einen Regelverstärker (V2) des ersten Stabilisators steuert, sowohl die Regelgeschwindigkeit erhöht als auch die Verlustleistung eines Längstransistors des zweiten Stabilisators begrenzt wird.Circuit arrangement for the generation of adjustable, highly constant direct voltages in the order of magnitude of 1 kV from a low operating direct voltage by means of a voltage converter (W) Electronic stabilizer, in which an adjustable reference voltage of the second stabilizer that determines the output voltage also controls a control amplifier (V2) of the first stabilizer, both increasing the control speed and limiting the power loss of a series transistor of the second stabilizer.
Description
a) der Widerstand der Kollektor-Emitter-Strecke des Längstransistors (LTi) im Niederspannungskreis ist kontinuierlich gesteuert;a) the resistance of the collector-emitter path of the series transistor (LTi) in the low-voltage circuit is continuously controlled;
b) die einstellbare Referenzspannung (Ref2) für den Regelverstärker (V2) des Längstransistors (LTl) im Hochspannungskreis ist über eine Addierstufe (Op) zusätzlich einem Vergleichseingang eines Regelverstärkers (Vi) des Längstransistors (LTi) im Niederspannungskreis zugeführt;b) the adjustable reference voltage (Ref2) for the control amplifier (V2) of the series transistor (LTl) in the high-voltage circuit is additionally fed to a comparison input of a control amplifier (Vi) of the series transistor (LTi) in the low-voltage circuit via an adder (Op);
c) eine Referenzspannung (Refi) für den Regelverstärker (Vi) des Längstransistors (LTi) im Niederspannungskreis ist auf einen Wert eingestellt, der für eine niedrigste Ausgangsspannung der Schaltungsanordnung eine den Arbeitspunkt des Längstransistors (LT2) im Hochspannungskreis im linearen Bereich seiner Arbeitskennlinie haltende Emitter-Kollektor-Spannung für diesen Transistor (LT2) festlegtc) a reference voltage (Refi) for the control amplifier (Vi) of the series transistor (LTi) in the low-voltage circuit is set to a value which, for a lowest output voltage of the circuit arrangement, is an emitter that keeps the operating point of the series transistor (LT2) in the high-voltage circuit in the linear range of its operating characteristic -Collector voltage for this transistor (LT2)
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Addierstufe (Op) ein Operationsverstärker dient2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that an operational amplifier is used as an adder stage (Op)
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannung für den zweiten Regelverstärker (V2) einem einen hochgenauen Digital-Analog-Konverter enthaltenden Präzisions-Sollwertgeber entnehmbar ist3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the reference voltage for the second control amplifier (V2) can be taken from a precision setpoint generator containing a high-precision digital-to-analog converter
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von im Größenordnungsbereich von 1 kV einstellbaren, konstanten Gleichspannungen aus einer niederen Betriebsgleichspannung mittels eines Spannungswandlers, mit einem über einen Regelverstärker bezüglich des Widerstandes seiner Emitter-Kollektor-Strecke abhängig von der Differenz zwischen einer Referenzspannung und der Ausgangsspannung des Spannungswandlers gesieuerten Längstransistor im Hochspannungskreis und einem abhängig vom Aussteuerungszustand des Längstransistors gesteuerten weiteren Längstransistor im Niederspannunngskreis des Spannungswandlers.The invention relates to a circuit arrangement for generating in the order of magnitude constant DC voltages adjustable from 1 kV from a lower operating DC voltage by means of a Voltage converter, with a control amplifier with regard to the resistance of its emitter-collector path depending on the difference between a reference voltage and the output voltage of the Voltage converter-insulated series transistor in the high-voltage circuit and one controlled depending on the modulation state of the series transistor Another series transistor in the low-voltage circuit of the voltage converter.
Zur Konstanthaltung von Gleichspannungen sind sogenannte elektronische Stabilisatoren bekannt, mit denen ein Teil der konstantzuhaltenden Spannung mit einer Referenzspannung verglichen, eine eventuelle Differenz über einen Regelverstärker verstärkt und vomTo keep DC voltages constant, so-called electronic stabilizers are known, with which a part of the voltage to be kept constant is compared with a reference voltage, a possible difference is amplified via a control amplifier and from the Ausgang des Regelverstärkers ein einstellbarer Längswiderstand in der Ausgangsspannungsleitung verstellt wird. Der Längswiderstand ist gewöhnlich eine Elektronenröhre oder ein Transistor. Sol! aus einem solchen stabilisierten Spannungserzeugsr eine einstellbare Spannung lieferbar sein, so kann die Referenzsspannungsqueüe einstellbar gemacht werden. Wird ein großer .Einstellungsbereich für die Ausgangsspannung gefordert, so wird schließlich die im Längswiderstand an-At the output of the control amplifier, an adjustable series resistance in the output voltage line is adjusted will. The series resistance is usually an electron tube or a transistor. Sol! from such a stabilized voltage generator can be supplied with an adjustable voltage, the reference voltage source can be made adjustable. If a large setting range is required for the output voltage, then the series resistance fallende Verlustleistung so groß, daß handelsübliche Transistoren für diesen Zweck nicht mehr zur Verfügungstehen.falling power loss so great that commercial transistors are no longer available for this purpose.
Die eingangs erwähnte Schaltungsanordnung ist aus der Zeitschrift »Kerntechnik« 1965, Heft 2, Seiten 65 bisThe circuit arrangement mentioned at the beginning is from the magazine "Kerntechnik" 1965, issue 2, pages 65 bis 70, bekannt Es handelt sich dabei um einen Gleichspannungswandler mit Hochspannungsausgang, bei dem auf der Hochspannungsseite ein regelbarer Längstransistor vorgesehen ist und die mit einem Schalttransistor erzeugte Zerhackerfrequenz auf der Niederspannungssei-70, known It is a DC / DC converter with high voltage output, in which on a controllable series transistor is provided on the high-voltage side and the chopper frequency generated by a switching transistor on the low-voltage side te abhängig von der Kollektorspannung des Längstransistors auf der Hochspannungsseite geregelt istte is regulated depending on the collector voltage of the series transistor on the high voltage side
Aus der britischen Patentschrift 1064 942 ist ein Gleichspannungskonstanthalter bekannt, bei dem einem üblichen Konstanthalter mit einem LängstransistorFrom British patent specification 1064 942 a DC voltage stabilizer is known in which a conventional stabilizer with a series transistor ein zweiter Längstransistor als Schalttransistor vorgeschaltet ist, wobei die Tastfrequenz des Schalttransistors vom Durchgangsstrom und der Spannung am ersten Längsuansistor maßgeblich gesteuert wird Bei beiden vorerwähnten Schaltungen ist die dema second series transistor is connected upstream as a switching transistor, the key frequency of the switching transistor being significantly controlled by the through current and the voltage at the first series transistor In both of the aforementioned circuits, the dem Ausgangskreis vorgeschaltete Regelschaltung eine Art Zerhackerschaltung. Die Verlustleistung am Längstransistor auf der Ausgangsseite greift über die Schaltfrequenz des vorgeschalteten Regelteils ein. Bei Gleichspannungswandlern mit einer transforma-Output circuit upstream control circuit a kind Chopper circuit. The power loss at the series transistor on the output side intervenes via the switching frequency of the upstream control unit. In the case of DC voltage converters with a transforma-
torischen Obersetzung einer zerhackten Niederspannung in eine gleichzurichtende Hochspannung gibt es jedoch für die Zerhackerfrequenz einen optimalen Wert Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine vonThere is a toric translation of a chopped low voltage into a high voltage that has to be rectified however, an optimal value for the chopper frequency The invention was based on the object of one of der Verlustleistung eines Längstransistors auf der Hochspannungsseite abhängige zusätzliche Regelung auf der Niederspannungsseite einzuführen, bei der die Zerhackerfrequenz nicht geändert werden muß. Gleichzeitig sollte mit einer Referenzspannung für den Span-the power loss of a series transistor on the To introduce high-voltage side dependent additional regulation on the low-voltage side, in which the Chopper frequency does not need to be changed. At the same time, a reference voltage for the span nungsregler auf der Niederspannungsseite der Arbeitspunkt des Längstransistors auf der Hochspannungsseite beeinflußt werden.voltage regulator on the low-voltage side, the operating point of the series transistor on the high-voltage side to be influenced.
Diese Aufgabe wird bei einer eingangs genannten Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung mit denIn a circuit arrangement according to the invention mentioned at the outset, this object is achieved with the
so kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöstthus the characterizing features of claim 1 solved
Aus der Zeitschrift »Elektronik« 1966, Heft 9, Seiten 272 bis 274, ist zwar eine Hochspannungsversorgung für eine Oszillographenröhre bekannt die für Batteriebetrieb ebenfalls einen Gleichspannungswandler aufweistFrom the magazine "Electronics" 1966, issue 9, pages 272 to 274, there is a high voltage supply for an oscilloscope tube is known which also has a DC voltage converter for battery operation bei dem neben einem Längstransistor auf der Hochspannungsseite ein stetig geregelter Längstransistor vor dem Zerhacker auf der Niederspannungsseite vorgesehen ist Bei dieser bekannten Schaltung ist jedoch weder die Zerhackerfrequenz noch die Regelspannung desin which, in addition to a series transistor on the high-voltage side, there is a continuously regulated series transistor the chopper is provided on the low-voltage side. In this known circuit, however, is neither the chopper frequency nor the control voltage of the Längstransistors vor dem Zerhacker von der Verlustleistung des Längstransistors auf der Hochspannungsseite beeinflußbar.Series transistor in front of the chopper from the power loss of the series transistor on the high-voltage side influenceable.
Die neue Schaltungsanordnung leistet zweierlei. Erstens regelt sie durch Belastungsänderungen oder Än-The new circuit arrangement does two things. First, it regulates through load changes or changes derungen der Eingangsspannung auftretende Ausgangsspannungsänderungen mit Hilfe des direkt in der Ausgangsspannungsleistung liegenden Längstransistors ausreichend schnell aus. Zweitens verhindert der Durch-changes in the input voltage with the help of the directly in the Output voltage power lying series transistor sufficiently quickly. Second, the transit
3 43 4
griff der Referenzspannung des zweiten Stabilisators, der Schaltungsanordnung. Die Referenzspannung aus die zugleich der Einstellung der Ausgangsspannung der der Referenzspannungsquelle Ref 2 wird, wie schon Schaltungsanordnung dient, auf den ersten Stabilisator vorstehend erwähnt, nicht nur dem schnellen Stabilisaübeidie Addierstufe, daß der Längstransistor des zwei- tor über den Spannungsteilerwiderstand R 5 zugeführt, ten Stabilisators überlastet werden kann, denn mit der 5 sondern auch mit dem Quotienten, der Werte der Wi-Einstellung der Referenzspannung des zweiten Stabili- derstände von R 7 zu R 6 als Faktor bewertet, über die sators wird auch die Eingangsspannung am Längstransi- Addierstufe Op dem Regel verstärker Vl. Als Spanstor des zweiten Stabilisators über den ersten Stabilisä- nungsquelle ReII dient dabei ein Präzisions-Sollwerttor entsprechend so eingestellt, daß die Emitter-Kollek- geber, z. B. ein hochgenauer Digital-Analog-Konverter. tor-Spannung des Längstransistors für alle einstellbaren io Gleichzeitig wird dem Regelverstärker Vl des ersten Spannungen in erster Näherung gleich bleibt Stabilisators über die Addierstufe Op auch die Refe-attacked the reference voltage of the second stabilizer, the circuit arrangement. The reference voltage, which at the same time is used to set the output voltage of the reference voltage source Ref 2 , as already used in the circuit arrangement, is applied to the first stabilizer mentioned above, not only to the fast stabilizer, the addition stage that the series transistor of the two-gate is fed through the voltage divider resistor R 5 Stabilizer can be overloaded, because with the 5 but also with the quotient of the values of the Wi setting of the reference voltage of the second stabilizer from R 7 to R 6 as a factor, the input voltage at the series transi-adder Op the rule amplifier Vl. A precision target value gate is used as the span gate of the second stabilizer via the first stabilization source ReII. B. a high-precision digital-to-analog converter. gate voltage of the pass transistor for all adjustable io the same time, the control amplifier Vl of the first voltages in the first approximation equal remains stabilizer via adder Op the refer-
Mit Vorteil wird für die Addierstufe ein Operations- renzspannung aus der Referenzspannungsquelle Refl verstärker verwendet Zweckmäßig wird die Referenz- zugeführt Diese Referenzspannung ist eine auf einen |; spannung für den zweiten Regelverstärker aus einem Festwert einstellbare Gleichspannung. Sie wird so ein-Präzisions-Sollwengeber bezogen, der ein hochgenauer 15 gestellt daß bei verschwindender Ausgangsspannung Digital-Analog-Konverter ist an den Klemmen 5 und 6 an den Punkten 3 und 4 nur An operational limit voltage from the reference voltage source Refl amplifier is advantageously used for the adder stage. The reference voltage is expediently supplied. voltage for the second control amplifier from a fixed value adjustable DC voltage. It is related to a precision setpoint encoder that provides a highly precise 15 that when the output voltage disappears, the digital-to-analog converter is only connected to terminals 5 and 6 at points 3 and 4
Anhand einer Figur, die ein Blockschaltbild eines Aus- eine so große Spannung erzeugt wird, wie für ein Arbeiführungsbeispiels der Erfindung darstellt, wird diese nä- ten des zweiten Stabilisators in seinem linearen Arbeitsher erläutert bereich erforderlich ist Der Vorteil der Schaltungsan-Zwei an der linken Seite der Figur erkennbaren 20 Ordnung liegt zum einen darin, daß sie die im Längstran-Klemmen 1 und 2 wird eine unstabiiisierte Eingangsbe- sistor LT2 umgesetzte Verlustleistung klein hält Damit triebsgleichspannung zugeführt An zwei an der rechten wird auch ein unzulässiges Erwärmen der anderen Bau-Seite der Figur mit 5 und 6 bezeichneten Klemmen kann elemente und damit ihr vorzeitiges Altern vermieden, eine hochkonstante, einstellbare Ausgangsspannung Die Langzeitkonstanz der Schaltungsanordnung ist daentnommen werden. Die Klemmen 2 und 6 sind durch 25 mit gesichert Der geringe Energieverbrauch der Schaleine Masseschiene miteinander verbunden. Ein erster tungsanordnung macht sie außerordentlich wirtschaft- -f. Stabilisator besteht aus dem Längstransistor LTl, ei- lieh. Weil bei gewählten Änderungen der Ausgangs-Il nem Regelverstärker Vl, einer Addierstufe Op und ei- spannung der Schaltungsanordnung die Kollektorner ersten Referenzspannungsquelle Refi. Ein Istwert- Emitter-Spannung des Längstransistors L 7"2 in erster eingang des Regelverstärkers Vl ist mit dem Abgriff 30 Näherung konstant bleibt, können hochkonstante Auseines Spannungsteilers aus Widerständen R1 und R 2 gangsgleichspannungen erzeugt werden, die sehr viel verbunden. Der Spannungsteiler liegt zwischen Funkten höher als die zulässige Emitter-Kollektor-Spannung des 3 und 4 der Schaltung. Der erste Längstransistor LTi Längstransistors LT2 sind.With the aid of a figure, which is a block diagram of a voltage that is generated as high as that for a working example of the invention, this is explained next to the second stabilizer in its linear working area On the side of the figure, the 20th order is, on the one hand, that it keeps the power loss converted in the longitudinal line terminals 1 and 2, an unstabilized input transistor LT2, small the figure with 5 and 6 designated terminals, elements and thus their premature aging can be avoided, a highly constant, adjustable output voltage. The long-term constancy of the circuit arrangement is shown. Terminals 2 and 6 are secured by 25 with the low energy consumption of the shell and a ground rail connected to one another. A first line arrangement makes them extremely economical -f. Stabilizer consists of the series transistor LTl, ei- borrowed. Because with selected changes of the output Il nem control amplifier Vl, an adder Op and ei- voltage of the circuit arrangement, the collector's first reference voltage source Refi. An actual value emitter voltage of the series transistor L 7 "2 in the first input of the control amplifier Vl remains constant with the tap 30 approximation, high-constant DC voltages can be generated from a voltage divider from resistors R 1 and R 2 , which are very much connected. The voltage divider is connected between points higher than the permissible emitter-collector voltage of the circuit 3 and 4. The first series transistor LTi series transistor LT2 are.
liegt auf der Niederspannungsseite eines Spannungs- is on the low voltage side of a voltage
Wandlers VV, der die vom Längstransistor LTi geregelte 35 Hierzu 1 Blatt ZeichnungenConverter VV, which regulates the series transistor LTi 35. 1 sheet of drawings
niedere Eingangsgleichspannung in eine hochkonstante low input DC voltage into a high constant
Wechselspannung umformt Die Wechselspannung wird
in einem Gleichrichter- und Siebteil GLS gleichgerichtet und von Oberwellen gereinigt Vom Punkt 3 am
Ausgang des Gleichrichter- und Siebteils GLS ist zum 40
Punkt 4 auf der Masseschiene der schon genannte Spannungsteiler aus den Widerständen R1 und R 2 gelegt
Zwischen dem Punkt 3 am Ausgang des Gleichrichterund Siebteils GZ-S und der Ausgangsklemme 5 liegt mit
seiner Emitter-Kollektor-Strecke ein Längstransistor 45
LTX der Bestandteil eines zweiten Stabilisators ist, der
noch eine Referenzspannungsquelle Ref 2, einen Regelverstärker
V2, einen Treibertransistor Tr und einen
Spannungsteiler R 4, R 5 umfaßt. Der Treibertransistor
Trist mit einem Arbeitswiderstand A3 ebenfalls an den 50
Punkt 3 am Ausgang des Gleichrichter- und Siebteils
GLS angeschlossen. Ein durch ihn verstärktes Signal
steuert den Innenwiderstand des Längstransistors LT2
über eine Verbindung vom Fußpunkt des Arbeitspunktes R 3 zur Steuerelektrode des Längstransisiors LTZ 55
Am Eingang des Regelverstärkers V2 liegt die Differenz aus der abgegriffenen Teiispannung und der Referenzspannung
aus der Referenzspannungsquelle /Je/2,
da der positive Pol dieser Spannungsqueüe an die die
Klemmen 2 und 6 verbindende Masseschiene gelegt ist 60
Die Referenzspannung aus der Referenzspannungsquelle Refl liegt über den Abgriff eines aus Widerständen
R 6 und /?7 bestehenden Spannungsteilers an einem
Eingang der Addierstufe Op, die aus einem Operationsverstärker besteht. Sie bestimmt deshalb zusätzlich 65
die Sollspannung am Sollspannungseingang des Regelverstärkers Vl.AC voltage converted The AC voltage is
rectified in a rectifier and filter part GLS and cleaned of harmonics From point 3 on
The exit of the rectifier and filter section GLS is on the 40th
Point 4 on the ground rail is the already mentioned voltage divider from the resistors R 1 and R 2
Between point 3 at the output of the rectifier and filter section GZ-S and the output terminal 5 lies with
its emitter-collector path has a series transistor 45
LTX is the component of a second stabilizer, the
another reference voltage source Ref 2, a control amplifier V2, a driver transistor Tr and a
Voltage divider R 4, R 5 includes. The driver transistor
Tr is also on the 50th with a working resistance A3
Point 3 at the exit of the rectifier and filter section
GLS connected. A signal amplified by him
controls the internal resistance of series transistor LT2
Via a connection from the base of the working point R 3 to the control electrode of the series transistor LTZ 55
At the input of the control amplifier V2 is the difference between the tapped partial voltage and the reference voltage from the reference voltage source / Je / 2,
because the positive pole of this voltage source is connected to the
Terminals 2 and 6 connecting the ground rail is placed 60
The reference voltage from the reference voltage source Refl is via the tap of a voltage divider consisting of resistors R 6 and /? 7 at an input of the adder Op, which consists of an operational amplifier. It therefore determines an additional 65
the nominal voltage at the nominal voltage input of the control amplifier Vl.
Der folgende Abschnitt bringt Hinweise zur WirkungThe following section provides information on the effect
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3115079A DE3115079C2 (en) | 1981-04-14 | 1981-04-14 | Circuit arrangement for generating highly constant DC voltages by means of a voltage converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3115079A DE3115079C2 (en) | 1981-04-14 | 1981-04-14 | Circuit arrangement for generating highly constant DC voltages by means of a voltage converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3115079A1 DE3115079A1 (en) | 1982-10-28 |
| DE3115079C2 true DE3115079C2 (en) | 1985-09-26 |
Family
ID=6130135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE3115079A Expired DE3115079C2 (en) | 1981-04-14 | 1981-04-14 | Circuit arrangement for generating highly constant DC voltages by means of a voltage converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3115079C2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1064942A (en) * | 1962-10-22 | 1967-04-12 | A P T Electronic Ind Ltd | Improvements in and relating to electric power supply apparatus |
-
1981
- 1981-04-14 DE DE3115079A patent/DE3115079C2/en not_active Expired
Also Published As
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| DE3115079A1 (en) | 1982-10-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
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