DE3206590A1 - Step-function current generator - Google Patents
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Abstract
Description
Stromstoßenerator Surge generator
Die Erfindung betrifft einen Stromstoßgenerator zur Erzeugung einer erhöhten Momentanleistung für eine ansteuerbare Last.The invention relates to a surge generator for generating a increased instantaneous power for a controllable load.
In der Steuer- und Regeltechnik sind vielfach Schaltvorgänge erforderlich, zu deren Auslösung eine erhöhte Momentanleistung aufgebracht werden muß, während zur Aufrechterhaltung eines Schaltzustandes eine gegenüber der erwähnten Nomentanleistung erheblich reduzierte Dauerleistung ausreichend ist. Dies ist beispielsweise bei der Schaltung von Magnetventilen der Fall, für deren Schaltung in einem Ausführngsbeispiel ein Momentanleistung von 8-12 Watt aufgebracht wErden muß, während die Halteleistung eines derartigen >1agnetventils bei nur 1,5 -2 Watt liegt~. In vielen Fallen ist das für die Ansteuerung der Magnetventile oder anderer Lasten erforderliche Gleichspannungs- Versorgungsnetz vorgeschrieben oder durch andere Rahmenbedingungen vorgegeben. Dabei kann es vorkommen, daß das vorgegebene Gleichspannungs- Versorgungsnetz zwar in der Lage ist, die für die Aufrechterhaltung eines Schalt zustandes erforderliche Halteleistung aufzubringen, daß aber die für die Auslösung des Schaltvorganges selbst erforderliche erhöhte Nomentanleistung nicht aus dem vorhandenen Gleicbspannungs- Versorgungsnetz bezogen werden kann.In control engineering, switching operations are often required, to trigger an increased instantaneous power must be applied while to maintain a switching state, compared to the instantaneous power mentioned significantly reduced continuous output is sufficient. This is for example at the switching of solenoid valves is the case for their switching in an exemplary embodiment an instantaneous power of 8-12 watts must be applied during the holding power such a> 1 solenoid valve is only 1.5-2 watts ~. In many cases is what is required to control the solenoid valves or other loads DC voltage supply network prescribed or by other framework conditions given. It can happen that the specified DC voltage supply network although is able to maintain a switching state required To apply holding power, but that for triggering the switching process itself required increased current power not from the existing equal voltage Supply network can be obtained.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Strom-, stoßgenerator anzugeben, der an das vorhandene Gleichspannungs-Versorgungsnetz angeschlossen wird und in der Lage ist, an die ansteuerbare Last eine erhöhte Momentanleistung abzugeben. Dabei soll zugleich dem Umstand Rechnung getragen werden, daß eine erforderliche Dauerleistung von der vorhandenen Gleichspannungsquelle aufgebracht werden kann.The invention is therefore based on the object of a current, surge generator that is to be connected to the existing DC voltage supply network and is able to deliver increased instantaneous power to the controllable load. At the same time, account should be taken of the fact that a required Continuous power from the existing one DC voltage source applied can be.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Stromstoßgenerator der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an eine Spannungsversorgungsquelle eine Sperrschwingerschaltung angeschlossen ist, deren Ausgangsimpulse einen nachgeschalteten Stromstongenerator auf eine gegenüber der Eingangsspannung erhöhte Spannung aufladen, daß beim Erreichen einer definierten Spannung am Kondensator ein im Laststromkreis angeordneter Schalter durchgeschaltet und die Momentanleistung aus dem Stromstoßkondensator an die Last abgegeben wird, daß an den Laststromkreis ferner eine Abschaltvorrichtung derart angeschlossen ist, daß bei Abgabe der Momentanleistung an die Last die Sperrschwing-erschaltung abgeschaltet und eine reduzierte Dauerleistung an die Last direkt aus der Spannungsversorgungsquelle abgegeben wird.In the case of a surge generator, the task at hand is the one at the beginning mentioned type according to the invention solved in that to a voltage supply source a blocking oscillator circuit is connected, the output pulses of which are connected to a downstream Charge the current tone generator to a voltage that is higher than the input voltage, that when a defined voltage is reached on the capacitor, there is a load circuit arranged switch switched through and the instantaneous power from the surge capacitor is delivered to the load that the load circuit also has a disconnection device is connected in such a way that when the instantaneous power is delivered to the load, the blocking oscillation circuit switched off and a reduced continuous output to the load directly from the voltage supply source is delivered.
Bei der Last handelt es sich vielfach um ein Magnetventil, dessen Halteleistung von der vorhandenen Gleichspannungsquelle aufgebracht werden kann, während die Ansprechleistung über den sich selbst abschaltenden Stromstoßgenerator bezogen wird.The load is often a solenoid valve whose Holding power can be applied by the existing DC voltage source, while the response power via the self-shutdown surge generator is related.
Die Last wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel über einen Thyristor angesteuert. Der den Thyristor und die Last enthaltende Laststromkreis ist vorzugsweise über eine erste Diode an den Stromstonkondensator und über eine zweite Diode direkt an die Spannungsversorgungsquelle angeschlossen. Beide Dioden sind dabei so gepolt, daß ein Stromfluß aus dem aufgeladenen Stromstonkondensator bzw. von der Spannungsversorgungsquelle ermöglicht wird.The load is in a preferred embodiment via a Thyristor controlled. The load circuit containing the thyristor and the load is preferably via a first diode to the Stromstonkondensator and via a second diode connected directly to the voltage supply source. Both diodes are polarized so that a current flow from the charged Stromstonkondensator or is made possible by the power supply source.
Der Sperrschwinger ist vorzugsweise transistorisiert,Dann besteht auch die Abschaltvorrichtung vorzugsweise aus einem Transistor, dessen Kollektor- Emitterstrecke parallel zur Basis- Emitterstrecke des im Sperrschwinger enthaltenen Transistor geschaltet ist. Die Basiselektrode des Abschalttransistors wird vorzugsweise über einen Spannungsteiler angesteuert, der parallel zur Last liegt, so daß der Abschalttransistor immer dann durchgeschaltet wird, wenn über die Last ein Strom vorgegebener Größe fließt.The blocking oscillator is preferably transistorized, then there is also the disconnection device preferably made of a transistor whose collector Emitter path parallel to the base-emitter path contained in the blocking oscillator Transistor is switched. The base electrode of the turn-off transistor is preferred controlled via a voltage divider, which is parallel to the load, so that the Switch-off transistor is always switched through when a current is transmitted through the load given size flows.
Zwischen dem Stromstoßkondensator und der Steuerelektrode des Thyristors liegt vorzugsweise ein Durchbruchsstromkreis, der eine oder mehrere Tri gerdioden mit jeweils einer definierten Durchbruchsspannung enthält.Die Gesamtdurchbruchsspannung dieser Triggerdioden bestimmt somit im, wesentlichen die Spannung am Kondensator, bei deren Erreichen der Thyristor gezündet und die erforderliche Momentanleistung aus dem Stromstoßkondensator an die Last abgegeben wird. Bei diesen Triggerdioden kann es sich bei einem vorteilhaften Ausführungteispiel um Vierschichtdioden handeln.Between the surge capacitor and the control electrode of the thyristor is preferably a breakdown circuit that gerdioden one or more Tri each with a defined breakdown voltage these trigger diodes essentially determine the voltage on the capacitor, when they are reached, the thyristor is ignited and the required instantaneous power is generated is delivered to the load from the surge capacitor. With these trigger diodes In an advantageous embodiment, it can be four-layer diodes.
Die Erfindung und ihre weitere vorteilhafte Ausgestaltung soll im folgenden noch anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The invention and its further advantageous embodiment are intended in will be explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment.
Bei der Schaltung gemä; der Figur steht am Schaltung eingang eine Glezhspannungsquelle UNETZ zur Verfügung, die an das Magnetventil M im Last stromkreis eine Halteleistung van beispielsweise 2 Watt abgeben kann, die aber nicht die RnsorPnhleistung von ca. 8-12 Watt abzugeben vermag Die an die Pole des Gleichspannungsnetzes angeschlossene Diodenbrücke aus den Dioden D5,D6,D7,Dß gewährleistet eine verpolungssichere Anschaltung des Stromstoßgenerators an das Netz. Die Dioden D5-D8 sind so geschaltet, daß unabhängig von der Polung des Netzes an der Eingangsklemme A des Stromstoßgenerators stets positives Potential anliegt, während die andere Eingangsklemme B mit Bezugspotential belegt wird.With the circuit according to; the figure is at the circuit input a Glezhspannungsquelle UNETZ available, which is connected to the solenoid valve M in the load circuit a holding power of, for example, 2 watts can emit, but not the RnsorPnhkraft able to deliver from approx. 8-12 watts The to the poles of the DC voltage network connected diode bridge from the diodes D5, D6, D7, Dß ensures a reverse polarity protected Connection of the impulse generator to the network. The diodes D5-D8 are connected so that that regardless of the polarity of the network at the input terminal A of the surge generator positive potential is always applied, while the other input terminal B has reference potential is occupied.
Die Eingangsklemme A ist über die Diode D2 an den den Thyristor Thy und das Magnetventil M enthaltenden Laststromkreis angeschlossen.- Auf diesem Weg wird folglich das Magnetventil mit der erforderlichen Halteleistung versorgt, wobei die Diode D2 störende Rückwirkungen aus dem Stromstogenerator zum Schaltungseingang sicher verhindert.The input terminal A is connected to the thyristor Thy via the diode D2 and the load circuit containing the solenoid valve M connected.- In this way the solenoid valve is consequently supplied with the required holding power, with the diode D2 disturbing reactions from the current generator to the circuit input safely prevented.
Der Widerstand R2, der die Eingangsklemme A mit der Sperrschwingerschaltung verbindet, dient der Strombegrenzung für diese Schaltung.The resistor R2, which connects the input terminal A to the blocking oscillator circuit connects, is used to limit the current for this circuit.
Die Sperrschwinger- oder Sperrwandlerschaltung ist in ansich bekannter Weise aufgebaut. (Daranowski/Jankowski "Transistorschaltungen in der Impulstechnik", -VEB-Verlag Technik Berlin, 1964, Seiten 179 ff)Im Xollektorzweig eines Transistors T2 ist die Wicklung L1 eines Sparübertragers angeordnet, die über den Widerstand R2 mit der Eingangsklemme A verbunden ist. Die Rückkopplungswicklung L2 liegt im Basiszweig des Transistors T2, der bei der dargestellten Schaltung außerdem die als Schutz gegen Überlastungen der Basis-Emitterstrecke des Transistors T2 dienende Diode D3 und den Widerstand R8 enthält. Parallel zur Reihenschaltung aus Kollektor-Emitterstrecke des Transistors T2 und der Wicklung L1 liegt zum einen der Kondensator C2 und zum anderen die Reihenschaltung aus Kondensator C1 und Widerstand RX, wobei der Basisstrom kreis des Transistors T2 an die Verbindung zwischen dem Kondensator C1 und dem Widerstand R1 angeschlossen ist.The blocking oscillator or blocking converter circuit is known per se Way built. (Daranowski / Jankowski "Transistor circuits in pulse technology", -VEB-Verlag Technik Berlin, 1964, pages 179 ff) In the Xollektorzweig of a transistor T2, the winding L1 of an economy transformer is arranged across the resistor R2 is connected to input terminal A. The feedback winding L2 is in Base branch of the transistor T2, which in the illustrated circuit also has the serving as protection against overloads of the base-emitter path of the transistor T2 Includes diode D3 and resistor R8. Parallel to the series connection of the collector-emitter path of the transistor T2 and the winding L1 is on the one hand the capacitor C2 and on the one hand others the series connection Capacitor C1 and resistor RX, wherein the base current circuit of the transistor T2 to the connection between the capacitor C1 and the resistor R1 is connected.
Der Kondensator C2 sorgt dafür, daß der Sperrschwinger trotz Vorwiderstand R2 den erforderlichen Spitzenstrom aufnehmen kann. Der Kollektor des Transistors T2 ist über eine den Rückschlagimpuls des Sperrschwingers gleichrichtende Diode D4 an den Stromstoßkondensator C3 angeschlossen, der mit diesen Ausgangsimpulsen in den Abschaltphasen des Transistors T2 auf- eine gegenüber der Eingangsspannung UE stark überhöhte Spannung aufgeladen wird.The capacitor C2 ensures that the blocking oscillator despite the series resistor R2 can absorb the required peak current. The collector of the transistor T2 is via a diode that rectifies the return pulse of the blocking oscillator D4 connected to the surge capacitor C3, the one with these output pulses in the turn-off phases of the transistor T2 on one compared to the input voltage UE is charging excessively high voltage.
Der Kondensator C1 wird eim Anlegen einer Gleichspannung UNETz bzw. UE über den Widerstand R aufgeladen, bis der Transistor T2 iiber den Widerstand Rd, die Induktivität L2 und die Diode D3 leitend wird und schlienlich über die Rückkopplungswicklung L2 bis zur Sättigung aufgesteuert wird. Durch den Rückschlag- bzw. Ausgangsimpuls beim Abschalten des Transistors T2 lädt sich der Kondensator cl negativ auf und entlädt sich über den Widerstand R1 während der Sperrphase des Transistors . Unmittelbar nach der Sperrung des Transistors T2 rnuß die im magnetischen Feld während der der Durchsteuerung dieses Transistors gespeicherte Energie abgebaut werden. Am Ausgang C des Sperrschwingers entsteht somit ein Spannungsimpuls mit überhöhter Maximalspannung und es kommt zu einem StromflnX aus der Induktivität des Übertragers durch die geöffnete Diode D4, der den Kondensator C3 auflädt.The capacitor C1 is activated when a DC voltage UNETz or UE is charged through the resistor R until the transistor T2 over the resistor Rd, the inductance L2 and the diode D3 become conductive and finally through the feedback winding L2 is driven up to saturation. By the kickback or output pulse when the transistor T2 is switched off, the capacitor cl charges negatively and discharges through the resistor R1 during the blocking phase of the transistor. Direct after the blocking of the transistor T2 must be in the magnetic field during the By controlling this transistor, stored energy can be dissipated. At the exit C of the blocking oscillator thus creates a voltage pulse with an excessive maximum voltage and there is a current FlnX from the inductance of the transformer through the opened Diode D4, which charges capacitor C3.
Der geschilderte Vorgang wiederholt sich periodisch, so daß der KondenPator C3 über die gleichrichtende Diode D4 mit den Pu=gangsimpulsen des Sperrschwingers so lange aufgeladen wird, bis eine vorgegebene Maximalspannung erreicht ist.The process described is repeated periodically, so that the capacitor C3 via the rectifying diode D4 with the pulse pulses of the blocking oscillator is charged until a specified maximum voltage is reached.
Bei entsprechender Dimensionierung des Sperrschwingers wird eine Impulsfolgefrequenz von 20-25 kz am Ausgang C des Sperrschwingers erzielt. Der Kondensator C wird mit 3 diesen Impulsen beispielsweise auf eine Spannung von ca. 80 V aufgeladen.If the blocking oscillator is dimensioned accordingly, a pulse repetition frequency is used of 20-25 kz at output C of the blocking oscillator. The capacitor C is with 3 these pulses are charged to a voltage of approx. 80 V, for example.
Der Entladestromweg des Kondensators C3 führt über den Strombegrenzungswiderstand R und die Die D1 zur Kathoden-3 Anoden-Strecke des Thyristors Thy, der in Reihe zu dem zu schaltenden Magnetventil N im Last stromkreis angeordnet ist. Die Diode D1 verhindert, daß der Kondensator C3 über 3 die Direktverbindung des Thyristors mit der Eingangsklemme A aufgeladen wird.The discharge current path of the capacitor C3 leads via the current limiting resistor R and the Die D1 to the cathode-3 anode route of the thyristor Thy, which is in series to the solenoid valve to be switched N is arranged in the load circuit. The diode D1 prevents the capacitor C3 through 3 the direct connection of the thyristor is charged with the input terminal A.
Der Kondensator C kann sich jedoch erst dann entladen, 3 wenn die Steuerelektrode des Thyristors über die mit dem Kondensator verbundene Spannungsdurchbruchsstrecke ein Triggersignal erhält. Dies ist dann der Fall, wenn die Spannung am Kondensator C3 die Gesamtdurcbbruchsspannung der Triggerdioden V1,V2 übersteigt. Dann gelangt iiber die Triggerdioden V1,V2, die beispielsweise Vierschichtdioden sind, und über den Strombegrenzungswiderstand R6 ein Triggersignal zur Steuerelektrode des Thyristors Thy, so daß dieser leitend wird und der Kondensator C3 eine erhöhte Momentanleistung von mehr als 8 Watt an das Magnetventil >1 abgeben kann. Der zwischen die Steuerelektrode und die Kathode des Thyristors Thy geschaltete Widerstand R7 dient als Ableitwiderstand für den Sperrstrom durch die Steuerelektrode des Thyristors.However, the capacitor C can only discharge 3 when the Control electrode of the thyristor via the voltage breakdown path connected to the capacitor receives a trigger signal. This is the case when the voltage across the capacitor C3 exceeds the total breakdown voltage of the trigger diodes V1, V2. Then got there Via the trigger diodes V1, V2, which are, for example, four-layer diodes, and via the current limiting resistor R6 a trigger signal to the control electrode of the thyristor Thy, so that it becomes conductive and the capacitor C3 has an increased instantaneous power can deliver more than 8 watts to the solenoid valve> 1. The one between the control electrode and the cathode of the thyristor Thy connected resistor R7 serves as a bleeder resistor for the reverse current through the control electrode of the thyristor.
Wenn das Nagnetventil N bei Abgabe der erhöhten omentanleistung anspricht, liegt am Magnetventil N fast die gesamte Kondensatorspannung. Diese Spannung liegt auch am parallel zum lagnetventil M geschalteten Spannungsteiler aus den Widerständen R4 und R5, so dan der mit der Basiselektrode an den Abgriff des Spannungsteilers angeschlossene Transistor T1 durchgeschaltet wird. Die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T1 liegt parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors T2, so daß bei durchgeschaltetem Transistors T1 das Basispotential des Transistors T2 im wesentlichen dem Bezugspotential entspricht. Der Sperrschwinger schwingt folglich nicht mehr,und der. Kondensator C wird nicht mehr 3 nachgeladen.If the solenoid valve N responds when the increased instantaneous power is delivered, almost the entire capacitor voltage is applied to the solenoid valve N. That tension lies also at the voltage divider connected in parallel to the solenoid valve M from the resistors R4 and R5, then the one with the base electrode to the tap of the voltage divider connected transistor T1 is turned on. The collector-emitter path of transistor T1 is parallel to the base-emitter path of transistor T2, so that when the transistor T1 is switched on, the base potential of the transistor T2 essentially corresponds to the reference potential. The blocking oscillator consequently oscillates no more, and the. Capacitor C is no longer 3 recharged.
Die weiterhin erforderliche Halteleistung dz das Magnetventil M - bei einer Haltespannung von z. BS. 6-9 Volt und einem Haltestrom von ca. 120 mA- wird direkt aus dem Netz über die Diode D2 bezogen. Die Haltespannung am Magnetventil M reicht auch aus, um den Transistor T1 im durchgesteuerten Zustand zu halten.The further required holding power dz the solenoid valve M - at a holding voltage of z. BS. 6-9 volts and a holding current of approx. 120 mA is obtained directly from the network via diode D2. The holding voltage on the solenoid valve M is also sufficient to keep transistor T1 in the on state.
Die parallel zum Magnetventil N geschaltete Diode D9 dient als Löschdiode für nie im Magnetventil gespeicherte Energie bei dessen Abschaltung.The diode D9 connected in parallel to the solenoid valve N serves as a quenching diode for energy never stored in the solenoid valve when it is switched off.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
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