DE3224926C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektonenblitzgerät mit einem der Aufladung eines Speicherkondensators dienenden Spannungswandler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Elektronenblitzgerät ist z. B. aus "Feinwerktechnik", 72. Jg., 1968, S. 277-282, bekannt.

Bei Elektronenblitzgeräten wird üblicherweise aus einer niedrigen Batteriespannung mittels eines elektronischen Spannungswandlers eine höhere Spannung zur Aufladung eines Speicherkondensators gewonnen. Hierbei werden in der Regel als Spannungswandler selbstschwingende Sperrwandler oder Durchflußwandler verwendet. Im Interesse einer möglichst guten Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Batteriekapazität ist es dabei wichtig, einen möglichst hohen Wirkungsgrad des Spannungswandlers zu erzielen.

Der Wirkungsgrad eines derartigen Spannungswandlers hängt sehr wesentlich vom Aufbau des Wandlertransformators und von dessen Aussteuerung in bezug auf die magnetische Kennlinie des Transformatorkernes sowie von der durch die notwendige Rückkopplung hervorgerufenen Belastung der Rückkopplungswicklung ab. Es wurde deshalb bereits in der DE-OS 27 19 125 eine Schaltungsanordung für einen Spannungswandler vorgeschlagen, dessen Wandlertransformator keine Rückkopplungswicklung aufweist und dessen Wandlertransistor durch einen separaten Impulsgeber angesteuert wird. Mit dieser bekannten Schaltungsanordnung läßt sich zwar der Wirkungsgrad eines solchen Spannungswandlers verbessern, jedoch ist hierfür ein sehr großer schaltungstechnischer Aufwand erforderlich, was die Herstellung des Wandlers verteuert.

Auch aus der US 37 72 564 ist eine Schaltungsanordnung für einen Spannungswandler bekannt, dessen Wandlertransformator ebenfalls keine Rückkopplungswicklung aufweist. Auch hier handelt es sich jedoch um einen fremdgesteuerten Sperrwandler, bei dem zur Ansteuerung des Wandlertransformators ein Schwingungserzeugungsteil mit einem zweiten Transformator vorgesehen ist. Obwohl bei dieser Schaltung der Wandlertransistor doppelt ausgenutzt wird, da er sowohl den Wandlertransformator als auch den zweiten (Rückkopplungs-) Transformator ansteuert, ist der Schaltungsaufwand durch den zur Schwingungserzeugung erforderlichen zweiten Transformator im Vergleich mit den bekannten selbstschwingenden Sperrwandlern zu aufwendig.

Die herkömmlichen selbstschwingenden Wandlerschaltungen enthalten einen Wandlertransistor und einen Wandlertransformator mit drei Wicklungen: Primärwicklung, Sekundärwicklung und Rückkopplungswicklung. Der Wickelraum kann daher nicht voll für die Leistungsübertragung genutzt werden. Durch die verhältnismäßig geringe Verstärkung des Wandlertransistors ist eine hohe Steuerleistung erforderlich, welche der Rückkopplungswicklung entnommen wird. Hierdurch wird der Wandlertransformator zusätzlich belastet und dadurch der Wirkungsgrad verschlechtert. Da der Wandlertransistor einen hohen Basisstrom benötigt, ist auch ein entsprechend hoher Strom zum Abschalten des Wandlers (nach Erreichen der Sollspannung des Speicherkondensators) erforderlich, was den Gesamtwirkungsgrad weiter verschlechtert. Außerdem wird bei den bisher verwendeten selbstschwingenden Wandlerschaltungen der Wandlertransformator zur Erzeugung der notwendigen Rückkopplung mehr oder weniger in die magnetische Sättigung gesteuert, wodurch unvermeidbare Verluste entstehen.

Diese Nachteile sollen beim Gegenstand der Erfindung vermieden werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für einen selbstschwingenden Sperrwandler zur Aufladung eines Speicherkondensators in einem Elektronenblitzgerät anzugeben, der einfach aufgebaut ist und im Vergleich zu den bisher verwendeten selbstschwingenden Sperrwandlern einen höheren Wirkungsgrad aufweist. Außerdem soll der Spannungswandler durch kleine Steuersignale mit geringer Steuerleistung abschaltbar und wieder einschaltbar sein, um z. B. durch einen integrierten Schaltkreis angesteuert werden zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Rückkopplung eine Rückkopplungsspannung vom Kollektor des Wandlertransistors über einen Widerstand zur Basis eines zweiten, zum Wandlertransistor komplementären Transistors geführt ist, dessen Emitter mit dem einen Pol der Stromversorgung und dessen Kollektor mit der Basis des Wandlertransistors verbunden ist.

Durch die Verwendung eines zweiten, zum Wandlertransistor komplementären Transistors, kann die Rückkopplungswicklung des Wandlertransformators entfallen und die Rückkopplungsleistung um den Verstärkungsfaktor des zweiten Transistors verringert werden. Durch den Wegfall der Rückkopplungswicklung steht der gesamte Wickelraum des Wandlertransformators für die Leistungsübertragung zur Verfügung, wodurch der Wirkungsgrad verbessert und der Aufbau des Transformators vereinfacht wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Elektronenblitzgerätes;

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Elektronenblitzgerätes.

Die Funktionsweise der Schaltungsanordnung ist wie folgt: Beim Einschalten der Betriebsspannung wird dem Transistor T 2 über den Widerstand R 3 und den geschlossenen Schaltkontakt S 2 Basisstrom zugeführt, wodurch dieser leitend wird. Hierdurch erhält der Wandlertransistor T 1 über den Transistor T 2 Basisstrom und wird ebenfalls leitend. Hierdurch erhöht sich die Spannung am Kollektor des Wandlertransistors T 1, und der Transistor T 2 erhält über den Widerstand R 4 noch mehr Basisstrom, wodurch der Transistor T 2 und damit auch der Wandlertransistor T 1 vollständig durchgeschaltet wird. Entsprechend der Primärinduktivität L 1 des Wandlertransformators Tr steigt nun der Kollektorstrom des Wandlertransistors T 1 nahezu linear an nach der Formel

Mit zunehmendem Kollektorstrom erhöht sich durch den Innenwiderstand des Halbleitermaterials der Spannungsabfall am Wandlertransistor T 1. Hierdurch sinkt die Spannung am Kollektor des Transistors T 1, wodurch der durch den Widerstand R 4 fließende Basisstrom des Transistors T 2 abnimmt und dieser weniger durchgesteuert wird. Damit wird auch der Wandlertransistor T 1 weniger durchgesteuert, und die Spannung an dessen Kollektor nimmt weiter ab. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis der Kollektorstrom des Wandlertransistors T 1 wieder abnimmt. In diesem Moment polt sich durch die magnetische Induktion die Spannung an den Wicklungen des Wandlertransformators Tr um. Die Basis des Transistors T 2 erhält damit über den Widerstand R 4 Sperrspannung. Der Transistor T 2 und damit auch der Wandlertransistor T 1 werden dadurch vollständig gesperrt.

Durch die bis zu diesem Zeitpunkt im Eisenkern des Wandlertransformators Tr gespeicherte magnetische Energie wird nun in dessen Sekundärwicklung eine Spannung induziert, durch die der Speicherkondensator C über eine Gleichrichterdiode aufgeladen wird. Wenn die gesamte Energie übertragen ist und kein Ladestrom mehr fließt, steigt die Spannung auf der Primärseite wieder an, der Transistor T 2 erhält wieder Basisstrom, und der gesamte Vorgang beginnt wieder von vorn.

Der maximale Strom, bei dem die Transistoren T 1 und T 2 gesperrt werden, hängt bei vorgegebener Betriebsspannung nur von der Stromverstärkung der beiden Transistoren T 1 und T 2 sowie von der Größe des Widerstandes R 4 ab. Durch entsprechende Dimensionierung des Widerstandes R 4 kann daher dieser Abschaltstrom so festgelegt werden, daß der Wandlertransformator Tr nie in die magnetische Sättigung gesteuert wird. Hierdurch können die magnetischen Verluste auf ein Minimum reduziert werden.

Die Verwendung eines zweiten, zum Wandlertransistor komplementären Transistors hat folgende Vorteile:

• 1. Die für die Rückkopplung erforderliche Phasendrehung wird durch den zweiten Transistor vorgenommen, wodurch die bisher benötigte Rückkopplungswicklung des Wandlertransformators entfallen kann. Hierdurch vereinfacht sich die Herstellung des Wandlertransformators, und der Wickelraum kann voll für die Arbeitswicklungen genützt werden, wodurch der Wirkungsgrad verbessert wird.
• 2. Die erforderliche Rückkopplungsleistung ist um den Verstärkungsfaktor des zweiten Transistors verringert, und die Steuerleistung für den Wandlertransistor wird nicht mehr dem Wandlertransformator, sondern über den zweiten Transistor direkt der Stromversorgung entnommen. Hierdurch werden die Rückkopplungsverluste verringert.
• 3. Da der Strom durch den zweiten Transistor wesentlich geringer ist als der Strom durch den Wandlertransistor, kann der Basiskreis des zweiten Transistors entsprechend hochohmiger ausgelegt werden. Hierdurch wird der Strom durch den Basisspannungsteiler wesentlich verringert, und die Steuerleistung zum Abschalten des zweiten Transistors ist wesentlich kleiner als die Steuerleistung, die zum Abschalten des Wandlertransistors erforderlich wäre. Der Wandler kann daher z. B. durch eine integrierte Schaltung mit geringen Ausgangsströmen durch Sperren des zweiten Transistors abgeschaltet werden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist es, daß bei einem Kurzschluß der Gleichrichterdiode der Speicherkondensator C über die Sekundärwicklung des Wandlertransformators entladen wird. Bei den bisher gebräuchlichen Wandlerschaltungen konnte eine Gefährdung des Benutzers dadurch auftreten, daß in diesem Fehlerfall Hochspannung an die dem Benutzer zugänglichen Batteriekontakte gelangen konnte.

Da bei einem Sperrwandler die Ausgangsspannung sehr hohe Werte annehmen kann, ist es erforderlich, den Wandler abzuschalten, wenn der Speicherkondensator C auf seine Sollspannung aufgeladen ist. Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird mit einem Spannungsteiler R 1, R 2 eine zur Ladespannung am Speicherkondensator C proportionale Spannung abgegriffen und dem invertierenden Eingang eines Komparators 4 zugeführt. Der andere Eingang des Komparators 4 ist mit einer Referenzspannungsquelle und der Ausgang 7 des Komparators 4 mit dem Basisanschluß des Transistors T 2 verbunden. Der Spannungsteiler R 1, R 2 ist so bemessen, daß beim Erreichen der Sollspannung am Speicherkondensator C der Ausgangstransistor des Komparators 4 durchgeschaltet wird. Hierdurch wird der Transistor T 2 gesperrt und damit der Spannungswandler abgeschaltet. Damit der Wandler nicht sofort wieder eingeschaltet wird, wenn die Spannung am Speicherkondensator C um einen geringen Betrag abgesunken ist, ist es zweckmäßig, den Komparator 4 mit einer Schalthysterese zu versehen, wodurch dessen Ausgangstransistor erst dann wieder in den nicht leitenden Zustand geschaltet wird, wenn die Spannung am Speicherkondensator C um einen vorbestimmten Betrag abgesunken ist. Eine solche Schalthysterese kann z. B. durch einen Widerstand vom Ausgang zum entsprechenden Eingang des Komparators 4 bewirkt werden, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist.

Zur weiteren Steuerung des Spannungswandlers, z. B. im Zusammenhang mit bestimmten Funktionen der zugehörigen Kamera, kann ein weiterer Komparator 8 vorgesehen werden, dessen invertierender Eingang durch ein externes Signal ansteuerbar ist und dessen Ausgang ebenfalls mit dem Basisanschluß des Transistors T 2 verbunden ist. Hierdurch kann der Wandler z. B. beim Betrieb bestimmter anderer Kamerafunktionen abgeschaltet werden.

Damit bei eingeschaltetem Spannungswandler dessen Funktion durch die Komparatoren 4 und 8 nicht beeinträchtigt wird, dürfen deren Ausgänge in diesem Schaltzustand keinen Einfluß auf den Transistor T 2 ausüben. Diese Forderung kann z. B. in vorteilhafter Weise dadurch erfüllt werden, daß die Komparatoren sogenannte Open-Kollektor-Ausgänge aufweisen, wie dies in Fig. 1 durch die Ausgangstransistoren der Komparatoren angedeutet ist. Die Komparatoren 4 und 8 können jedoch auch, wie in Fig. 2 dargestellt, über Dioden an die Basis des Transistors T 2 angeschlossen werden, wodurch verhindert wird, daß von den Komparatoren Basisstrom auf den Transistor T 2 gelangt.

Es kann auch noch ein dritter Komparator vorgesehen werden, durch dessen Ausgang eine Leuchtdiode einschaltbar ist, die in bekannter Weise die Blitzbereitschaft des Elektronenblitzgerätes anzeigt.

Da zum Abschalten des Spannungswandlers nur ein geringer Steuerstrom an der Basis des Transistors T 2 erforderlich ist, können die Komparatoren 4 und 8 und gegebenenfalls auch ein weiterer Komparator zur Steuerung einer Leuchtdiode für die Blitzbereitschaftsanzeige sowie die Referenzspannungsquelle in Form einer einzigen integrierten Schaltung ausgebildet sein.

Da der Widerstand R 3, über den dem Transistor T 2 Basisstrom zugeführt wird, nur zum sicheren Anschwingen des Sperrwandlers erforderlich ist, kann dieser auch über einen Schaltkontakt S 2 mit der Stromversorgung verbunden werden, wobei der Schaltkontakt S 2 nur zum Anschwingen des Sperrwandlers geschlossen wird und nach dessen Anschwingen wieder geöffnet werden kann. Auf diese Weise würde der Wandler, wenn er nach dem Aufladen des Speicherkondensators C auf dessen Sollspannung abgeschaltet wurde, nicht mehr selbsttätig wieder eingeschaltet werden, sondern könnte erst nach Schließen des Schaltkontaktes S 2 wieder anschwingen. Dies hätte den Vorteil, daß der Wandler automatisch ausgeschaltet wird, wenn die Kamera mit dem Blitzgerät weggelegt wird und hierbei vergessen wird, das Blitzgerät mit dem Schalter S 1 abzuschalten. Hierbei könnte z. B. der Schaltkontakt S 2 mit einem Handgriff der Kamera gekoppelt sein, so daß der Schaltkontakt S 2 automatisch betätigt wird, sobald die Kamera in die Hand genommen wird. Hierdurch würde auch gewährleistet, daß der Schaltkontakt S 2 geschlossen bleibt, solange die Kamera in Aufnahmestellung gehalten wird.

Claims (7)

1. Elektronenblitzgerät mit einem der Aufladung eines Speicherkondensators dienenden Spannungswandler, der eine Stromversorgung, einen Wandlertransformator mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, einen Wandlertransistor und eine Gleichrichterdiode aufweist und als selbstschwingender Sperrwandler ausgebildet ist, wobei die Primärwicklung des Wandlertransformators an den einen Pol der Stromversorgung und an den Kollektor des Wandlertransistors angeschlossen ist, dessen Emitter mit dem anderen Pol der Stromversorgung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rückkopplung eine Rückkopplungsspannung vom Kollektor des Wandlertransistors (T 1) über einen Widerstand (R 4) zur Basis eines zweiten, zum Wandlertransistor (T 1) komplementären Transistors (T 2) geführt ist, dessen Emitter mit dem einen Pol (3) der Stromversorgung (1) und dessen Kollektor mit der Basis des Wandlertransistors (T 1) verbunden ist.

2. Elektronenblitzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis des zweiten Transistors (T 2) über einen hochohmigen Widerstand (R 3), der mit einem Anschluß (2) der Stromversorgung (1) verbunden ist, ein Basisstrom zuführbar ist, und daß der Transistor (T 2) über eine Regelschaltung (R 1, R 2, 4, Uref) beim Erreichen einer vorbestimmten Ladespannung des Speicherkondensators (C) sperrbar und nach Absinken der Ladespannung des Speicherkondensators (C) um einen vorbestimmten Betrag wieder durchschaltbar ist.

3. Elektronenblitzgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hochohmige Widerstand (R 3) über einen Schaltkontakt (S 2) mit dem anderen Pol (2) der Stromversorgung (1) verbindbar ist.

4. Elektronenblitzgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Regelschaltung parallel zum Speicherkondensator (C) ein Spannungsteiler (R 1, R 2) geschaltet ist, an dessen Abgriff eine zur Ladespannung am Speicherkondensator (C) proportionale Spannung abgreifbar ist, daß ein Komparator (4) vorgesehen ist, dessen nicht invertierendem Eingang (5) eine Referenzspannung zugeführt ist, dessen invertierender Eingang (6) mit dem Abgriff des Spannungsteilers (R 1, R 2) und dessen Ausgang (7) mit der Basis des Transistors (T 2) verbunden ist, und daß der Komparator (4) eine Schalthysterese aufweist.

5. Elektronenblitzgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Komparator (8) vorgesehen ist, dessen nicht invertierendem Eingang (9) eine Vergleichsspannung zugeführt ist, dessen invertierender Eingang (10) durch ein externes Signal ansteuerbar ist und dessen Ausgang (11) mit der Basis des zweiten Transistors (T 2) verbunden ist.

6. Elektronenblitzgerät nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatoren, (4, 8) Open- Kollektor-Ausgänge aufweisen.

7. Elektronenblitzgerät nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Komparatoren (4, 8) über Dioden (D 1, D 2) mit der Basis des zweiten Transistors (T 2) verbunden sind.