DE3709888A1 - Hochspannungs-stromquelle fuer eine entladungsroehre - Google Patents
Hochspannungs-stromquelle fuer eine entladungsroehreInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochspan
nungs-Stromquelle für eine Entladungsröhre nach dem Oberbe
griff des Patentanspruchs 1.
Die Fig. 3 zeigt eine bekannte Hochspannungs-Stromquelle 2
in Blockschaltung. Die Hochspannungs-Stromquelle 2 besitzt
einen Schwingkreis 4. Dieser liefert eine Wechselspannung
aus einer Gleich- oder Wechseleingangsspannung. Ein Bouster-
Stromkreis 6 dient zur Verstärkung der Wechselspannung bis
zu einem vorher festgelegten Hochspannungswert. Ein Gleich
richterstromkreis 8 richtet die verstärkte Wechselspannung
gleich. Die Ausgangsspannung (Gleichhochspannung) V 2 wird
auf eine Entladungsröhre 12 z.B. eine Laserröhre gegeben.
Ein Stromkreis 10 steuert beispielsweise den Schwingkreis 4
in Konstant-Stromsteuerung des Arbeitsstromes I, der in der
Entladungsröhre 12 fließt.
Die vorgenannte Entladungsröhre 12, wie beispielsweise eine
Laserröhre, die an die Hochspannungs-Stromquelle 2 ange
schlossen ist, besitzt im allgemeinen eine geringere Lebens
dauer und Zuverlässigkeit als die Hochspannungs-Stromquelle
2.
Die übliche Hochspannungs-Stromquelle 2 setzt jedoch die
Speisung mit Hochspannung V 2 fort, auch wenn die Entladungs
röhre 12 Abweichungen aufweist, was zu einer abnormalen Ar
beitsweise des Systems führt, da die Entladungsröhre 12
nicht arbeitet (keine Schwingung für die Laserröhre), oder
sich in seiner Eigenschaft verschlechtert und eine nicht
gleichmäßige, das System gefährdende Arbeitsweise aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Hochspannungs-
Stromquelle für eine Entladungsröhre zu schaffen, die eine
entladungsröhrenseitige Abweichung feststellt und die Spei
sung mit Hochspannung unterbricht und dadurch die Sicherheit
des System erheblich verbessert wird.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. In
der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Hochspannungs-Stromquelle
für eine Entladungsröhre;
Fig. 2 ein für eine Verzögerungsschaltung typisches Schalt
bild, und
Fig. 3 ein typisches Blockschaltbild einer üblichen Hoch
spannungs-Stromquelle für eine Entladungsröhre.
In Fig. 1 ist eine Hochspannungs-Stromquelle für eine Entla
dungsröhre dargestellt. Die einzelnen Komponenten entspre
chen den Elementen in Fig. 3. Für gleiche Schaltbildblöcke
wurde gleiche Bezugszahlen verwendet.
Nach Fig. 1 besitzt die Hochspannungs-Stromquelle 14 einen
Gleichrichterstromkreis 8, der eine Spannung
(Gleichspannung) V 3 entsprechend (z.B. im Verhältnis zu) ei
ner Ausgangsspannung (Gleichhochspannung) V 2 liefert, wobei
die Spannung V 3 an einem über Spannungsdetektor-Stromkreis
16 und weiter an einem Unterspannungsdetektor-Stromkreis 22
angelegt wird. Alternativ kann die Spannung V 3 von dem Bou
ster-Stromkreis 6 (Wechselspannung), durch Gleichrichtung
unter Verwendung eines weiteren Gleichrichterstromkreises 15
gewonnen werden. Es kann auch die aus dem Gleichrichter
stromkreis 8 erhaltene Spannung auf einen der Überspannungs
detektor-Stromkreise 16 und Unterspannungsdetektor-Strom
kreis 22 gegeben werden, und die von einem anderen Gleich
richterstromkreis erhaltene Spannung kann auf den anderen
angewandt werden.
Der Überspannungsdetektor-Stromkreis 16 ist mit einem Kompa
rator 18 und einer Referenzstromquelle 20 versehen, wobei
die Spannung V 3 an den negativen Eingang des Komparators 18,
und die Referenzspannung Vr1 der Referenzstromquelle 20 an
dem positiven Eingang angelegt wird. Der Komparator 18 lie
fert ein Ausgangssignal S 1 mit niedrigen Pegel, wenn die
Spannung V 3 einen über den Referenzspannungswert Vr1 liegen
den Wert besitzt. Die Referenzspannung Vr1 wird auf einen
Spannungswert eingestellt, der dem Wert entspricht, der et
was über der Ausgangsspannung V 2 (z.B. ca. 2KV) liegt, wenn
die Entladungsröhre 12 normal arbeitet.
Der Unterspannungsdetektor-Stromkreis 22 ist mit einem Kom
parator 21 und einer Referenzstromquelle 26 versehen, wobei
die Spannung V 3 an den positiven Eingang des Komparators und
die Referenzspannung Vr2 aus der Referenzstromquelle 26 an
den negativen Eingang angelegt wird. Der Komparator 24 er
zeugt ein Ausgangssignal S 2 mit niedrigen Pegel, wenn die
Spannung V 3 unter dem Referenzspannungswert Vr2 liegt. Die
Referenzspannung Vr2 wird auf einen Spannungswert einge
stellt, der dem Wert entspricht, der etwas unter der Aus
gangsspannung V 2 (z.B. ca. 2KV) liegt, wenn die Entladungs
röhre 12 normal arbeitet.
Die Ausgänge des Überspannungsdetektor-Stromkreises 16 und
des Unterspannungsdetektor-Stromkreises 22, bzw. die Aus
gangssignale S 1 und S 2 der Komparatoren 18 und 24, werden
einem Steuerstromkreis 28 zugeleitet und des weiteren einem
Abweichungs-Ausgangsstromkreis 30.
Der Steuerstromkreis 28 hat die Funktion, Ausgangsspannung
V 2 zu unterbrechen, wenn mindestens eines der Ausgangssi
gnale S 1 und S 2 einen niedrigen Pegel aufweist, zusätzlich
zu der Funktion der Konstantstromsteuerung des Arbeitsstro
mes I, der in der Entladungsröhre 12 fließt. Die Unterbre
chung der Ausgangsspannung V 2 erfolgt durch Unterbrechung
der Schwingung des Schwingkreises 4.
Der Abweichungs-Ausgangsstromkreis 30 erzeugt ein Alarmsi
gnal S 3 sofern mindestens eines der Ausgangssignale S 1 und
S 2 einen niedrigen Pegel aufweist.
Nachfolgend wird anhand eines Beispieles die gesamte Ar
beitsweise der Stromquelle nach dieser Erfindung beschrie
ben. In einem Fall, in dem sich die Entladungsröhre abnormal
verhält, z.B. Nichtfunktionieren nach Ablauf der Lebensdauer
oder ungleichmäßiges Funktionieren aufgrund der Verschlech
terung ihrer Eigenschaften, da die Ladung abnormal gering
ist, erhöht sich die der Entladungsröhre 12 zugeführte Aus
gangsspannung V 2 auf einen Wert, der über der Spannung im
Normalzustand liegt. Des weiteren erhöht sich die Spannung
V 3 auf einen Wert, der über der Bezugsspannung Vr1 liegt.
Folglich weist das Ausgangssignal S 1 aus dem Überspannungs
detektor-Stromkreis 16 einen niedrigen Pegel wie vorstehend
erwähnt auf, und der Steuerstromkreis 28 unterbricht die
Schwingung des Schwingkreises 4 als Folge das Ausgangssignal
S 1, wodurch die Spannung V 2 unterbrochen wird. Der Zustand,
bei der Ausgang des Gleichrichterstromkreises 8 nicht mit
der Entladungsröhre 12 verbunden ist, wird festgestellt, und
wie vorstehend erwähnt, interpretiert, wodurch die Ausgangs
spannung V 2 unterbrochen wird. Die Folge ist eine Verbesse
rung der Sicherheit der Hochspannungs-Stromquelle 14 und so
mit des gesamten Systems.
Der Unterspannungsdetektor-Stromkreis 22 und der Abwei
chungs-Ausgangs-Stromkreis 30 sind nicht unerlässlich, doch
können sie, falls erforderlich, vorgesehen werden. Wenn bei
Vewendung eines Unterspannungsdetektor-Stromkreises 22 der
Spannungswert V 3 auf einen Wert absinkt, der unter der Refe
renzspannung Vr2 liegt, bei Abweichungen aufgrund eines
Kurzschlußes oder einer schlechten Isolierung am Ausgang des
Gleichrichterstromkreises 8, so wird das Ausgangssignal S 2
einen niedrigen Pegel aufweisen, um die Ausgangsspannung V 2
zu unterbrechen, wie im vorstehend erwähnten Fall. Dadurch
kann der Ausfall zahlreicher Geräte vermieden werden.
An den Abweichungs-Ausgangsstromkreis 30, falls vorgesehen,
wird das Alarmsignal S 3 angelegt, daß die Abweichung, die
aufgrund zu hoher oder zu niedriger Ausgangsspannung V 2 wie
derspiegelt. Wird angenommen, daß das Alarmsignal S 3 von der
nächsthöheren Regelvorrichtung empfangen wird, die z.B. über
einen Mikroprozessor verfügt, können problemlos weitere
Funktionen abgeleitet werden.
In der Entladungsröhre 12, wie beispielsweise einer Laser
röhre, kann zu Beginn eine Ladestörung auftreten, und zwar
besonders dann, wenn der Betrieb in kaltem Zustand aufgenom
men wird. Der Überspannungsdetektor-Stromkreis 16 stellt
auch in diesem Fall die Ladestörung fest, wodurch die Aus
gangsspannung V 2 unterbrochen wird. Eine mehrmalige Ladestö
rung kann jedoch nicht als besondere Abweichung bezeichnet
werden. Es ist vorzuziehen, als Ausgleich (Toleranz) für
mehrmalige Ladestörungen eine Verzögerungsschaltung 32 vor
dem negativen Eingang des Komparators 18 am Überspannungsde
tektor-Stromkreis 16 vorzusehen.
Die in Fig. 3 dargestellte Verzögerungsschaltung stellt bei
spielsweise in gewissem Maß einen integrierten Stromkreis
der Kombination von Widerständen R 1 und R 2 (R 2 R 1) und der
Kondensatoren C 1 und C 2 dar und weist eine geeignete Zeit
konstante auf. Die Spannung V 3 ist aufgrund der wiederholten
Ladestörungen gezahnt und wird verzögert (integriert) wo
durch die Ausgangsspannung V 3′ nach und nach ansteigt.
Wird die Ausgangsspannung V 3′ an den negativen Eingang des
Komparators 18 angewendet, und wird die richtige Zeitkon
stante für die Verzögerungsschaltung 32 gewählt, ist die
Ausgangsspannung V 3′ erstmals nach Ladestörungen größer äls
die Referenzspannung Vr1, z.B. nach mehrmaligem Start (mit
anderen Worten, beispielsweise mehrere Sekunden später), wo
durch die Ausgangsspannung V 2 unterbrochen wird. In diesem
Fall muß die Zeitkonstante der Verzögerungsschaltung 32,
bzw. der Zeitpunkt, zu dem die Ausgangsspannung V 2 unterbro
chen wird, lediglich entsprechend den Merkmalen der Entla
dungsröhre 12 richtig gewählt werden.
Ist ein Verzögerungsschaltkreis 32 vorgesehen, ist somit ein
Ausgleich für die Ladestörung an der Entladungsröhre 12 beim
Start möglich. Auch wenn die Ladestörungen über einen be
stimmten Zeitraum (Stunden) anhalten, wird die Ausgangsspan
nung V 2 zum Schutz der Entladungsröhre 12 unterbochen.
Claims (5)
1. Hochspannung-Stromquelle für eine Entladungsröhre, die an
diese Gleich-Hochspannung liefert, dadurch gekennzeich
net, daß dieser einen Überspannungsdetektor-Stromkreis
(16, 22) aufweist, der feststellt, daß die Gleich-Hoch
spannung größer als ein vorher festgesetzter Referenzwert
ist, und einen Steuerstromkreis (28), der die Gleich-
Hochspannung als Folge der Feststellungen des Übergangs
detektor-Stromkreises unterbricht.
2. Hochspannungs-Stromquelle nach Patentanspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Überspannungsdetektor-Stromkreis
(16, 22) mit einem Komparator und einer Referenzstrom
quelle (20) ausgerüstet ist, wobei eine der Speisung der
Entladungsröhre entsprechende Spannung (V 3) an den nega
tiven Eingang des Komparators angelegt wird.
3. Hochspannungs-Stromquelle nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Detektor-Stromkreis (16, 22) mit
einem weiteren Komparator (24) ausgerüstet ist, der fest
stellt, ob die der Entladungsröhre zuzuführende Gleich
spannung geringer ist als ein vorher festgesetzter Refe
renzwert.
4. Hochspannungs-Stromquelle nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Steuerstromkreis (28) die Speisung
der Entladungsröhre unterbricht, wenn ein Ausgangssignal
des Detektor-Stromkreises einen niedrigen Pegelwert auf
weist und zusätzlich den Arbeitsstrom für die Entladungs
röhre als Konstantstrom steuert.
5. Hochspannungs-Stromquelle nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine Spannung (V 3), die der Speisespan
nung für die Entladungsröhre proportional ist, dem nega
tiven Eingang des Detektor-Stromkreises über eine Verzö
gerungsschaltung (32) zugeführt wird.
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