DE3709888A1 - Hochspannungs-stromquelle fuer eine entladungsroehre - Google Patents

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.