DE4425842A1 - Kathodenstromregler, insbesondere für einen Wanderfeldröhrenverstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kathodenstromregler, insbesondere für einen Wanderfeldröhrenverstärker

Aus der DE 38 43 260 C1 ist ein Kathodenstromregler für einen Wanderfeldröhrenverstärker bekannt. Der dortige Stromwandler in der Kathodenzuleitung muß für Hochspannung ausgelegt sein. Das Potential am lastseitigen Ende des Stellgliedes wird über eine Stromquelle, die vom sekundärseitigen Spannungsabfall am Stromwandler beeinflußt wird, so verstellt, daß ein vorgegebener Strom durch den Stellglied-Transistor fließt.

Aufgabe der Erfindung ist es eine aufwandsarme Realisierung für einen Kathodenstromregler anzugeben, der nur einen mit wenigen Windungen versehenen Stromwandler oder einen wenig belasteten ohmschen Widerstand als Stromsensor benötigt. Der Stromwandler muß insbesondere nicht für Hochspannungen ausgelegt sein. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen angegeben.

Im Gegensatz zur Realisierung gemäß DE 38 43 260 C1 wird nur ein Stromwandler mit wenigen Windungen benötigt. Es tritt keine Verfälschung der Stromauswertung durch den Magnetisierungsstrom ein. Die Spannungsversorgung des Reglers erfolgt nicht über den Stromwandler, so daß dieser auch aus diesem Grunde wenig Windungen aufweisen kann. Wegen der Potentialtrennstufe ist für die Ausgestaltung des Stromwandlers ein Niederspannungswandler geeignet.

Wird ein Strommeßwiderstand als Stromsensor verwendet, so muß dieser nicht für eine hohe Strombelastung ausgelegt sein. Sein Widerstandswert kann außerdem klein gehalten werden, da für die Ansteuerleistung des Stellgliedes eine separate Quelle vorgesehen ist. Eine hohe Verlustleistung an diesem Strommeßwiderstand kann demnach nicht auftreten.

Die Ansteuerleistung für das Stellglied kann aufwandsarm aus sowieso vorhandenen Leistungskreisen aufgebracht werden.

Anhand der Zeichnungen werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild des Kathodenstromreglers nach der Erfindung mit einem Stromwandler als Stromsensor,

Fig. 2 eine Variante für den Kathodenstromregler nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Prinzipschaltbild des Kathodenstromreglers nach der Erfindung mit einem Strommeßwiderstand als Stromsensor und

Fig. 4 einen Kathodenstromregler für mehrere Kathodenströme.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 werden die Versorgungsspannungen für den Röhrenverstärker, insbesondere einen Wanderfeldröhrenverstärker, über einen Hochspannungstransformator HV mit mehreren Sekundärstromkreisen gewonnen. An der Sekundärwicklung HVK wird die Spannung für die Kathode K des Wanderfeldröhrenverstärkers, z. B. -6000 V, abgenommen. In der Kathodenzuleitung KL befindet sich vor dem Hochspannungsgleichrichter HG die Primärwicklung SW1p des Stromsensors in Form eines Stromwandlers SW1. Die Sekundärwicklung SW1s dieses Stromwandlers ist mit einem Gleichrichter Gl1 beschaltet. Das Ausgangssignal des Gleichrichters Gl1 ist ein zum Kathodenstrom IK proportionales Signal. Es wird einem Fehlersignalverstärker FV zugeführt, der dieses stromproportionale Signal mit einer Referenzspannung Ur1 vergleicht. An seinem Ausgang erscheint ein Fehlersignal, welches einer Stufe OK zur potentialgetrennten Übertragung des Fehlersignals zu dem Stellglied TS zugeführt wird. Im Ausführungsbeispiel besteht die Stufe OK aus einem Optokoppler, dessen Fototransistor FT in Serie zum Stellglied TS und zwar in dessen Emitterleitung angeordnet ist. Zwischen Stellglied TS und Fototransistor FT ist ein Arbeitswiderstand RA angeordnet, über den die Anode A (z. B. -1000 V bis -5000V) des Wanderfeldröhrenverstärkers mit dem Stellglied TS verbunden ist. Der Kollektor des Stellglied-Transistors TS ist an mit einer weiteren Sekundärwicklung HVA des Hochspannungstransformators Hv über einen Gleichrichter GL3 verbunden. Die Ansteuerleistung des Stellgliedes TS wird erfindungsgemäß von einer Hilfsquelle potentialgetrennt aufgebracht. Im Gegensatz zur Lösung gemäß DE 38 43 260 C1 muß also die Ansteuerleistung des Stellgliedes nicht über den Stromwandler SW1 aufgebracht werden. Aus diesem Grund und auch wegen der Potentialtrennung durch die Stufe OK benötigt der Stromwandler SW1 nur wenige Windungen, z. B. 1 bis 5 Windungen, und muß nicht für Hochspannungspotential ausgelegt sein. Die Hilfsquelle besteht gemäß der Realisierung nach Fig. 1 aus einem Stromwandler SW2, dessen Primärwicklung SW2p im Heizkreis (Heizstrom IF) oder einem Hochspannungskreis des Röhrenverstärkers angeordnet ist und dessen Sekundärwicklung SW2s über den Gleichrichter Gl2 und einen Widerstand R1 mit der Basis des Stellglied-Transistors TS verbunden ist. Der Gleichrichter Gl2 ist ausgangsseitig mit einem Glättungskondensator CG beschaltet, dem eine Zenerdiode ZD zur Ladebegrenzung parallel geschaltet ist.

Beim Alternativbeispiel des Kathodenstromreglers gemäß Fig. 2 ist die Primärwicklung SW2p des Stromwandlers SW2 zur Aufbringung der Ansteuerleistung für das Stellglied TS nicht im Heizkreis, sondern in einem sekundärseitigen Hochspannungskreis des Hochspannungstransformators HV angeordnet. Wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zeigt, befindet sich dort die Primärwicklung SW2p in der zweiten Zuleitung der Sekundärwicklung HVK zum Hochspannungsgleichrichter HG.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird das kathodenstromproportionale Signal über einen Stromsensor in Form eines Strommeßwiderstandes RK in der Kathodenzuleitung erfaßt. Über den Widerstand R2 ist dieser Strommeßwiderstand RK mit dem Fehlersignalverstärker FV verbunden. Damit das Meßergebnis nicht verfälscht wird, ist für den Fehlersignalverstärker FV eine separate Stromversorgung vorgesehen, bestehend aus einer Hilfswicklung HW auf dem Hochspannungstransformator HV und jeweils einer Diode D1, D2 und einem Kondensator C1, C2 zur Erzeugung einer positiven und negativen Gleichspannung.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindunggemäß Fig. 4 sind mehrere Leistungsverstärkerröhren mit mehrere Kathoden - in der Zeichnung sind zwei Kathoden K und K′ dargestellt - parallel geschaltet. Dies hat den Vorteil, daß nur eine Stromversorgung notwendig ist. Die Anoden dieser Leistungsverstärkerröhren führen alle zum Anschlußpunkt A. In jeder Kathodenzuleitung ist ein Stromsensor SW1, SW1′, bzw. wie dargestellt ein Strommeßwiderstand RK und RK′, vorgesehen. Jedem Stromsensor ist auch ein Fehlerverstärker FV bzw. FV′ zugeordnet. Die Ausgangssignale der Fehlerverstärker FV und FV′ können vor der potentialgetrennten Übertragung an das Stellglied TS mittels einer ODER-Verknüpfung (wie dargestellt) in den Steuerkreis des Stellgliedes TS eingespeist werden. Durch diese Verknüpfung regelt immer jene Röhre - Kathode K oder K′ - die Anodenspannung, welche die kleinste Spannung für einen bestimmten Kathodenstrom benötigt (Überlastschutz). Anstelle letzterer Realisierung ist auch eine ODER-Verknüpfung im Steuerkreis möglich. Die erstere Variante spart eine Stufe, bzw. Optokoppler zur potentialgetrennten Übertragung. Die letztere Variante weist eine höhere Betriebssicherheit auf. Bei Ausfall eines der Optokoppler erfolgt immer noch eine Regelung in Abhängigkeit eines Kathodenstromes.

Optional können mehrere Steuerkreise und entsprechenden Stellgliedern vorgesehen werden. Dies ist dann sinnvoll, wenn mehrere (zwei) Leistungsverstärkerröhren betrieben werden, die zum Beispiel unterschiedlich altern (durch Betriebsweise z. B. redundante Reserveröhre). Dadurch können die Anodenspannungen unterschiedlich eingeregelt werden bei jeweiligem konstantem Kathodenstrom.

Claims (7)

1. Kathodenstromregler, insbesondere für einen Wanderfeldröhrenverstärker, mit folgenden Baugruppen:

• - einem Stromsensor (SW1, RK) in der Kathodenzuleitung zur Aufbereitung eines stromproportionalen Signals,
• - einem Fehlersignalverstärker (FV) für das stromproportionale Signal,
• - einer Stufe (OK) zur potentialgetrennten Übertragung des Fehlersignals zu dem Stellglied (TS),
• - einer Hilfsquelle (SW2, Gl2) zur potentialgetrennten Aufbereitung der Ansteuerleistung des Stellgliedes (TS).

2. Kathodenstromregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufbereitung der Ansteuerleistung für das Stellglied (TS) ein Stromwandler (SW2) vorgesehen ist, dessen Primärwicklung (SW2p) im Heizkreis oder einem Hochspannungskreis des Röhrenverstärkers angeordnet ist und dessen Sekundärwicklung (SW2s) über einen Gleichrichter (Gl2) an das Stellglied (TS) und an die Stufe (OK) zur potentialgetrennten Übertragung des Fehlersignals angeschlossen ist.

3. Kathodenstromregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (OK) zur potentialgetrennten Übertragung des Fehlersignals aus einem Optokoppler besteht, dessen Fototransistor (FT) in Serie zum Stellglied (TS) in Wirkverbindung steht.

4. Kathodenstromregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode des Röhrenverstärkers an die Verbindungsleitung zwischen Stellglied (TS) und Fototransistor (FT) des Optokopplers (OK) angeschlossen ist.

5. Kathodenstromregler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromsensor ein Stromwandler (SW1) ist, dessen Primärwicklung (SW1p) in der Kathodenzuleitung angeordnet ist und dessen Sekundärwicklung (SW1s) über einen Gleichrichter (Gl1) mit dem Fehlersignalverstärker (FV) verbunden ist.

6. Kathodenstromregler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromsensor ein Strommeßwiderstand (RK) ist, der an den Fehlersignalverstärker (FV) angeschlossen ist.

7. Kathodenstromregler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Kathodenzuleitungen ein Stromsensor (SW1, SW1′, RK, RK′) in mindestens zwei dieser Zuleitungen angeordnet ist, daß den Stromsensoren jeweils ein Fehlerverstärker (FV, FV′) zugeordnet ist und daß Mittel zur Verknüpfung der Ausgangssignale der Fehlerverstärker (FV, FV′) für die potentialgetrennte Übertragung an das Stellglied (TS) vorgesehen sind.