DE835478C - Schaltung zur Erzeugung einer hohen Gleichspannung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Erzeugung und Regelung einer hohen Gleichspannung mittels eines Spannungsvervielfachers, dem von einem nichtregelbaren Impulsgenerator stammende Impulse zugeführt werden, welcher Spannungsvervielfacher die Reihenschaltung einer Anzahl von Gleichrichtern mit gleicher Durchlaßrichtung und einer Anzahl von Kondensatoren enthält, wobei mindestens eine Elektrode der aufeinanderfolgenden Kondensatoren gegen Erde ein höheres Potential als die Elektroden des vorangehenden hat.

Bei bestimmten Schaltungsgattungen, z. B. bei einer Schaltung zur Lieferung der Speisehodhspannung für die Elektronenstrahlröhre eines Fernsehempfangsgeräts, wird eine nichtregelbare Impulsspannungsquelle benutzt. Bei einem solchen Empfangsgerät steht nämlich gewöhnlich ein im Anodenkreis einer Entladungsröhre erzeugter sägezahnförmiger Strom zur Verfügung, der als ao Ablenkstrom dem magnetischen Ablenksystem der Elektronenstrahlröhre des Empfangsgeräts zugeführt wird. Über die im Anodenkreis der Entladungsröhre vorhandene induktive Belastung wird dann eine impulsförmige Spannung erzeugt, as die mittels eines Spannungsvervielfachers in eine hohe Gleichspannung umgewandelt werden kann.

Die erzeugte Hochspannung kann als Speisespannung der erwähnten Elektronenstrahlröhre zugeführt werden, bildet aber z. B. infolge der veränderlichen Strahlstromstärke eine veränderliche Belastung der einen verhältnismäßig hohen Innenwiderstand aufweisenden Hochspannungsquelle, wodurch die erzeugte Hochspannung nicht konstant

bleibt, so daß besonders bei magnetischer Fokussierung der Elektronenstrahlröhre eine unerwünschte Unscharfe und Größenänderung des Bildes hervorgerufen wird. Würde die erwähnte Entladungsröhre derart in Abhängigkeit von der Belastung geregelt, daß die Hochspannung konstant blieb, so würde die Größe des Ablenkstromes sich ändern, wodurch trotzdem das Bild sich hinsichtlich der Größe ändern würde (Atmen).

ίο Im allgemeinen steht also eine nichtregelbare Impulsspannungsquelle zur Verfügung, mittels der eine Hochspannung erzeugt werden kann, die jedoch in Abhängigkeit von der Belastung wechselt. Mit dem Ausdruck nichtregelbar soll in dieser Beziehung stets gesagt werden, daß die betreffenden Impulse zumindest hinsichtlich der Amplitude nicht regelbar sind.

Die Erfindung bezweckt, Mittel zu schaffen, durch die unter Anwendung dieser gegebenen

ao nichtregelbaren Impulsspannungsquelle trotzdem eine konstante Hochspannung erzeugt werden kann. Ihr liegt der Gedanke zugrunde, daß, indem hinter der nichtregelbaren Spannungsquelle ein Spannungsvervielfacher geschaltet wird, die Möglichkeit gegeben wird, die von der nichtregelbaren Impulsspannungsquelle erzeugte Gleichspannung mit einer Gleichspannung zu summieren, die von einer regelbaren Impulsspannungsquelle kommt. Diese regelbare Impulsspannungsquelle braucht in diesem Fall weniger Spannung und Energie zu liefern, als wenn sie als einziger Impulslieferant zur Erzeugung der Hochspannung verwendet würde.

Die Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß ein Spannungsvervielfacher derart durch von einem regelbaren Impulsgenerator stammende Impulse gespeist wird, daß die erregte Gleichspannung die Summe zweier Gleichspannungen ist, wobei die eine Gleichspannung ein ganzes Vielfaches der Amplitude der gleichgerichteten nichtregelbaren und die andere Gleichspannung ein ganzes Vielfaches der Amplitude der gleichgerichteten regelbaren Impulsspannung beträgt.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele nachstehend näher erläutert.

Fig. ι stellt eine Schaltung mit einer regelbaren und einer nichtregelbaren Impulsspannungsquelle dar, die beide Impulse mit gleichem Vorzeichen liefern, und mit einem Spannungsvervielfacher, der die Reihenschaltung von abwechselnd Gleichrichtern und für Gleichstrom durchlässigen Impedanzen enthält; in den

Fig. 2 und 3 werden eine regelbare und eine nichtregelbare Impulsspannungsquelle, die Impulse

mit entgegengesetzten Vorzeichen liefern, und ein ähnlicher Spannungsvervielfacher wie in Fig. 1 verwendet; in

Fig. 4 erzeugen die regelbare und die nichtregelbare Impulsspannungsquelle wieder Impulse mit gleichem Vorzeichen, wobei der Spannungsvervielfacher nur die Reihenschaltung von Gleichrichtern enthält.

In Fig. ι ist ein von Impulsen gespeister Spannungsvervielfacher dargestellt, der die Reihenschaltung einer Anzahl von Gleichrichtern 1, 2, 3 und 4 mit gleicher Durchlaßrichtung und einer Anzahl von Kondensatoren 7, 8, 9 und 10 enthält, bei denen zumindest eine Elektrode, und zwar diejenige, die mit der Kathode der Gleichrichter 1, 2, 3 und 4 verbunden ist, aufeinanderfolgend gegen Erde ein ansteigendes Potential aufweist.

Der Spannungsvervielfacher wird von Impulsen gespeist, die gemäß der Erfindung von einer nichtregelbaren Impulsspannungsquelle 14 und einer regelbaren Impulsspannungsquelle 15 geliefert werden.

Bei der Schaltung nach Fig. 1 liefern die Impulsspannungsquellen 14 und 15 beide Impulse mit gleichem Vorzeichen, z.B. positive Impulse, und die erwähnte, im Spannungsvervielfacher enthaltene Reihenschaltung besteht abwechselnd aus den Gleichrichtern 1, 2, 3 und 4 und aus für Gleichstrom durchlässigen Impedanzen, z. B. Widerständen und/oder Selbstinduktionen 17, 18 und 19.

Die von den Impulsspannungsquellen 14 und 15 gelieferten Impulse werden gleichartigen, dem Vorzeichen der Impulse entsprechenden Elektroden der Gleichrichter 1, 2, 3 und 4, also in diesem Fall den Anoden der Gleichrichter, zugeführt, wodurch an der Ausgangsklemme 30 eine Hochspannung erzeugt wird, die von den Amplituden beider Impulsspannungsquellen abhängt. Es wird z. B. die von der regelbaren Impulsspannungsquelle 15 gelieferte impulsförmige Spannung der Anode der ersten und derjenigen der dritten Diode zugeführt, wobei ein Kondensator 21 benutzt werden muß, während die impulsförmige Spannung der nichtregelbaren Impulsspannungsquelle 14 über Kondensatoren 22 und 23 den Anoden der zweiten bzw. vierten Diode zugeführt wird. Bei dieser Zuführungsart brauchen die Kondensatoren 21, 22 und 23 nur eine Betriebsspannung gleich der Summe der Amplituden der von den Impulsspannungsquellen 14 und 15 gelieferten Spannungen aushalten zu können. Werden jedoch die Spannungen, welche die Kondensatoren aushalten müssen, außer acht gelassen, dann kann man willkürlich bestimmen, welche Anoden der Gleichrichter man mit der einen und welche man mit der anderen Impulsspannungsquelle verbinden will. Die erzeugte Hochspannung ist dabei gleich no der Summe der Produkte aus diesen Zahlen und den Amplituden der zugehörigen Impulse.

Die Impulsspannungsquellen 14 und 15 können z. B. aus von einer äußeren, z. B. sägezahnförmigen Steuerspannung Vz gesteuerten Entladungsröhren 28 und 29 bestehen, deren Anodenkreise Selbstinduktionen oder Transformatoren 31 und 32 enthalten. Die Quelle 14 ist dabei als nichtregelbar angenommen, d. h. daß die erzeugten Impulse nicht hinsichtlich der Amplitude regelbar sind, weil z. B. der im Anodenkreis dieser Entladungsröhre 28 erzeugte sägezahnförmige Strom auch als Ablenkstrom für die Ablenkwicklungen 35 (schematisch dargestellt) einer Elektronenstrahlröhre, z. B. eines Fernsehempfangsgeräts, verwendet wird. Sie eignet sich dabei jedoch noch gut zur Lieferung

Claims (7)

1. eines wesentlichen Teils der erforderlichen Speisegleichspannung für eine solche Elektronenstrahlröhre.

   Die Impulsspannungsquelle 15 kann Impulse regelbarer Amplitude liefern. Die Röhre 29 dieser Impulsspannungsquelle 15 kann z. B. von derselben sägezahnförmigen Steuerspannung Vz gesteuert werden, wobei in dem Gitterkreis eine Regelspannung Vr zur Regelung der Impulsamplitude wirksam gemacht wird. Auch können die Entladungsröhren 28 und 29 der beiden Impulsspannungsquellen 14 und 15 ganz unabhängig voneinander gesteuert werden, oder es können auch gegebenenfalls die Impulse durch Selbsterregung mittels Rückkopplung erzeugt werden.

   Die dargestellte Schaltung kann auf verschiedene Weise geändert werden. Es können z. B. die Kondensatoren 8, 9 und 10 mit ihrer von der Hochspannungsausgangsklemme 30 abgewendeten Seite mit Erde verbunden werden. Diese Kondensatoren müssen dabei jedoch eine höhere Betriebsspannung aushalten können. Das gleiche gilt bezüglich des Kondensators 23, dessen von der Hochspannung abgewendete Elektrode unmittelbar mit derlmpulsspannungsquelle verbunden werden kann. Auch kann z. B. der Kondensator 22 erspart werden, indem die untere Seite der Sekundärwicklung des Anodentransformators 31 nicht mit Erde, sondern mit der Kathode der Röhre 1 verbunden wird. Der Widerstand 17 kann dabei auch wegfallen.

   ' Weiter ist es nicht notwendig, daß Spannungsvervielfacher verwendet werden, so daß nur zwei Dioden 1 und 2 vorgesehen sind. An die erste Diode werden die Impulse 15 und an die zweite Diode die Impulse 14 zugeführt.

   Fig. 2 stellt eine Schaltung dar, bei welcher der Spannungsvervielfacher die Reihenschaltung der Gleichrichter 1, 2, 3 und 4 und der Widerstände 17, 18 und 19 in wechselnder Reihenfolge enthält. Die beiden Impulsgeneratoren 14 und 15, von denen letzterer regelbar ist, erzeugen nunmehr Impulse entgegengesetzten Vorzeichens, die gleichzeitig auftreten müssen, z. B. indem die beiden Impulsgeneratoren von derselben sägezahnförmigen Spannung Vz gesteuert werden. Wenigstens einer Anode, aber vorzugsweise allen Anoden der Dioden 1, 2, 3 und 4 werden Impulse positiven Vorzeichens zugeführt, während wenigstens einer Kathode, aber vorzugsweise auch allen Kathoden dieser Dioden Impulse negativen Vorzeichens zugeführt werden, wol>ei die Trennkondensatoren 7, 8, 9, 10 und 22, 23, 24 für die erforderliche Sperrung der erzeugten Gleichspannung wirksam sind. Die erzeugte Hochspannung wird über ein Glättungsfilter. 26, 27 der Ausgangsklemme 30 entnommen.

   Die Schaltung nach Fig. 3 ist insofern von der nach Fig. 2 verschieden, als die letzte Elektrode des letzten Gleichrichters, d. h. die Kathode der Diode 4, nicht über den Kondensator 10 und gegebenenfalls die Kondensatoren 9, 8, 7 mit der negativen Impulsspannungsquelle, sondern über einen Kondensator 27, z. B. die Eigenkapazität der Elektronenstrahlröhre, mit Erde verbunden ist. In diesem Fall ist die erzeugte Hochspannung niedriger als in dem in Fig. 2 dargestellten Fall, aber das Glättungsfilter 26, 27 kann in dieser Schaltung wegfallen.

   Fig. 4 stellt eine Schaltung dar, bei welcher der Spannungsvervielfacher ausschließlich die Reihenschaltung von Gleichrichtern, und zwar der Dioden 1, 2, 3, 4 und 5, enthält. Die Impulsgeneratoren 14 und 15 erzeugen dabei impulsförmige Spannungen des gleichen, etwa positiven Vorzeichens, die jedoch nicht, zumindest nicht stets, gleichzeitig auftreten dürfen. Dies kann z. B. dadurch bewerkstelligt werden, daß der Impulsgenerator 28, 31 von einer sägezahnförmigen Spannung Vz gesteuert wird, während der Impulsgenerator 29, 32 von einer dieser Sägezahnspannung Vz entnommenen Spannung gesteuert wird, z. B. indem diese einer an sich bekannten und daher nicht näher angegebenen Verzögerungsschaltung 34 zugeführt wird. Auch kann der Generator 29, 32 selbstschwingend ausgebildet und z. B. auf eine andere Frequenz als die Sägezahnfrequenz der der Röhre 28 zugeführten Spannung Vz abgestimmt werden.

   Die von den beiden Impulsspannungsquellen 14 und 15 gelieferten Impulse mit gleichem Vorzeichen, z. B. positive Impulse, werden den dem positiven Vorzeichen entsprechenden Elektroden, also den Anoden der Gleichrichter 1, 2, 3, 4 und 5, zugeführt, und zwar derart, daß diese Anoden abwechselnd über Kondensatoren 7, 8, 22 und 23 mit der einen oder mit der anderen Impulsspannungsquelle verbunden sind. Die erzeugte Hochspannung wird wieder der Ausgangsklemme 30 entnommen. 27 ist ein Kondensator geringer Kapazität, gegebenenfalls ersetzbar durch die Eigenkapazität der Strahlröhre.

   Die angegebenen Schaltungen haben miteinander verglichen Vorteile und Nachteile. Es weist z. B. die Schaltung nach Fig. 4 den Vorteil auf, daß die Koppelwiderstände 17, 18 und 19 zwischen den einzelnen Gleichrichtern weggefallen sind; sie weist jedoch den Nachteil auf, daß zur Erzeugung der' gleichen Hochspannung eine größere Anzahl von Dioden als z. B. bei den Schaltungen nach Fig. 2 und 3 erforderlich ist.

   Das Vorzeichen der Impulse ist bei den beschriebenen Schaltungen stets derart angegeben, daß eine positive Gleichspannung erzeugt wird. Indem dieses Vorzeichen und die Durchlaßrichtung der Dioden umgekehrt werden, wird auf vollkommen ähnliche Weise eine negative Gleichspannung erzeugt.

   Die Schaltungen geben weiter die Möglichkeit, miteinander kombiniert werden zu. können. Es können z.B. die Gleichrichterkreise i, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 22,23 (Fig. 4) auf die Schaltung nach Fig. t folgen.

   X PATENTANSPRÜCHE:

   i. Schaltung zur Erzeugung und Regelung einer hohen Gleichspannung mittels eines Spannungsvervielfachers, dem von einem nichtregelbaren Impulsgenerator stammende Impulse zu- «5 geführt werden, welcher Spannungsvervielfacher

   die Reihenschaltung einer Anzahl von Gleichrichtern mit gleicher Durchlaßrichtung und einer Anzahl von Kondensatoren enthält, wobei zumindest eine Elektrode der aufeinanderfolgenden Kondensatoren, gegen Erde ein höheres T'otential als die Elektroden des vorangehenden hat, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Spannungsvervielfacher außerdem derart durch von einem regelbaren Impulsgenerator stammende Impulse gespeist wird, daß die erregte Gleichspannung die Summe zweier Gleichspannungen ist, wobei die eine Gleichspannung ein ganzes Vielfaches der Amplitude der gleichgerichteten nichtregelbaren und die andere Gleichspannung ein ganzes Vielfaches der

   Amplitude der gleichgerichteten regelbaren Impulsspannung beträgt.
2. 2. Schaltung nach Anspruch i, bei welcher der Spannungsvervielf acher die Reihenschaltung

   ao von Gleichrichtern und für Gleichstrom durchlässigen Impedanzen in wechselnder Reihenfolge enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Impulsspannungsquellen Impulse gleichen Vorzeichens liefern, die unter Zuhilfenahme von

   a5 Kondensatoren dem Impulsvorzeichen entsprechenden gleichartigen Elektroden der Gleichrichter-zugeführt werden, während die anderen Elektroden der Gleichrichter über Kondensatoren mit Erde verbunden sind.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichartigen Elektroden der Gleichrichter abwechselnd, soweit erforderlich über Kondensatoren, mit der einen oder mit der anderen Impulsspannungsquelle verbunden sind.
4. 4. Schaltung nach Anspruch 1, bei welcher der Spannungsvervielfacher die Reihenschaltung von Gleichrichtern und für Gleichstrom durchlässigen Impedanzen in wechselnder Folge enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Impulsspannungsquellen gleichzeitig auftretende Impulse entgegengesetzten Vorzeichens liefern, wobei unter Zuhilfenahme von Kondensatoren die Impulse des einen Vorzeichens diesem Vorzeichen entsprechenden Elektroden und die Impulse des anderen 'Vorzeichens dem anderen Vorzeichen entsprechenden Elektroden der Gleichrichter zugeführt werden.
5. 5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Elektrode des letzten Gleichrichters über einen Kondensator geerdet ist.
6. 6. Schaltung nach Anspruch 1, bei welcher der Spannungsvervielfacher nur die Reihenschaltung von Gleichrichtern enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Impulsspannungsquellen nicht, wenigstens nicht stets, gleichzeitig auftretende Impulse mit gleichem Vorzeichen liefern, die abwechselnd entsprechenden gleichartigen Elektroden der Gleichrichter zugeführt werden.
7. 7. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsvervielfacher aus der Vereinigung zweier Spannungsvervielfacher von der in den Ansprüchen 2 bis 6 erwähnten Art besteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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