DE965251C - Schaltung zum Umsetzen einer veraenderlichen Gleichspannung in eine sich gegensinnig aendernde Gleichspannung - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

N 636 VIII a j 21 a* AUSGEGEBEN AM 6. JUNI 1957

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DES DEUTSCHEN

PATENTAMTES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Umsetzen einer veränderlichen Gleichspannung in eine sich gegensinnig ändernde Gleichspannung. Eine solche Schaltung findet Anwendung z. B. bei Vorrichtungen zum Stabilisieren eines Generators für hohe Gleichspannungen in Fernsehempfängern. Dabei wird von den Änderungen der erzeugten Hochspannung eine Regelspannung abgeleitet, die den Hochspannungsgenerator derart steuert, daß diesen Änderungen entgegengewirkt wird. Die Änderung der erforderlichen Regelspannung muß dabei aber vielfach das entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen gegenüber der Änderung, die die erzeugte Hochspannung aufweist. Für derartige Zwecke ist es bereits bekannt, die veränderliche Spannung dem Gitterkreis einer Röhre zuzuführen und die gewünschte Regelspannung am Anodenkreis dieser Röhre zu entnehmen. Dabei tritt aber die Schwierigkeit auf, daß die so erzielte Regelspannung nicht den richtigen Gleichspannungspegel aufweist, so daß zusätzliche Gleichspannungsquellen verwendet werden müssen, die man meist nicht einseitig mit einem Punkt konstanten Potentials verbinden kann.

Es ist auch bereits eine Vorrichtung bekanntgeworden, bei der die Überlagerung der umzusetzenden Gleichspannung mit einer konstanten Hilfswechselspannung in einem galvanisch ge-

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schlossenen Reihenkreis erfolgt, wobei die so gewonnene Spannung an das Gitter einer als Gleichrichter arbeitenden Röhre gelegt wird, in deren Anodenkreis die Regelspannung auftritt. Auch bei dieser bekannten Schaltungseinrichtung besitzt die erzielte Regelspannung nicht den benötigten Gleichspannungspegel.

Die Schaltung nach der Erfindung vermeidet diesen Nachteil. Bei ihr handelt es sich um eine ίο Schaltung zum Umsetzen einer veränderlichen Gleichspannung in eine sich gegensinnig ändernde Gleichspannung mit einem galvanisch geschlossenen Reihenkreis, in dem eine elektromotorische Kraft wirksam ist, die durch Überlagerung der umzusetzenden Gleichspannung mit einer konstanten Hilfswechselspannung gebildet wird. Dabei kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß die Amplitude der Hilfswechselspannung größer ist als der maximale Wert der umzusetzenden Spannung, daß der Reihenkreis einen Gleichrichter und eine Impedanz enthält und so geschaltet ist, daß die über einem dieser beiden Elemente entnommene Wechselspannung ihre Amplitude in dem der umzusetzenden Gleichspannung entgegengesetzten Sinne ändert, und daß diese Wechselspannung einem Amplitudengleichrichter zugeführt wird, in dessen Ausgang die gewünschte umgesetzte Gleichspannung entsteht.

Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 bis 7 der Zeichnung näher erläutert.

In den Fig. 1 und 2, die sich auf eine bekannte" Hochspannungsgeneratortype beziehen, ist mit 1 eine elektrische Entladungsröhre mit einem Eingangskreis 2 bezeichnet, dem eine sägezahnförmige Schwingung zugeführt wird. Im Ausgangskreis liegt eine Induktivität 3, an welcher eine dieser sägezahnförmigen Schwingung entsprechende impulsförmige Schwingung erzeugt wird. Diese impulsförmige Schwingung wird mittels eines Gleichrichters 4 mit einem Ausgangsfilter 5 gleichgerichtet, so daß an der Ausgangsklemme 6 eine hohe positive Gleichspannung gegen Erde entsteht.

Bei Zunahme des Stromes" durch eine Belastungsimpedanz 7, der diese Gleichspannung zugeführt wird, nimmt die erzeugte Hochspannung infolge des großen inneren Widerstandes des Generators ab, so daß an der Belastung 7 eine veränderliche Gleichspannung auftreten würde. Dies stellt im allgemeinen einen Nachteil dar; so würde z. B. in dem Falle, daß diese Belastung die Kathodenstrahlröhre eines Fernsehempfängers ist, diese veränderliche Hochspannung zu Unscharfe und Größenänderung (Atmen) des Bildes führen.

Zur Stabilisierung der erzeugten hohen Gleichspannung kann die Entladungsröhre 1 derart geregelt werden, daß Änderungen der Gleichspannung entgegengewirkt wird. Im beschriebenen Beispiel ist zu diesem Zweck eine Regelspannung erforderlich, die bei Abnahme der Gleichspannung die Röhre 1 zu einem höheren Anodenstrom aussteuert. Bei der Schaltung nach Fig. 1 wird eine den Änderungen des Stromes durch die Belastung entsprechende Spannung einem mit dem Gleichrichterkreis 4 in Reihe liegenden Widerstand 10 entnommen. Die Spannung über diesen Widerstand ändert sich aber gerade in einem Sinne entgegengesetzt zu dem zur Regelung der Röhre 1 erforderlichen Sinn. Dies ist in der Fig. 3 der Zeichnung veranschaulicht. Die Kurve α dieser Figur zeigt die Spannung V₁₁ des Punktes 11 gegen Erde als Funktion, einer mit der Zeit zunehmenden Belastung 7 (in der Figur übertrieben dargestellt), während die für die Röhre 1 erforderliche Regelspannung als Funktion der Belastung sich gemäß der Kurve b dieser Figur ändern müßte.

Bei der Schaltung nach Fig. 2 wird die der veränderlichen Gleichspannung entsprechende veränderliche Spannung F₁₁ infolge der Spannungsteilung dem Widerstand 10 entnommen. In diesem Falle ändert sich die Spannung V₁₁, wie es in der Fig. 4 durch die Kurve α angedeutet wird, also gleichfalls in einem Sinne entgegengesetzt zum erforderlichen Sinne nach der Kurve b.

Zur Umsetzung dieser veränderlichen Spannung V₁₁ nach den Kurven α in die erforderliche Regelspannung V₁. nach den Kurven b dient die nachfolgend beschriebene Vorrichtung 12.

Diese Vorrichtung 12 ist nach der Erfindung durch einen galvanisch geschlossenen Reihenkreis gekennzeichnet, in dem eine elektromotorische Kraft wirksam ist, die von der Überlagerung der umzusetzenden Regelspannung und einer Hilfswechselspannung gebildet wird. Dieser Reihenkreis enthält einen Gleichrichter und eine Impedanz, wobei die über eine der beiden erzeugte Wechselspannung, deren Amplitude somit vom· Augenblickswert der umzusetzenden Spannung abhängig ist, einem Amplitudendetektor zugeführt wird, in dessen Ausgang die gewünschte umgesetzte Regelspannung erzeugt wird.

Die Erfindung wird an Hand der Fig. S bis 7 näher erläutert.

Die Fig. 5 und 6 zeigen Schaltungen, deren Amplitudendetektor aus einem Reihenkondensator, einem Parallelgleichrichter, einem Parallelwiderstand und einem Abflachfilter besteht.

In der Fig. 7 ist eine Schaltung dargestellt, deren Amplitudendetektor aus einem Reihenkondensator, einem Parallelwiderstand, einem Reihengleichrichter, einem Parallelwiderstand und einem Parallelkondensator besteht.

In der Schaltung nach Fig. 5 wird die veränderliche Spannung V₁₁, welche die Gestalt der Kurve α in der Fig. 3 oder 4 aufweisen kann, um eine Hilfswechselspannung V₀ vergrößert, deren Amplitude größer ist als die der Spannung V₁₁. Die über den Widerstand 10 auftretende resultiernde Spannung hat die Gestalt der Kurve d in der Fig. 3 oder 4. Diese Spannung ist als elektromotorische Kraft in einem galvanisch geschlossenen Reihenkreis wirksam, der neben dem Widerstand 10 einen Gleichrichter 16 und eine Impedanz, z. B. einen ohmschen Widerstand 17, enthält, wobei über letzteren z. B. eine Spannung erzeugt wird, die dem die Nullachse überragenden Teil der Kurve d entspricht. Die Amplitude dieser Spannung ändert sich somit ent-

sprechend dem Augenblickswert der umzusetzenden Spannung V₁₁. Diese Spannung wird darauf einem aus einem Reihenkondensator 21, einem Parallelgleichrichter 20, einem Parallelwiderstand 22 und einem Abflachfilter 24 bestehenden Amplitudendetektor zugeführt, an dessen Ausgang somit eine Spannung auftritt, die sich gemäß der Kurve b in der Fig. 3 oder 4 ändert und daher als Regelspannung V_r verwendet werden kann.

Die Schaltung nach Fig. 6 unterscheidet sich dadurch von derjenigen nach Fig. 5, daß die beiden Gleichrichter 16 und 20 mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung geschaltet sind. Die Wirkungsweise ist wie folgt:

Wenn angenommen wird, daß sich die uvazusetzende Spannung F₁₁ gemäß der Kurve α in der Fig. 4 ändert, so wird die über den Widerstand 17 erzeugte Spannung die Gestalt des unterhalb der Nullachse vorragenden Teiles der Kurve d dieser Figur aufweisen. Nach erfolgter Gleichrichtung mittels des Amplitudendetektors 20, 21, 22 wird daher eine Regelspannung erzeugt, wie sie durch die Kurve c dargestellt ist.

In der Schaltung nach Fig. 7, von der die Teile bis zum Gleichrichter 16 und dem Widerstand 17 der Schaltung nach Fig. 6 entsprechen, besteht der Amplitudendetektor aus einem Reihenkondensator 21, einem Parallelwiderstand 22, einem Reihengleichrichter 20, einem Parallelwiderstand 25 und einem Parallelkondensator 26. Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist im übrigen gleich derjenigen der Schaltung nach Fig. 6.

Die dargestellten Schaltungen haben durchaus die gleiche Wirkung, wenn der Gleichrichter 16 und die Impedanz 17 umgewechselt werden. Weist der Punkt 11 gegen Erde eine geringe Kapazität auf und wird die Wechselspannung ohne Verwendung von Kondensatoren zugeführt, so kann der Widerstand 17 sogar weggelassen werden.

Bei Anwendung der Schaltungen nach der Erfindung in einer Schaltung zum Stabilisieren eines Hochspannungsgenerators, wie er z. B. in Fig. ι dargestellt ist, kann die Hilfsspannung der impulsförmigen Spannung über die Induktivität 3 entnommen werden, z. B. durch Spannungsteilung dieser Impulse über den Widerstand 27 und die Widerstand-Kapazitäts-Kombination iobis28. Eine besondere Hilfswechselspannungsquelle ist dann nicht mehr erforderlich.

Ein wichtiger Vorteil der Schaltungen nach der Erfindung ist noch der, daß der Gleichspannungspegel der erzeugten Spannung V_n die z. B. durch den Schnittpunkt der Kurve b und der F-Achse charakterisiert wird, durch Änderung der Amplitude der Hilfswechselspannung V₀ geändert werden kann. Dies kann z. B. durch Einstellung des Kondensators 28 der Fig. 1 auf einen anderen Wert erfolgen.

Ferner kann der Gleichspannungspegel mittels fester oder einstellbarer Vorspannungen auf einen anderen Wert gebracht werden. Man kann z. B. in der Schaltung nach Fig. 6 oder 7 die Unterseite des Widerstandes 10 mit einer gegen Erde negativen Spannung verbinden. Auch kann in dem mit Erde verbundenen Leiter eine geeignet gewählte Spannungsquelle, z. B. die Spannungsquelle 30, angebracht werden, so daß an Stelle einer Regelspannung V_r gemäß der Kurve c eine Regelspannung nach der Kurve & erzeugt wird. Wenn die Spannung über den Widerstand 10 immer größer als die Amplitude der Wechselspannung V₀ wäre, so könnte mit Hilfe solcher Spannungsquellen bewirkt werden, daß der Wert der Spannung, die der Reihenschaltung des Gleichrichters 16 und der Impedanz 17 zugeführt wird, kleiner bleibt als die Amplitude der Wechselspannung V₀.

Die Gestalt der Wechselspannung V₀ ist noch von Einfluß auf die Funktionsbeziehung zwischen der erzeugten Regelspannung V₁. und der umzusetzenden Spannung V₁₁. In den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Beispielen ist eine Hilfswechselspannung V₀ blockförmig«! Charakters veranschaulicht. In diesem Falle ist die Beziehung zwischen der Regelspannung V_r und der umzusetzenden Spannung V_n linear. Wenn aber die Wechselspannung V₀ den Charakter eines linearen Sägezahns aufweist, ergibt sich, daß die Funktionsbeziehung zwischen dem Mittelwert der Spannung über den Widerstand 17 und daher der Funktionsbeziehung zwischen der erzeugten Regelspannung V₁. und der umzusetzenden Spannung V_n ein quadratisches Glied enthält. Im allgemeinen kann gesagt werden, daß die Funktion, welche die Beziehung zwischen der erzeugten Regelspannung V₁. und der umzusetzenden Spannung V_n darstellt, um einen Grad höher ist als der Grad der Funktion, die den Augenblickswert der Hilfswechselspannung V₀ in der Nähe des Scheitelwertes darstellt. Diese nichtlineare Beziehung der Funktion ermöglicht eine Erhöhung der Gegenwirkung einer Hochspannungsabnahme im Verhältnis zur Zunähme dieser Abnahme.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Schaltung zum Umsetzen einer veränderlichen Gleichspannung in eine sich gegensinnig ändernde Gleichspannung mit einem galvanisch geschlossenen Reihenkreis, in dem eine elektromotorische Kraft wirksam ist, die durch Überlagerung der umzusetzenden Gleichspannung mit einer konstanten Hilfswechselspannung gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Hilfswechselspannung größer ist als der Maximalwert der umzusetzenden Spannung, daß der Reihenkreis einen Gleichrichter und eine Impedanz enthält und so geschaltet ist, daß die über einem dieser beiden Elemente entnommene Wechselspannung ihre Amplitude in dem der umzusetzenden Gleichspannung entgegengesetzten Sinne ändert, und daß diese Wechselspannung einem Amplitudengleichrichter zugeführt wird, in dessen Ausgang die gewünschte umgesetzte Gleichspannung entsteht.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Amplitudendetektor aus

   einem Reihenkondensator, einem Parallelgleichrichter, einem Parallelwiderstand und einem Abflachfilter besteht.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Amplitudendetektor aus einem Reihenkondensator, einem Parallelwiderstand, einem Reihengleichrichter, einem Parallelwiderstand und einem Parallelkondensator besteht.
4. 4. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Stabilisierung eines Generators für hohe Gleichspannungen, insbesondere für Fernsehempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß die umzusetzende Spannung dem Ausgang des Hochspannungsgenerators entnommen wird, welche mit der Belastung des Generators wechselt, und daß die umgesetzte Spannung den Wert der erzeugten Gleichspannung steuert.
5. 5. Schaltung nach Anspruch 4, bei der die Hochspannung durch Gleichrichtung einer impulsförmigen Spannung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswechselspannung der im Hochspannungsgenerator erzeugten impulsförmigen Spannung entnommen wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 327 122, 598 600,

   662277, 7^l6233;

   Theorie der Stromrichter v. A. Glaser und

   K. Müller-Lübeck, Berlin 1935, S. 236.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 709 533/330 5.57