NL8204644A

NL8204644A - Spanningsbron voor laagspanningsbelasting.

Info

Publication number: NL8204644A
Application number: NL8204644A
Authority: NL
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1981-12-11
Filing date: 1982-11-30
Publication date: 1983-07-01
Also published as: US4422138A; GB2111259B; FR2518329A1; BE895310A; JPS58119016A; DE3245112A1; BR8207331A; GB2111259A

Description

E 2348-1209 Ned hm/hv P & C

General Electric Company

Spanningsbron voor laagspanningsbelasting.

De uitvinding heeft betrekking op een laagspanningsbron en meer in het bijzonder op een nieuwe hoogfrequente spanningsbron voor het bekrachtigen 5 van een laagspanningsbe lasting met een nagenoeg constant belastingsstroom-niveau.

Het is dikwijls gewenst te weiken. met een wisselspanningsbroh mét een relapief :hogere spanning. In het bijzonder bestaat er een klasse van laagspanningslampen (24-36 volt), die een verbeterd rendement hebben 10 doordat de gloeidraad vajir(^ lamp werkt bij een hogere temperatuur dan traditioneel gebruikt/ voor het bedrijven van een lamp. Het is bijzonder gewenst om deze relatief laagspanningslampen te laten werken vanuit het commercieel aanwezige wisselspanningsnet met een nominale waarde van 120 volt effectief bij huishoudelijk en commercieel gebruik. Echter de enkele reductie 15 van de netspanning door een stapsgewijs omlaag schakelende transformator en dergelijke, is onvoldoende cm een zorgvuldig gecontroleerde lampgloei-draadtenperatuur te verschaffen om een redelijke levensduur van de lanp te verzekeren bij een beheerste lampopbrengst. Een spanningsbron die in staat is een laagspanningsbe lasting te bekrachtigen vanuit een net met hogere 20 spanning, terwijl de belastingsstroom geregeld wordt, is dus bijzonder gewenst.

Dienovereenkomstig verschaft de uitvinding een inrichting voor het levéren van stroom aan een laagspanningsbelasting vanuit een bron van hoge spanning, omvattende de serie schakeling van eenspaartransformator, een stroom-25 schakelinrichting en een stroomaftastelement over het net, waarbij de belasting verbonden is met een secundaire wikkeling van de spaaifcrans forma tor. Transformators troom, wanneer de schakelinrichting zich in de geleidende toestand bevindt, wordt afgetast over het aftaste lemen t en wordt gebruikt om de verhouding van een tijdsinterval te regelen met een duur, die verscheidene 30 orden van grootten kleiner is dan de duur van de cyclus van de golfvormbron ter verschaffing van een piek-stroom-regel invertor, die een beheerste belastingsstroom levert.

1 in een op dit ogenblik de voorkeur genietende uitvoeringsvorm van de uitvinding is de schakelinrichting een bilateraal geleidende inrichting, 35 terwijl in andere voorkeuruitvoeringsvormen een unilateraal geleidende inrichting wordt toegepast met een diode brugschakeling gevormd hetzij rondom de schakelinrichting dan wel aan de netingang van de spanningsbron. Over-spannings beschadiging aan de schakelinrichting wordt voorkomen door het gebruik van varistor spanningsklem- of blokkeerorganen en dergelijke, of 40 door het gebruik van een vangwikkeling ("catch winding) om de "aan" eigenschap 8204644 r * -2- van de schakelinrichting gedurende een hoogfrequente broncyclus tijdsinterval te reduceren, waardoor de spanning over de primaire wikkeling van de auto-of spaartransformator verminderd wordt, wanneer de schakelinrichting omslaat 5 naar de "uit"-positie.

Dienovereenkomstig beoogt de uitvinding het verschaffen van een nieuwe hoogfrequente spanningsbron voor het bekrachtigen van een laagspannings-lamp en dergelijke belastingen.

De uitvinding zal hieronder aan de hand van enige in de figuren der 10 bijgaande tekeningen weergegeven uitvoeringsvoorbeelden nader worden toegelicht.

Figuur 1 toont een schema van een laagspanningsenergiebron in overeenstemming met de beginselen van de onderhavige uitvinding;

Figuren la en lb zijn schema's van alternatieve uitvoeringsvormen van een laagspanningsenergiebron, in overeenstemming met de beginselen van de 15 onderhavige uitvinding, waarbij een unilateraal geleidend schakelelement wordt toegepast;

Figuren 2a-2c zijn grafische voorstellingen van de diverse golfvormen die optreden in de schakelingen van figuren 1-lb;

Figuur 3 toont een schema van de momenteel de voorkeur genietende ♦ 20 uitvoeringsvorm van Figuur lb, waaronder de schakeling van het regelcircuit, dat op dit ogenblik voor de toepassing erin de voorkeur verdient; en

Figuren 4a-4f zijn grafische voorstellingen van de golfvormen, die zich voordoen in de uitvoeringsvorm van Figuur 3.

Onder verwijzing allereerst naar Figuur 1 wordt daarin weergegeven 25 een laagspannings energiebron 10 voor het bekrachtigen van een laagspannings-belasting 11, zoals een gloeilamp en dergelijke, welke bron energie ontvangt uit het wisselstroomvoedingsnet, zoals geïllustreerd door de netspannings-insteekplug 12. Een spanningsverlagende spaartransformator 14 is in serie geschakeld met een aan/uit-schakelaar 16, een wisselstroomschakelorgaan 18 en 30 een stroombemonsteringsweerstand 20, met een weerstandswaarde Rc, over de wisselstroomnetaansluiting. De belasting 11 is geschakeld over een eerste gedeelte 14a van de spaartransformator; het gedeelte 14a heeft windingen, terwijl een resterend spaartransformatorgedeelte 14b windingen bezit.

Een regelcircuit orgaan 22 ontvangt werkenergie bij een ingang 22a ervan met 35 betrekking tot een gemeenschappelijke klem 22b ervan. De spanning over de bemonsteringsweerstand 20 wordt geleverd bij een eerste signaal ingang 22c van het regelcircuitorgaan en een uitgang 22d levert een signaal voor het aandrijven van het schakelorgaan 18 in de geleidende "aan"-toestand en de niet-geleidende "uit"-toestand bij een relatief hoge frequentie (in een 40 typerend geval verscheidene orden van grootte groter dan de frequentie van de 8204644 \ -3- netspanning 12). De bekrachtigingsingang 22a van het controle regelorgaan is verbonden met het knooppunt tussen de spaartransformator 14 en het schakel-orgaan 18, zoals dit ook het geval is met één klem van een bilaterale spannings-5 blokkeerinrichting 24, zoals een varistor en dergelijke. De overblijvende klem van de varistor 24 is verbonden zowel met een tweede signaalingang 22e van het regel circuit orgaan, en via een andere aftastweerstand 26 met grote R , met de gemeenschappelijke klem 22b.

Het wisselstroom schakelorgaan 18 kan zijn elk willekeurig bilateraal 10 geleidend schakelorgaan dat in staat is om zowel "in'’- als "uit"-geschakeld te worden. Deze inrichting kan zijn een wisselstroom transistor, een symmetrische veldeffecttransistor en dergelijke. Inrichtingen zoals een triac en dergelijke zijn in het algemeen niet bruikbaar in de schakeling van Figuur 1, aangezien een dergelijke inrichting, ofschoon in staat om te worden geschakeld 15 rivijcJ· de geleidende "aan"-toestand, niet op elk tijdstip kan worden "uit"- geschakeld door poortregeling naar de niet-geleidende toestand, in het geval dat de belasting 11 een open circuit voorstelt over de spaartransformator 14, zal een dergelijk open circuit een relatief hoge spanning (bronspanning) doen optreden over het schakelorgaan 18; het spanningsblokkeemiveau van de 20 varistor 24 wordt zodanig gekozen dat de spanning over het bilaterale schakelorgaan 18 in een dergelijk geval begrensd wordt. Dit is in het bijzonder belangrijk omdat het regelcircuit orgaan 22 zal maken dat het schakelorgaan 18 schakelt bij een relatief hoge frequentie, tenminste één orde (en in een typerend geval twee tot vier orden) van grootte groter dan de netfrequentie 25 (zijnde 60 Hz. in de Verenigde Staten), waardoor uiterst grote veranderingen (di/dt) in stroom als functie van de tijd plaatsvinden en grote spanningen kunnen produceren over de spaartrans formator 14 en de inrichting 18.

Wegens de momentele hoge kosten van een bilateraal geleidende inrichting die in staat is om zowel naar de "aan"- als naar de "uit"-toestand 30 te worden geschakeld, verdient het momenteel de voorkeur een unilateraal geleidend schakelorgaan 28 te gebruiken, zoals weergegeven in Figuren la en lb. Bij voorkeur is het unilateraal geleidend schakelorgaan 28 een transistor voor groot vermogen. Ben bruggelijkrichter 30, bestaande uit vier unilateraal geleidende elementen 30a-30d, zoals dioden en dergelijke, wordt gebruikt om 35 eenzijdig gelijkgerichte stroom te laten vloeien door de transistor 28. Aldus vervangen de inrichting 28 en de brug 30 de wisselstroomschakelinrichting 18. In de uitvoeringsvorm van Figuur la wordt de brug 30 gevormd tussen de energiebron (aanwezig bij de energieingang 12) en de spaartransformator 14, en omvat dus de unilaterale schakelinrichting in een tweezijdig gelijkrichtende 40 brug. In deze configuratie zal de stroom in de spaartransformator 14 steeds 8 2 0 4 6 4 4 « * -4- van tweezijdig gelijkgerichte aard zijn, zoals in de schakeling van Figuur 1, terwijl de stroom in de inrichting 28 van eenzijdig gerichte aard is, zoals verkregen door de gelijkrichtende werking van de bruggelijkrichter 30. Wegens 5 de toegepaste hoge pulsfrequentie en de hoge inschakel- en uitschakelsnel-heden van de transistor 28 voor groot vermogen, moeten de bruggelijkrichter dioden 30a-30d met hoge snelheid werkende inrichtingen zijn; het gebruik van met relatief lage snelheid werkende gelijkrichters zou resulteren in zeer hoge inschakelstromen, in het bijzonder tijdens het inschakelen van de in-10 richting 28.

Een zelfs nog meer kostenbesparende schakeling is weergegeven in Figuur lb, waarin met relatief langzame snelheid werkende dioden 30a'-30d' worden gebruikt in een tweezijdig netspanningsgelijkrichter 30', teneinde een gelijkgerichte gelijkstroom netspanning aan te leggen aan zowel de 15 spaartransformator 14'cdb de schakelinrichting 28. In dit circuit 101', zijn de gelijkrichters 30a,-30d' slechts nodig om de netspanning (circa 120 volt effectief) te weerstaan en kunnen met relatief langzame snelheid werkende 60 Hz. inrichtingen zijn. In beide schakelingen 10' en 10'' kan de unilateraal geleidende inrichting 28 een bipolaire transistor zijn, of een veldeffect 20 transistor van groot vermogen, een door poortbesturing uitschakelbare thyristor en dergelijke inrichtingen.

In de schakeling van Figuur lb keert de spanningsbron zijn polariteit niet om na elke halve cyclus, zoals plaatsvindt in de schakelingen 10 en 10' van Figuur 1 en la, en wordt zelfs een grotere schakelingsrendement gerealiseerd 25 door gebruik te maken van een verliesvrije techniek waarbij de spanning aan de transistor 28 voor groot vermogen begrensd wordt. Deze verliesvrije techniek maakt gebruik van een vangwikkeling ("catch winding") 14c, waarbij windingen gewikkeld zijn om dezelfde kern als de wikkelingen 14a' en 14b' van de spaartransformator. De kathode van een protectie diode 32 is verbonden met dat 30 einde van de vangwikkeling 14c, άόά* niet verbonden is met de belasting, terwijl de anode van de protectiediode 32 verbonden is met de ingang 22e'1 van het regelcircuitorgaan en met de tweede aftastweerstand 26. Aldus wordt de stroom die vloeit door de vangwikkeling 14c gemonitoord (door conversie naar een spanning die optreedt over de tweede aftastweerstand 26) en wordt gebruikt 35 ter verandering van de pulsduurverhouding van de aandrijfpulsen bij de uitgang 22d' van het regelcicuitorgaan ter voorkoming van buitensporige geleiding van de collectorstroom I ^ van de schakelinrichting, wanneer een belasting (lamp) 11 hetzij niet aanwezig is over de spaartransformator dan wel doorgebrand is. In de schakeling 1011 van Figuur lb kan een kleine gelijkspanning 40 aanwezig zijn over de belasting als gevolg van weerstandseffecten van de trans- 8204644 *· · -V ' ' / '·" "'λ- ··'. λγ ;.·&<·.· ;· .

-5- formatorwikkeling? als gevolg van het vloeien van de tweezijdig gelijkgerichte stroom naar de spaartransformator in de schakelingen 10 en 10' wordt geen gelijkstroomcomponent geleverd over de daarin opgenomen belasting.

5 Onder verwijzing thans naar alle Figuren 1-lb en 2a-2c werken alle schakelingen 10, 10' en 10" op nagenoeg dezelfde wijze. Aanvankelijk bevindt de schakelinrichting zich in de niet-geleidende "uit"-toestand, waarbij de stroom 1^ in de inrichting (Figuur 2a} nagenoeg nul is. Het voorafgaande is waar engeacht of de ingangsspanning zich bevindt in de positieve 10 halve periode of in de negatieve halve periode. Voor explicatiedoeleinden wordt in het volgende verondersteld dat de werkzaamheid plaatsvindt tijdens een positieve halve periode, ofschoon werking tijdens een negatieve halve periode enkel betekent in circuit 101 dat de richting van de belastingsstroom I (Figuur 2b) omgekeerd is en dat in schakeling 10 de belastingsstroom, 15 inrichtingsstroom en spanning van de sühakelinrichting (Figuren 2a-2c) alle omgekeerd worden tijdens die halve periode.

Op een bepaald tijdstip t^ drijft een geschikt signaal aan de uitgang 22d van het regelorgaan de schakelinrichting Q1 naar de geleidende "aan"-toestand. Het gesloten schakelorgaan maakt dat de belastingsstroom i

L

20 gaat vloeien met een amplitude, in hoofdzaak gelijk aan V^N^/R^ (Nj^1^) ·

De spanning van de schakelinrichting valt in hoofdzaak terug naar nul en de stroom I ^ van de schakelinrichting stijgt naar een gereflecteerde

belastingsstroom I . Aldus is nagenoeg de volledige ingangsspanning opgedrukt R

over de spaartransformatorwikkelingen 14a en 14b? de stroom vloeiend door de 25 schakelinrichting is de gereflecteerde belastingsstroom I . De bekrachtigings-

R

stroom van de transformator neemt daarna toe, in het gedeelte 40 van Figuur 2a, tot een zeker tijdstip t^, wanneer het regelcircuitorgaan 22 het schakelorgaan naar de niet-geleidende "uit"-toestand schakelt door verwijdering van de daaraan aangelegde sturing. Het openen van het circuit door het schakel-30 orgaan maakt dat de stroom van de schakelinrichting in wezen naar nul daalt, en waardoor de opgeslagen energie, in de vorm van de magnetiserings-stroom van de kern, in de transformator 14 wordt overgedragen aan de secundaire wikkeling 14a van de transformator en een snelle omkering van de polariteit van de belastingsstroom veroorzaakt. De belastingsstroom met omgekeerde polariteit 35 (Figuur 2b) heeft nu een amplitude, die omgekeerd evenredig is met de ver- nl houding van het aantal windingen —en met de piek (ip-IR) van het mag-netiseringsstroomgedeelte 40 van de transformator. De circuit parameters en regelcircuittijd aanpassing zijn zodanig ingesteld dat gelijktijdig daarmee op tijdstip t^, de spanning V (Figuur 2c) toeneemt tot nagenoeg het dubbele 40 van de grootte van de ingangsspanning. Daarna tot het moment dat de schakel- 8204644 -6- inrichting opnieuw ingeschakeld is op het tijdstip daalt de belastings-stroom IL naar nul, en daalt de schakelinrichtingsspanning tot de grootte V Van in9an9'ssPann:'-n9' met een tijdconstante T, waarbij de amplitude 5 afhankelijk is van de inductantie en weerstand in het spaartransformator-circuit. Op het tijdstip t^ begint de gehele cyclus opnieuw. Aangezien één cyclus, vanaf het tijdstip tQ tot tslechts tientallen van microseconden vergt, verandert de amplitude van de ingangsspanning V niet waarneembaar op basis van een schakelcyclus naar schakelcyclus.

10 Zoals eerder hierboven vermeld, indien de belasting 11 cm een bepaalde reden wordt verwijderd uit de secundaire wikkeling 14a van de spaar-transformator, neemt de spanning over de tweede afstandweerstand 26 toe en vermindert de geleidende "aan"-tijd (zijnde het interval tussen het tijdstip tg en het tijdstip t^) van de schakelinrichting teneinde de piekstroom te 15 verminderen en daardoor de amplitude van de spanningspiek, wanneer de inrichting 18 of 28 wordt "uit"-geschakeld. Op soortgelijke wijze monitoort het regelorgaan 22 eveneens de spanning over de eerste aftastweerstand 20, die evenredig is met de inrichtingsstroom 1^, welke de belastings- stroom I weergeeft. De duur van de geleidende "aan"-toestand wordt dus L 3 een • - 20 ingesteld door het regelcircuitorgaan 22 om/gewenste belastingsstroom te verschaffen en te handhaven.

Onder verwijzing thans naar Figuren 3 en 4 (golfvormen a-f) wordt een op dit ogenblik de voorkeur genietend regelcircuitorgaan 22' gebruikt in het op dit ogenblik de voorkeur genietend circuit 1011. Het regelcircuit-25 orgaan 22' omvat een eerste en een tweede comparator 50 en 52, die elk de werkspanning ontvangen tussen hoofdspanningsleiding 54 en en een gemeenschappelijke leiding 56. De gemeenschappelijke leiding 56 is verbonden met het regelcircuit 22b1'. De spanningshoofdleiding 54 is verbonden met ingang 22a'1 van het regelcircuit via een weerstandselement 58. Een inverterende 30 ingang 50a van de eerste comparator is verbonden met de ingang 22c'* van het regelcircuit bij het knooppunt tussen de eerste aftastweerstand 20 en de emissor elektrode van de schakelinrichting 28. Een niet-inverterende ingang 50b van de eerste comparator is verbonden met de basis elektrode van een transistor 60. De emissor elektrode van de transistor 60 is verbonden 35 via een weerstand 62 met de gemeenschappelijke hoofdleiding 56. De collector elektrode van de transistor 60 is verbonden via een capacitantie 64 met de werkzame spanningshoofdleiding 54. Het emissor-collector circuit van een andere transistor 66 is verbonden via de condensator 64 met de basis elektrode van de transistor 66, die verbonden is met de uitgang 50c van de eerste 40 comparator 50. Het knooppunt tussen de collector elektroden van de transistoren 8204644 * "· ' -7- ' 60 en 65 en de capacitantie 64 is verbonden met een inverterende ingang~52a van de tweede conparator 52. Een spanningsverdeler bestaande uit weerstands-elementen 68 en 70 is geschakeld tussen de werkzame spanningshoofdleiding 54 5 en de gemeenschappelijke hoofdleiding 56. Het knooppunt tussen de weerstands-elementen 68 en 70 is verbonden met een niet-inverterende ingang 52b van de tweede comparator. De tweede comparator uitgang 52c is verbonden met de uitgang 22d' van het regelcircuit en vandaar met de regel (basis)elektrode van de schakelinrichting 28.

10 De baéis van de transistor 60 is verbanden via een weerstandselement 72 met de gemeenschappelijke hoofdleiding 56, en via een weerstandselement 64 met de ene klem van een capacitantie 76. De overblijvende klem van de capacitantie 76 is verbonden mat de aardleiding 56. Het knooppunt van de weerstand 74 en de capacitantie 76 is eveneens verbonden via een weerstand 15 78 met de werkzame spanningshoofdleiding 54, en via een andere weerstand 80 met de collector elektrode van een derde transistor 82. De basis elektrode vein de transistor 82 is verbonden met de gemeenschappelijke hoofdleiding 56, terwijl de emissor elektrode ervan verbonden is met de ingang 22e" van het regelcircuit. De amplitude van de werkzame potentiaal aan de hoofdleiding 20 54 wordt tot stand gebracht door een spanningsregelaar (zener) diode 84, die werkzaam is in samenhang met een filter capacitantie 86, geschakeld tussen de spanningshoofdleiding 54 en de gemeenschappelijke hoofdleiding 56.

In bedrijf wordt een piekstroomgestuurde invertor gevormd waarbij de trans is tors troom gemonitoord wordt door de eerste comparator 50 over een 25 eerste aftastweerstand 20. Op een bepaald tijdstip onmiddellijk voorafgaande aan het tijdstip tg gaat de uitgang 52c van de tweede conparator naar een hogere toestand, hetgeen voldoende aandrijving verschaft bij de uitgang 22d' van het regelcircuit om de inrichting 28 in te schakelen op het tijdstip t^. Dienovereenkomstig neemt op het tijdstip t^ de collectorstroam I ^ van 30 de inrichting (golfvorm a) abrupt toe tot de weergegeven belastingsstroom-w aar de 1^. Daarna neemt de collectorstroom toe ten gevolge van de magneti-seringss troom van de spaart rans forma tor totdat een pieks troom met amplitude bereikt wordt op het tijdstip t^. Op dit tijdstip verschaft de emissor-stroom van de transistor, die vloeit door de eerste aftastweerstand 20, 35 een spanning aan de ingang 22c" van het regelcircuitorgaan en de ingang 50a van de eerste comparator, die groter is dan een referentiespanning aanwezig aan de ingang 50b van de eerste comparator. Dienovereenkomstig verandert de uitgang 50c van de eerste comparator (golfvorm b) abrupt vanaf een hoge toestand naar een lage (nagenoeg nul) toestand, waardoor de transistor 66 wordt inge-40 schakeld en de condensator 64 zich ontlaadt. Aldus wordt de spanning V over 8204644 i -8- « » de condensator 64 in wezen gelijk aan V , de spanning aan de werkzame spannings-hoofdleiding 54 op het tijdstip t^. De grotere spanningsamplitude νχ verschijnt aan de ingang 52a van de tweede comparator en is groter dan de spanning 5 geleverd door de weerstanden 68 en 70 van de spanningsdeler aan de ingang 52b van de overblijvende tweede comparator, waardoor de uitgang 52c van de tweede comparator (golfvorm d) daalt tot een laag niveau en de inrichting 28 uitschakelt. De eerder in de transformator 14' vloeiende stroom circuleert door de impedantie van de belasting 11 en de windingen van de secundaire 10 wikkeling 14a'.

Wanneer de transistor 28 "uit"-geschakeld is, houdt de stroom op te vloeien door de aftastweerstand 20 en neemt de spanning aan de ingang 50a van de eerste comparator af. Als reactie daarop keert de uitgang 50c van de eerste comparator terug naar de toestand van hoge uitgangsspanning bij punt 15 90, hetgeen maakt dat de transistor 66 wordt uitgeschakeld en waardoor de condensator 64 zich begint op te laden naar de spanning aan de gemeenschappelijke hoofdleiding 56 via een stroombron, die de transistor 60 omvat. Aldus begint de spanning νχ te dalen met een helling m^ bepaald door de door de inrichting 60 vloeiende stroom. De inrichting 60 in samenhang met weerstanden 62, 20 72 en 74 bevat een variabele stroombron voor het laden van de capacitantie 64 als reactie op de spanning V die optreedt over de capacitantie 76. Aldus d is de helling m. van de spanning V evenredig met de spanning V aan de capa- * X cl citantie 76. Omdat de spanningsdeler gevormd door weerstanden 72 en 74 niet alleen de laadstroom naar de condensator 64 afstelt maar eveneens de verge-25 lijkingsspanning tot stand brengt aan de ingang 50d van de eerste comparator, zijn de piekstroom vergelijking en het uitschakelpunt van de transistor 28 beide evenredig met de spanning V op de capacitantie 76.

cl

De spanning νχ blijft afnemen gedurende een tijdsinterval T^ totdat de ingang 52a spanning aan de tweede comparator in hoofdzaak gelijk is aan 30 de ingangsspanning V van de tweede comparator. Op dat tijdstip t^ wordt de uitgang 52c van de tweede comparator opnieuw gebracht naar de hoge toestand, waarbij de transistor 28 wordt ingeschakeld en een andere puls van collector-stroom via spaartransformator 14' naar de belasting 11 verschaft wordt. De collectorstroompuls van de inrichting 28 gaat door tot het tijdstip t^, 35 wanneer de spanning over de aftastweerstand 20 toeneemt in die mate dat de

uitgang 50c van de eerste comparator opnieuw verlaagd wordt en de capacitantie 64 wordt ontladen via de transistor 66. Dit cyclische gedrag gaat door zolang er energie geleverd wordt aan de schakeling 10'1, indien de spanning V

Si (golfvorm f) van de capacitantie 76 niet merkbaar verandert.

40 Indien de impedantie van de belasting 11 verandert, op illustratieve 3204644 -9- .

-^ν· -Γ·- wijze op het tijdstip t^, zal de spanningsamplitude (-V^) over de vangwinding 14c voldoende groot worden om een voorsparming in de geleidende richting aan te leggen aan de diode 32 en een ongelijk aan nul zijnde spanning met negatieve 5 polariteit aan te leggen over de tweede aftastweerstand 26. Deze negatief gaande verandering in de spanning V , aan de tweede ingang 22e" die normaal een nul amplitude heeft (weergegeven als gedeelte 92 in golfvorm e) maakt dat de transistor 82 ingeschakeld wordt. De transistor 82 blijft aan totdat de spanning aan de vangwikkeling terugkeert naar een voorafbepaalde waarde op 10 het tijdstip t4, welke waarde wordt bepaald door de verhouding van de windingen Nc van de vangwikkeling tot de windingen en N2 van de transformator wikkeling en tot de grootte R_ van het tweede aftastweerstandselement 26. Tijdens het

O

tijdsinterval tussen het tijdstip t^ en t^ wordt de spanning over de capacitantie 76 op exponentiële wijze verminderd met een tijdconstante die 15 gerelateerd is aan het produkt van de capacitantie van het element 76 en de weerstand van het element 80. Aldus wordt de grootte van de referentiespanning gereduceerd aan de ingang van de uit de weerstanden 72 en 74 bestaande spanningsdeler, waardoor de referentiespanning aan zowel de ingang 50b van de eerste con^arator als de basiselektrode van de stroombronweerstand 60 worden 20 verminderd. Dienovereenkomstig wordt de snelheid, waarmee de capacitantie 64 zich oplaadt, verlaagd, waardoor de effectieve helling van de spanning V en het tijdsinterval T„ wordt verminderd tot minder dan de helling m. in de eerdere cycli. Daardoor neemt het tijdsinterval T2 dat nodig is alvorens de spanning V gelijk is aan de gefixeerde spanning V toe en schakelt de x y 25 tweede comparator ü2 de inrichting 28 niet in gedurende een tijdsinterval dat groter is dan het tijdsinterval in de eerdere werking van de inrichting. Door het "uit" tijdsinterval te vergroten neemt de gemiddelde stroom door de belasting af ter compensatie voor de eerdere impedantie toename, die de neiging had om de belastingsstroom IT te vergroten. Aldus wanneer de transistor

U

30 28 opnieuw ”in"-geschakeld is op het tijdstip t_ is de spanning V over de t> a capacitantie 76 enkel toegenomen tot een waarde V, die kleiner is dan de oorspronkelijke waarde Vq daarover. Naarmate de referentiespanning aan de ingang 50b van de eerste comparator nu lager is dan oorspronkelijk aanwezig, verkrijgt de collectorstroom I van de inrichting een veel lagere waarde 35 alvorens de spanning V_ over de eerste aftastweerstand 20 voldoende hoog is

RL

om de uitgang 50c van de eerste comparator te doen veranderen naar de lage toestand en de capacitantie 64 te ontladen, waarbij de comparator 52 opnieuw afgesteld wordt en de basisaandrijving van de inrichting 28 verwijderd wordt.

Aldus houdt de inrichting 28 qp het tijdstip t_, wanneer de transistor "aan"

O

40 tijd t£-tc veel kleiner is dan de normale transistor "aan" tijd <t_-t0 of t.-t ), o o J 2 I 0 8204644 * » -10- ermee op om extra stroom te verschaffen aan de spaartransformator. Dienovereenkomstig wordt een geringere hoeveelheid energie opgeslagen in de trans-formatorwikkeling, die geleverd wordt aan de belasting 11 en een spanning 5 levert aan de vangwikkeling 14c die in staat is een negatieve spanning te verschaffen aan de ingang 22e'' van het regelcircuit van geringere duur, bijvoorbeeld het gedeelte 94 van de spanning V van negatieve polariteit.

Men zal inzien dat het gedeelte 94 een duur heeft, beginnende op het tijdstip t, en eindigende op het tijdstip t_, welke tijdsduur aanzienlijk minder 10 is dan de tijdsduur van de vangwikkelingpuls 92, die begint op het tijdstip t3 en eindigt op het tijdstip t^. Daar het gedeelte 94 een kleinere duur heeft, blijft de inrichting 82 gedurende een overeenkomstig kortere tijd werkzaam en neemt de referentiespanning V af in geringere mate dan de afname daarin a die correspondeerde met gedeelte 92. Men zal opmerken dat in de uitvoeringen 15 10 en 10', die gebruik maken van een varistorelement 24, deze reductie in de "aan" tijd van de vangwikkeling eveneens de energie zal reduceren die vereist is om in de varistor te worden gedissipeerd.

Men zal eveneens inzien dat de grootte van de werkpotentiaal V en daardoor van de referentiespanning constant gehouden wordt door de 20 werking van de spanningsregelaardiode 84, de netspanning dient te veranderen over normale grenzen? aldus blijven de piekstroomregelaspecten van het regel circuitorgaan 22'' relatief constant met veranderingen in de netspanning, die een grotere bestendigheid verzekeren van het stroomverbruik door de belasting tijdens bedrijf.

25 Men zal begrijpen dat in de tweezijdig gelijkgerichte stroomsystemen 10 en 101, een diode 96 (weergegeven met stippellijnen in Figuur 3) zal worden toegevoegd in serieschakeling met de ingangsverlagingsweerstand 58 teneinde de wisselspanning aangelegd aan de filtercapacitantie 86 en spannings-regelaar 84 gelijk te richten. Bij dergelijke wisselspanningsystemen kan een 30 extra transistor 82a in parallelschakeling geplaatst worden met de transistor 82 en zodanig gepoofe! worden dat de transistor 82 inschakelt, wanneer een positieve puls optreedt over de tweede aftastweerstand 26, zodat de referentiespanning V van de condensator 76 kan worden gevarieerd tijdens hetzij de cl positieve dan wel de negatieve halve periode van de golfvorm van het wissel-35 spanningsnet. Op soortgelijke wijze zal het duidelijk zijn dat aanvullende comparatoren in feite vereist kunnen zijn in parallelschakeling met de eerste comparator 50 teneinde de negatieve piekstromen door de aftastweerstand 20 te detecteren op effectieve wijze in parallelschakeling met de tweede comparator 52 om de vereiste aandrijving te verschaffen aan een bilateraal geleidende 40 inrichting (in systeem 10 van Figuur 1) tijdens de negatieve halve periode 8204644 “ir ,1» -11- van de brongolfvorm.

Ofschoon diverse op dit ogenblik de voorkeur genietende uitvoerings->. vormen van de nieuwe hoogfrequente spanningsbron voor het bekrachtigen van 5 een laagspanningsbelasting hierin zijn weergegeven, kunnen vele variaties en wijzigingen door een deskundige op dit vakgebied zelf bedacht worden.

Deze vallen echter alle ander de beschermingsomvang van de onderhavige uitvinding.

1° 15 20 t 25 30 ' 35 40 8204644

Claims

2. Spanningsbron volgens conclusie 1, gekenmerkt door middelen gekoppeld 25 met het circuit regelorgaan om het schakelorgaan te beschermen tegen beschadiging in het geval dat de belasting niet verbonden is met de spanningsbron.
3. Spanningsbron volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het orgaan dat het bemonsteringssignaal levert en het schakelorgaan op effectieve 30 wijze in serie geschakeld zijn met de wikkeling over de spanning van de bron.
4. Spanningsbron volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het orgaan dat het bemonsteringssignaal levert een weerstandselement is.
5. Spanningsbron volgens conclusie 1 of 3, met het kenmer, dat het 35 schakelorgaan een tweezijdig geleidende inrichting bevat voor het ontvangen van het regelsignaal en in staat om te worden geregeld naar de geleidende en de niet-geleidende toestand respectievelijk door de aanwezigheid en afwezigheid van het regelsignaal.
6. Spanningsbron voigens conclusie 5, met het kenmerk, dat de inrichting 40 een wisseIstroomtransistor is, waarvan een collector-emissorcircuit in serie 8204644 -13- ~α staat met de wikkeling en een basis elektrode bezit, die het regelsignaal ontvangt.
7. Spanningsbron volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de inrichting 5 een symmetrische veldeffecttransistor is, waarvan een drain-source circuit in serie staat met de wikkeling en een poort elektrode, die.het regelsignaal ontvangt.
8. Spanningsbron volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het schakelorgaan een brug gelijkrichter bevat die geschakeld is tussen de 10 bron en het ene einde van de wikkeling; en een eenzijdig geleidende inrichting die op werkzame wijze verbonden is met de brug gelijkrichter en de wikkeling om te maken dat de stroom vloéit door de transformator-wikkeling vanaf de bron die reageert op het regelsignaal.
9. Spanningsbron volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de inrichting 15 een transistor is.
10. Spanningsbron volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het circuit-regelorgaan en de transistor ingebed zijn in de brug gelijkrichter.
11. Spanningsbron volgens conclusie 9, gekenmerkt door middelen die gekoppeld zijn met het circuit regelorgaan om het schakelorgaan te beschermen 20 tegen beschadiging in het geval dat de belasting niet verbonden is met de spanningsbron.
12. Spanningsbron volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het beschermingsmiddel een middel omvat om aan het regelcircuitorgaan een ander bemonsteringssignaal te leveren van een grootte die overeenkomt met de 25 momentane piekspanning over de wikkeling.
13. Spanningsbron volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat een ander bemonsteringssignaal leverend middel het volgende omvat: een bemons te rings-weerstand; en een symmetrisch spanningbegrenzend element geschakeld tussen de bemonsteringsweerstand en het overblijvende einde van de wikkeling.
14. Spanningsbron volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de brug gelijkrichter in hoofdzaak gelijkspanning verschaft uit de bron voor toepassing op het in serie geschakelde circuit van de schakelinrichting, de wikkeling en het bemonsteringssignaal leverende middel.
15. Spanningsbron volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de schakel- 35 inrichting een transistor is.
16. Spanningsbron volgens conclusie 14, gekenmerkt door middelen die gekoppeld zijn met het circuitregelorgaan voor het beschermen van het schakelorgaan tegen beschadiging in het geval dat de belasting niet verbonden is met de spanningsbron.
17. Spanningsbron volgens conclusie 16, waarbij de protectiemiddelen 8204644 V V -14- omvatten: een bemonsteringsweerstandf een monitorende wikkeling op de spaartransformator? en een eenzijdig geleidend element geschakeld tussen de monitorende wikkeling en de bemonsteringsweerstand en zodanig gepoold 5 dat het alleen geleidt wanneer de spanning over de monitorende wikkeling van een vooraf bepaalde polariteit is; terwijl het regelcircuit orgaan de spanning ontvangt die staat over de bemonsteringsweerstand teneinde de geleidingstijd van de schakelinrichting te verminderen waardoor de resulterende spanning over de wikkeling verminderd wordt.
18. Spanningsbron volgens conclusie 14, waarbij het regelcircuitorgaan bevat: middelen voor het verschaffen van een hoofdzakelijk constante werkpotentiaal met betrekking tot een potentiaal van het gemeenschappelijke regelcircuit; 15 middelen voor het verschaffen van een eerste en een tweede referentie- potentiaal ontleend aan de werkzame potentiaal; een capacitief element; middelen voor het opladen van het capacitieve element tot aan de werkpotentiaal met een snelheid die tenminste ten dele bepaald wordt 20 door de amplitude van de eerste referentiepotentiaal; middelen voor het ontladen van het capacitieve element indien het bemonsteringssignaal van een grootte is, die groter is dan de amplitude van de eerste referentiepotentiaal? en middelen voor het verschaffen van het regelsignaal alleen dan 25 wanneer de amplitude van de potentiaal over het capacitieve element kleiner is dan de amplitude van de tweede referentiepotentiaal.
19. Spanningsbron volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat het capacitieve element een eerste klem bezit voor het ontvangen van de werkpotentiaal, en een tweede klem? waarbij de oplaadmiddelen een transistor 30 bevatten waarvan een collector elektrode verbonden is met de tweede klem van het condensator element, terwijl een basiselektrode de eerste referentiepotentiaal ontvangt en een emissor elektrode? en een weerstandselement verbonden is tussen de emissor elektrode van de transistor en de gemeenschappelijke regelcircuitpotentiaal.
20. Spanningsbron volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat de ont- ladingsmiddelen een eerste comparator bevatten die een eerste ingang bezit voor het ontvangen van de eerste referentiepotentiaal, een tweede ingang die het bemonsteringssignaal ontvangt, en een uitgang die een signaal levert in een vooraf bepaalde toestand telkens wanneer de amplitude 40 van het bemonsteringssignaal groter is dan de amplitude van de eerste 8204644 .e* ' ΐ -15- re ferentiepotentiaal; en een schakelinrichting met een regelcircuit * dat geschakeld is over het capacitief element en een regelelektrode bezit die het uitgangssignaal van de eerste conqparator ontvangt ter verschaffing 5 van een lage weerstand over het capacitieve element wanneer de uitgang van de comparator zich bevindt in de voorafbepaalde toestand.
21. Spanningsbron volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat de middelen voor het verschaffen van het regelsignaal een tweede comparator bevatten voorzien van een eerste ingang, die de tweede referentie potentiaal ontvangt, 10 een tweede ingang die de potentiaal over het capacitieve element ontvangt, en een uitgang, die het regelsignaal verschaft aan de schakelinrichting telkens wanneer de amplitude van de potentiaal bij de tweede ingang van de tweede comparator groter is dan de amplitude van de potentiaal bij de eerste ingang van de tweede comparator.
22. Spanningsbron volgens conclusie 18 gekenmerkt door een bemonsterings- weerstand; een manitorende wikkeling over de spaartransformator; en een eenzijdig gelijkgerichte géleidingselement geschakeld tussen de monitorende wikkeling en de bemonsteringsweerstand en zodanig gepoold dat deze sleChts geleidt wanneer de spanning over de monitorende wikkeling een voorafbepaalde 20 polariteit heeft/ en het regelcircuit orgaan voorts middelen omvat voor het variëren van de amplitude van de eerste referentiepotentiaal teneinde de geleidingstijd van de schakelinrichting te verminderen waardoor de resulterende spanning over de wikkeling vermindert telkens wanneer de spanning met vooraf bepaalde polariteit aanwezig is over de bemonsterings-25 weerstand.
23. Spanningsbron volgens conclusie 22, met het kenmerk, dat de middelen voor het verschaffen van de eerste referentiepotentiaal een ander capacitief element omvatten; alsmede middelen voor het opladen van het andere capacitieve element vanuit de werkzame potentiaal; en de middelen voor het 30 verminderen van de geleidings tijd tenminste één transistor omvat voorzien van een basis elektrode, die de potentiaal ontvangt van het gemeenschappelijke regelcircuit, en een emissor elektrode die de spanning van de bemons teringsweers tand ontvangt, en een collector elektrode; en een wee rs tandselement in serie geschakeld tussen de collector elektrode en 35 het genoemde andere capacitieve element en met een waarde zodanig gekozen dat een tijdconstante met een voorafbepaalde ontladingstijd verschaft wordt voor het andere capacitieve element telkens wanneer de transistor tot geleiding gebracht wordt door de bemonsteringsweerstandsspanning, die de voorafbepaalde amplitude heeft. 40 8204644