NO173118B - Generatorkrets for hoey likespenning og med lavt effektforbruk - Google Patents

Abstract

Hayspennings-generatorkrets for en partikkeldetektor,. omfattende en transformator (8, 9) og en spennlngs-høyningskrets (10).Primaeren (8) av transformatoren mates ved hjelp av en effekttransistor (7) hvis drivtranistor (6) styres ved hjelp av en resistans-kapasltanskrets (4, 5). I hver ledeperlode for primaeren tilveiebringer sekuridaereh en omsnuing av polariteten for kapasitanten.

Description

Oppfinnelsen vedrører en generatorkrets for høy likespenning og med meget lavt effektforbruk, av den type som omfatter en opp-spenningstransformator, dannet av en primaerspole og en sekundærspole, idet primærspolen er koplet i serie med en effekttransistor som styres av en styretransistor, idet basisen på styretransistoren er koplet til midtpunktet i en resistans- og kapasitans- krets, idet kapasitansen i denne er koplet parallelt med inngangen til styretransistoren, idet sekundærspolen er koplet i serie med en dobbelt—elektrode partikkeldetektor, og idet en spenningsøkende krets er koplet i serie mellom sekundærspolen og partikkeldetektoren.

Fra fransk patentpublikasjon 2.561.778 er det kjent å konstruere en partikkeldetektor som opererer med en strøm av størrelsesorden piko-ampere. En detektor av denne type må ha sine elektroder utsatt for en høy likespenning, fortrinnsvis mellom 1000 og 4000 volt.

Et siktemål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveie-bringe en høyspennings-generatorkrets som er i stand til å levere en spenning av ca. 1000 til 4000 volt, og som opptar et lite rom og har et meget lavt strømforbruk, som starter fra en polariseringsspenning av ca. 10 volt.

Den innledningsvis nevnte generatorkrets kjennetegnes, ifølge oppfinnelsen, ved at en kapasitiv kopling er tilveiebragt mellom for det første punktet som er felles for sekundærspolen og den spenningsøkende kretsen, og dernest nevnte midtpunkt i resistans og kapasitans kretsen, for å omsnu polariteten for midtpunktet i resistans- og kapasitans-kretsen ved hvert avbrudd i ledingen i primæren for derved å låse blokkeringen av transistorene

Ifølge ytterligere utførelsesformer av generatorkretsen er gjennomsnittsstrømmen i primærspolen mindre enn 100 ^Å, mens, under ledingsperioder i effekttransistoren strømmen i primærspolen er av størrelsesorden 1 A.

Videre er det fordelaktig at varigheten av ledeperiodene i primærspolen er av størrelsesorden 1 ms og varigheten som atskiller to suksessive ledeperioder er av størrelsesorden flere ms.

Fortrinnsvis har den høye likespenning som tilføres partikkeldetektoren en verdi lik flere tusen volt. Figur 1 er et skjema over høyspennings-generatorkretsen ifølge oppfinnelsen, anvendt på en partikkeldetektor. Figur 2 viser et konstruksjonseksempel av en spennings-høyningskrets som kan anvendes i kretsen som er vist i figur 1.

Idet det vises til figur 1, vil der fremgå en partikkeldetektor som omfatter i alt vesentlig to elektroder 1 og 2, hvorav en elektrode 1 mates med høyspenning ved hjelp av kretsen ifølge oppfinnelsen, mens den andre 2 er forbundet til jord ved hjelp av et galvanometer 3. Høyspennings-generatorkretsen omfatter i alt vesentlig en RC krets som består av en motstand 4 og en kondensator 5 i serie, to transistorer 6, 7, en transformator som omfatter en primærspole 8 og en sekundærspole 9, og en spenningshøyningskrets 10.

RC kretsen og primæren 8 for transformatoren mates med en polarisasjonsspenning av størrelsesorden 5-20V. Kondensatoren 5 er koblet til jord. Midtpunktet 19 av RC-kretsen er koblet til basisen på transistoren 6 som driver effekttransistoren 7. Transformatorens primærspole er koblet i serie med effekttransistoren 7. Transformatorens sekundærspole 9 er koblet mellom jord, på den ene side, og spenningshøyningskretsen 10, som leverer høyspenning til elektroden 1, på den annen side.

I et spesielt utførelseseksempel er motstanden 4 av stør-relsesorden 20 M n, kondensatoren 5 av størrelsesorden 470 pF, primaeren 8 har ca. 20 tørn, og sekundæren fra 500 til 1000 tørn. Figur 2 viser et konstruksjonseksempel over en spenningshøyningskrets 10 av konvensjonell type, omfattende kondensatorer 11, 12, 13, 14 og dioder 15, 16, 17, 18.

I utførelseseksemplet som er vist i figur 1 er tidskonstanten for RC-kretsen for lading av kondensatoren 5 av størrelses-orden noen få ms, og ledetiden for sterk strøm (av stør-relsesorden IA) i transistoren 7 er av størrelsesorden jjs.

Operasjonen av høyspennings-generatorkretsen kan analyseres som følger: kondensatoren 5 lades i noen få ms. Potensialet for senterpunktet 19 i RC-kretsen, som er koblet til drivtransistorens 6 basis, når så ledeterskelen for nevnte transistor 6, som blir ledende og trigger ledingen i effekttransistoren 7. Transistoren 7 starter med å lede og primærspolen 8 i transformatoren mates med strøm. Primærspolen 8, med sin strø-kapasitans, oppfører seg som en oscillator og en positiv strømhalvbølge passerer gjennom primærspolen og transistoren 7. Ved slutten av denne halvbølgen, med varighet ca. 1 ps, blir potensialet på transistorens 7 kollektor og transistorens 7 basispotensiale negativt, og transistoren blokkeres. Under ledingen for transistoren 7 ble en indusert spenning dannet i transformatorens sekundærspole 9, idet dens amplitude er avhengig av polarisasjonsspenningen i primærspolen og av forholdet mellom antallet tørn i sekundærspolen og primærspolen. Denne spenning tilføres spenningshøyningskretsen 10. Ved avbrudd av leding i primærspolen, vil sekundærspolen 9, med sin strøkapasitans, oppføre seg som en oscillator, og en dempet oscillerende spenning overlagres på den spenning som induseres av primærspolen. Den første negative halvbølgen av denne oscillerende spenning tilveiebringer, gjennom den kobling som er symbolisert ved 20, eksempelvis kapasitiv kobling, en omsnuing av polariteten for senterpunktet 19 av RC kretsen på primærsiden, hvilket blir negativt og låser blokkeringen av transistorene 6 og 7.

Prosessen med å lade kondensatoren 5 blir så gjentatt i ca. 10 ms inntil ledingen av transistorene i på primærsiden på ny for en periode av 1 ps eller så, hvorved tilveiebringes spenningsoppbygningen for elektroden 1 og vedlikeholdet av en høyspenning på den elektroden.

Det bør bemerkes at sekundærspolen 9, med sin strøkapasitans, oppfører seg som en høyfrekvent oscillator. Oscillasjonen i sekundærspolen dempes av sin egen resistans, som påvirker amplituden av denne oscillasjon. I tillegg har spennings-høyningskretsen 10 en lekkasjestrøm av størrelsesorden 1 nÅ, hvilket skyldes i alt vesentlig lekkasjene i kondensatoren 11-14 og i diodene 15-18. Impedansen som tilsvarer lekkasjen i denne krets påvirker således amplituden av de spenninger som genereres i sekundærspolen. I tillegg har partikkeldetektoren som dannes av elektroden 1, 2 og galvanometeret 3 et spesielt trekk: nærværet av partikler gir en strømøkning mellom elektroden 1 og 2. Denne strømøkning i detektoren reduserer også amplituden av spenningene som genereres i sekundærspolen. Dette har den virkning at den negative polarisasjon som tilføres punktet 19 på primærsiden ved hjelp av koblingen 20 har lavere amplitude. Følgelig blir den oppladningstiden for kondensatoren 5 kortere, og intervallet mellom to ledingsperioder for primærsiden blir også kortere, hvorved muliggjøres å opprettholde høyspenningen på elektroden 1 på dens høye nivå. Selvregulering av høyspenningen oppnås dermed.

Høyspennings-generatorkretsen, ifølge den foreliggende oppfinnelse, utmerker seg hva angår sin enkelthet, den lille plass som den opptar (noen få kubikkcentimeter), og dens lave middeleffektforbruk. Selvom primærstrømmen under ledeperiodene for primæren er av størrelsesorden 1 A, er middelprimærstrømmen i realiteten av størrelsesorden 100 jjA. I sperreoscillator høyspenningsgeneratorer av konvensjonell type, er den midlere primærstrøm av størrelsesorden 100 mA, dvs. 1000 ganger større.

Tilsist gjør høyspennings-generatorkretsen ifølge oppfinnelsen det mulig å ha tilgjengelig på elektroden 1 hos partikkeldetektoren en likespenning av en verdi som er flere tusen volt. Verdien av denne spenning bestemmes av verdien av polarisasjonsspenningen for primærsiden, av forholdet mellom antallet av tørn i sekundærspolen og i primærspolen, og ved konstruksjonen av spenningshøyningskretsen 10.

Høyspennings-generatorkretsen, ifølge oppfinnelsen, er mere effektiv jo mindre dens dimensjoner er.

Den er anvendbar på apparatur som behøver en høyspenning og som har et meget lavt strømforbruk, eksempelvis partikkel-detektorer for å detektere røyk eller gasser, dampdetektorer (eksempelvis natriumdamp), støv, aerosoler eller ioner, aktiverte filtre for pustemasker, infrarøde briller eller luftrensere, uten at denne liste skal ansees som begrensende.

Claims (4)

1. Generatorkrets for høy likespenning og med meget lavt effektforbruk, av den type som omfatter en opp-spenningstransformator, dannet av en primærspole (8) og en sekundærspole (9), idet primærspolen (8) er koplet i serie med en effekttransistor (7) som styres av en styretransistor (6), idet basisen på styretransistoren (6) er koplet til midtpunktet (19) i en resistans- (4) og kapasitans- (5) krets, idet kapasitansen (5) i denne er koplet parallelt med inngangen til styretransistoren (6), idet sekundærspolen (9) er koplet i serie med en dobbelt-elektrode partikkeldetektor (1,2), og idet en spenningsøkende krets (10) er koplet i serie mellom sekundærspolen (9) og partikkeldetektoren, karakterisert ved at en kapasitiv kopling er tilveiebragt mellom for det første punktet som er felles for sekundærspolen (9) og den spenningsøkende kretsen (10), og dernest nevnte midtpunkt (19) i resistans (4) og kapasitans (5) kretsen, for å omsnu polariteten for midtpunktet (19) i resistans- (4) og kapasitans- (5) kretsen ved hvert avbrudd i ledingen i primæren for derved å låse blokkeringen av transistorene (6,7).

2. Krets som angitt i krav 1,karakterisert ved at gjennomsnittsstrømmen i primærspolen (8) er mindre enn 100 jjA, mens, under ledingsperioder i ef f ekttransistoren (7) strømmen i primærspolen (8) er av størrelsesorden 1 A.

3. Krets som angitt i krav 2, karakterisert ved at varigheten av ledeperiodene i primærspolen (8) er av størrelsesorden 1 ms og varigheten som atskiller to suksessive ledeperioder er av størrelsesorden flere ms.

4. Krets som angitt i krav 3, karakterisert ved at den høye likespenning som tilføres partikkeldetektoren har en verdi lik flere tusen volt.