DE1074733B - Selbsterregter Zerhacker zur Erzeugung einer rechteckförmigen Wechselspannung mit anschließender Gleichrichtung durch einen Vollweggleichrichter mit nachgeschaltetern Ladekondensator - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen selbsterregten Zerhakker zur Erzeugung einer rechteckförmigen Wechselspannung mit- anschließender Gleichrichtung durch einen Vollweggleichrichter mit nachgestihaltetem Ladekondensator, insbesondere für die Anodenstromversorgung tragbarer Funkgeräte aus einer Niederspannungsbatterie.

Es ist bereits ein selbsterregter Zerhacker zur Erzeugung einer rechteckigen Wechselspannung bekanntgeworden, bei dem zwei Transistoren im Gegentakt geschaltet sind. Die wechselweise Steuerung der als Schalter dienenden Transistoren wird von einem bis in den Bereich der Eisensättigung erregten Transformator bewirkt. Der erfindungsgemäße Zerhacker benutzt ebenfalls einen bis in den Bereich der Eisen-Sättigung erregten Transformator, jedoch gelingt es durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen, mit einem einzigen Transistor auszukommen, wobei der Wirkungsgrad gegenüber der bekannten Gegentaktschaltung unter vergleichbaren Bedingungen etwa der gleiche ist.

Weiterhin ist eine Multivibratorschaltung mit zwei im Gegentakt arbeitenden Transistoren, in deren Basis- und Kollektorkreis je eine Wicklung mit gemeinsamem Transformatorkern eingeschaltet ist, bekannt, wobei mit der im Basiskreis angeordneten Transformatorwicklung eine Parallelschaltung als Kapazität und ohmscher Widerstand in Reihe liegt. Die durch die Parallelschaltung der Kapazität bewirkte Verringerung der Impedanz des Basiskreises hat zur Folge, daß die mit der Umsteuerung der Transistoren auftretenden Verzerrungen der Rechteckform beseitigt werden.

Es ist ferner eine Schaltung zur Erzeugung eines rechteckförmigen Wechselstromes vorgeschlagen worden, bei der die Umschaltung eines Transistors vom leitenden in den sperrenden Zustand nicht durch den Transformator, sondern durch besondere Schaltglieder mit Zeitkonstante bewirkt wird. Auch sind mit einem einzigen Transistor arbeitende Zerhacker bekannt, die nach dem Prinzip des Sperrschwingers arbeiten und nur in der Lage sind, sägezahnförmige oder mäanderförmige Spannungen bei sägezahnähnlicher Kurve des Stromverlaufes zu erzeugen. Diese bekannten Zerhacker müssen in der Regel mit einem Einweggleichrichter oder Spannungsvervielfacher zusammengeschaltet werden und haben ferner den Nachteil, daß im Betrieb Spannungsspitzen auftreten, die die Isolation und die Transistoren selbst in nachteiliger Weise beanspruchen. Im übrigen ist der Wirkungsgrad dieser bekannten Anordnungen, bei denen die erzeugten Wechselspannungen keinen rechteckförmigen Verlauf besitzen, geringer.

Gegenüber den bekannten Wechselrichterschaltun-Selbsterregter Zerhacker zur Erzeugung

einer rechteckförmigen Wechselspannung mit anschließender Gleichrichtung

durch einen Vollweggleichrichter

mit nachgeschaltetem Ladekondensator

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Karl-Günter Ehret, Karlsruhe,
ist als Erfinder genannt worden

gen, bei denen ein Transistor vorgesehen ist, in dessen Basis- und Kollektorkreis je eine Wicklung eingeschaltet ist, die zusammen mit einer zum Anschluß des Gleichrichters bestimmten Wicklung auf einem gemeinsamen Transformatorkern angeordnet sind, zeichnet sich der erfindungsgemäße selbsterregte Zerhacker dadurch aus, daß zwischen Basiselektrode und Emitterelektrode eine weitere Transformatorwicklung in Reihe mit einem Kondensator eingeschaltet ist, durch deren Bemessung die Magnetisierung im Transformatorkern so beeinflußt wird, daß im Verbraucherkreis Strom und Spannung rechteckförmigen Verlauf erhalten. Die zusätzliche zwischen Basis und Emitterelektrode des Transistors geschaltete Transformatorwicklung bewirkt einen zur Erzielung einer rechteckförmigen Strom- und Spannungskurve geeigneten Verlauf der Magnetisierung im Transformatorkern. In einer älteren Erfindung des gleichen Erfinders wurde zum gleichen Zweck vorgeschlagen, parallel zu der im Kollektorkreis befindlichen Transformatorwicklung eine geeignet bemessene Drossel einzuschalten; bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird diese Drossel eingespart.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand des nachfolgend beschriebenen Schaltungsbeispiels deutlich.

In Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schaltung eines mit nur einem Transistor H arbeitenden Zerhackers dargestellt, in der z. B. ein an sich

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bekannter pnp-Transistor verwendet wird. Mit B ist die Niederspannungsbatterie bezeichnet, die beispielsweise eine Spannung von 6 Volt besitzt und an die Eingangsklemmen E₁ und B₂ des Zerhackers angeschlossen ist. Die Emitterelektrode e des Transistors H ist im angegebenen Beispiel geerdet. Die Kollektorelektrode k des Transistors H ist über eine auf dem Transformator T befindliche Wicklung I mit dem negativen Pol der Batterie B verbunden, während die Basiselektrode b über die Rückkopplungswicklung II mit dem aus den Widerständen R₁ und R₂ bestehenden Spannungsteiler verbunden ist, an dem die zur Erzielung eines geeigneten Arbeitspunktes notwendige Basisvorspannung abgegriffen wird. An Stelle des aus den Widerständen R₁ und R₂ bestehenden Spannungsteilers kann auch eine Anzapfung an der Batterie B oder eine geeignete andere Spannungsquelle benutzt werden. Es sind auch Fälle denkbar, bei denen keine Vorspannung erforderlich ist. Der Transformator T, der in an sich bekannter Weise einen Ferritkern besitzt, trägt ferner eine Wicklung III, die mit dem Vollweggleichrichter G verbunden ist. Der durch den Gleichrichter G gleichgerichtete rechteckförmige Wechselstrom wird noch durch den Kondensator C₂ geglättet und über die Klemmen V₁ und V₂ einem Verbraucher R_v zugeführt. Die Gleichspannung am Verbraucher R_v kann beispielsweise 70 Volt betragen; durch entsprechende Wahl des Übersetzungsverhältnisses des Transformators T können jedoch auch höhere Spannungen erzeugt werden. Zwischen die Basis und die Emitterelektrode ist gemäß der Erfindung die Reihenschaltung des Kondensators C₁ mit der auf dem Transformatorkern befindlichen Wicklung IV eingefügt. Die Spannung an der Transformatorwicklung III verläuft nach einer symmetrischen Rechteckkurve, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Symmetrie dieser Kurve verschwindet jedoch, wenn die Transformatorwicklung IV fortgelassen wird. Es entsteht dann, wie in Fig. 3 dargestellt, an der Verbraucherwicklung III ein sägezahnähnlicher Spannungsverlauf wie bei den bekannten den Sperrschwingern ähnlichen Zerhackeranordnungen.

Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit der Ausgangsspannung U_sec vom Belastungsstrom I_sec. Die Ausgangsspannung ist nur wenig lastabhängig, was gegenüber den bekannten Anordnungen vorteilhaft ist, bei denen bei geringer Belastung die Spannung sehr stark ansteigt. Wie Untersuchungen ergeben haben, besitzt der auf der Sekundärseite des Transformators T aus der Wicklung III dem Vollweggleichrichter zufließende Strom einen der symmetrischen Rechteckkurve der Spannung weitgehend angenäherten Verlauf. Spannungsspitzen, die die Isolation der Schaltelemente besonders beanspruchen, treten bei der erfindungsgemäßen Schaltung nicht auf.

Wicklung I
Wicklung II

ίο Wicklung III .,
Wicklung IV ..,
Widerstand R₁
Widerstand R₂

Kondensator C₁
Kondensator C₉

Nachstehend sind die Bemessungen der Einzelteile für ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung angegeben:

TransformatorT Schalenkern ohne Luftspalt
18 · 14 mm Material Siferrit
2000 Tr 7, AL: 2400
28 Windungen 0,45 CuL

4 Windungen 0,23 CuL
364 Windungen 0,1 CuL
100 Windungen 0,1 CuL
100 Ohm

5 0hm
0,1 μΡ

10 μΡ

Transistor H ... OC15 (Handelsbezeichnung)
Gleichrichter G B 60 C170 (Handelsbezeichnung)
Batterie B 6 Volt

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Selbsterregter Zerhacker zur Erzeugung einer rechteckförmigen Wechselspannung mit anschließender Gleichrichtung durch einen Vollweggleichrichter mit nachgeschaltetem Ladekondensator, insbesondere für die Anodenstromversorgung tragbarer Funkgeräte aus einer Niederspannungsbatterie, wobei ein Transistor vorgesehen ist, in dessen Basis- und Kollektorkreis je eine Wicklung eingeschaltet ist, die zusammen mit einer zum Anschluß des Gleichrichters bestimmten Wicklung auf einem gemeinsamen Transformatorkern angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Basiselektrode (b) und Emitterelektrode (e) eine weitere Transformatorwicklung (IV) in Reihe mit einem Kondensator (C₁) eingeschaltet ist, durch deren Bemessung die Magnetisierung im Transformatorkern so beeinflußt wird, daß im Verbraucherkreis (III) Strom und Spannung rechteckförmigen Verlauf erhalten.

2. Zerhacker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flächentransistor (H) vom pnp-Typ verwendet wird.

3. Zerhacker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (T) einen Ferritkern besitzt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 918 397;

Funk und Ton, 1954, S. 553;

Elektrotechnik und Maschinenbau, 1955, S. 131;

Electronics, Juli 1953, S. 171;

AIEE-Transactions, Juli 1955, S. 356 bis 361, insbesondere S. 360.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen