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Spannungsstabilisationsschaltung Die Erfindung bezieht sich auf eine
Spannungsstabilisationsschaltung, die bei sich ändernden Belastungen und Eingangsspannungen
am Ausgang eine stabilisierte, nahezu reine Gleichspannung ergibt. Die Schaltung
enthält nach bekanntem Vorbild eine mit kalter Kathode versehene Gasentladungsröhre
mit zwei Betriebslagen, und an die Ausgangsklemmen der Schaltung ist in ebenfalls
an sich bekannter Weise ein über einen Reihenwiderstand aufladbarer Kondensator
angeschlossen, während zwischen Anode und Kathode der Röhre, wie weiterhin bekannt,
ein zweiter Kondensator angeo°dnet ist.
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Eine solche Schaltun; ist z. B. zum Speisen von Elektronenstrahlröhren,
Geiger-Müller-Zählern u. dgl. verwendbar.
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Die Erfindung bezweckt, eine verbesserte Stabilisationsschaltung zu
schaffen, wobei der Energieverbrauch im Stabilisationskreis verhältnismäßig niedrig
sein kann.
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Nach der Erfindung ist die Röhre in an sich bekannter Weise mit einer
Steuerelektrode versehen, welche über eine Spannungsvergleichsquelle mit der positiven
Ausgangsklemme verbunden ist, und die Röhre mit dem parallel geschalteten Kondensator
liegt in Reihe mit einem zweiten Widerstand parallel zu dem Ausgangskondensator.
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Die bekannten Vorrichtungen, die sich einer Röhre mit zwei Elektroden
bedienen, haben den Nachteil, daß die Zündspannung an den Hauptelektroden der Röhre
für die stabilisierende Wirkung maßgeblich ist. Diese Zündspannung kann jedoch unter
Umständen stark schwanken, so daß eine sichere Stabilisierung in Frage gestellt
ist. Bei einer Röhre mit zusätzlicher Steuerelektrode und Spannungsvergleichsquelle
ist dieser Nachteil beseitigt.
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Bei dieser Schaltung kann eine Spannungsvergleichsquelle verwendet
werden, die eine zweite solche Gasentladungsröhre mit kalter Kathode besitzt.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der Fig.
1 ein einfaches Schaltbild eines Stabilisators nach der Erfindung und Fig. 2 eine
mehr detaillierte Schaltung darstellt.
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In Fig. 1 ist an den Ausgangsklemmen 1, 1, an denen die stabilisierte
Spannung auftritt, ein Kondensator 2 angeschlossen. Eine urstabilisierte Spannung
wird an die Eingangsklemme 3, 3 gelegt, und ein Widerstand 4 liegt zwischen der
positiven Eingangsklemme 3 und der positiven Ausgangsklemme 1. Dieser Widerstand
kann in gewissen Fällen die innere Impedanz der urstabilisierten Spannungsquelle
sein. Parallel zum Kondensator 2 ist eine mit kalter Kathode versehene Gasentladungsröhre
5 mit zwei Betriebslagen in Reihe mit einem Anodenwiderstand 7 angeschlossen. Ein
Kondensator 8 liegt zwischen der Anode und der Kathode der Röhre 5. Eine Spannungsvergleichsquelle
9 liegt zwischen der positiven Ausgangsklemme und der Steuer- oder Zündelektrode
6 der Röhre 5. Die Spannungsquelle 9 kann eine Batterie oder eine Schaltung enthalten,
die eine stabile Vergleichsspannung ergibt.
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Wenn die urstabilisierte Spannung an die Klemmen 3, 3 gelegt ist.
so lädt sich der Kondensator 2 über den Widerstand 4 auf, und die Spannung am Kondensator
2 und die an die Klemmen 1, 1 angeschlossene Belastung nehmen zu. Der Kondensator
8 lädt sich über den Widerstand 7 gleichfalls bis auf nahezu die Spannung am Kondensator
2 auf, da die Zeitkonstante des Widerstandes 7 und des Kondensators 8 gegenüber
der Zeitkonstante des Widerstandes 4 und des Kondensators 2 kurz ist.
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Die Spannungszunahme über den Kondensator 2 wird über die Spannungsvergleichsquelle
9 an die Elektrode 6 gelegt, und wenn die Spannung am Kondensator 2 einen durch
die Spannungsvergleichsquelle und die Zündspannung der Steuerelektrode bedingten
Wert erreicht, so wird die Röhre 5 von der Elektrode 6 gezündet, wodurch der Kondensator
8 bis zur Anodenlöschspannung der Röhre 5 entladen wird, worauf diese Röhre erlischt.
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Beim erneuten Aufladen des Kondensators 8 wird die Ladung dem Kondensator
2 entnommen, und die Spannung am Kondensator 2 nimmt infolge der Entnahme einer
festen Ladung ab. Der Kondensator 2 lädt sich allmählich wieder auf, bis die Röhre
5 wieder
gezündet wird, worauf sich der Zyklus wiederholt. Die stabilisierte
Spannung hat daher eine kleine Rippelspannung gleichbleibender Amplitude, wobei
der obere Spannungspegel durch die Summe des Zündpotentials der Steuerelektrode
und der Spannung der Spannungsvergleichsquelle 9 bedingt wird. Der Wert der stabilisierten
Spannung kann daher durch Änderung der Spannung der Vergleichsquelle 9 zwischen
gewissen Grenzen geändert werden. Die stabilisierte Spannung ist der Mittelwert
der oberen und der unteren Spitze der Rippelspann.ung.
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Wenn die unstabilisierte Spannung der Quelle zunimmt oder die Belastung
abnimmt, so kann sich der Kondensator 2 schneller aufladen, und es wird daher ein
größerer Energiebetrag entnommen, da in einem gegebenen Zeitintervall die Röhre
5 häufiger entladen und der Kondensator 8 häufiger wieder aufgeladen wird. Der umgekehrte
Zustand tritt auf, wenn die unstabilisierte Spannung abnimmt oder die Belastung
zunimmt.
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Durch Anwendung einer Spannungsvergleichsquelle 9 an Stelle eines
Spannungsteilers für die Spannung an der Elektrode 6 kann die .ganze Spannungsänderung
am Kondensator 2, an Stelle eines Teiles derselben, an die Elektrode 6 gelegt werden,
wodurch sich eine bessere Stabilität ergibt. Auch wird eine Änderung des Zündpotentials
hinsichtlich ihrer Wirkung auf die Ausgangsklemmen nicht mit dem Potentiometerverhältnis
multipliziert.
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Fig. 2 zeigt eine mehr ins einzelne gehende Schaltanordnung nach der
Erfindung, in der die Spannungsvergleichsquelle wie eine Schaltung mit einer zweiten
ebensolchen Gasentladungsröhre mit kalter Kathode ausgebildet ist. Wo möglich, sind
Teile in Fig. 2, die denjenigen in Fig. 1 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Eine Gasentladungsröhre 10 mit kalter Kathode liegt in Reihe mit einem
Widerstand 12, und die beiden zusammen liegen parallel zum Kondensator 2. Parallel
zur Röhre 10 liegt die Reihenschaltung von Kondensatoren 13 und 14, und die Elektrode
11 ist an dem Verbindungspunkt dieser Kondensatoren angeschlossen.
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Die Kondensatoren 13 und 14 werden über den Widerstand 12 aufgeladen,
wobei die Spannung an der Kathode der Röhre 10 abnimmt und gleichzeitig die Spannung
der Elektrode 11 dementsprechend abnimmt. Diese Abnahme wird durch das Verhältnis
zwischen den Impedanzen der Kondensatoren 13 und 14 bedingt. Wenn die Spannung der
Steuerelektrode das Zündpotential erreicht, so wird die Röhre 10 g@ezündet, und
die Kondensatoren 13 und 14 werden bis zur Anodenlöschspannung entladen. Die Röhre
10 schwingt daher mit gleichbleibender Amplitude und mit gleichbleibenden Spitzenspannungswerten
gegenüber der Spannung zwischen der Kathode und der Anode. Diese gleichbleibende
Spitzenspannung lädt den Kondensator 15 über den Gleichrichter 16 auf und hält dabei
den Verbindungspunkt 17 auf eine gleichbleibende negative Spannung gegenüber der
positiven Klemme der stabilisierten Ausgangsspannung.
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Die Steuerelektrode 6 der Röhre 5 ist über einen Widerstand 18 mit
der positiven Klemme der stabilisierten Ausgangsspannung, über einen Kondensator
19 mit der negativen Klemme der stabilisierten Ausgangsspannung und über einen Gleichrichter
20 mit dem Verbindungspunkt 17 verbunden.
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Die Spannung an der Zündelektrode 6 hat die Neigung, bis auf die stabilisierte
Gesamtspannung gegenüber der Kathode der Röhre 5 zuzunehmen, kann aber infolge des
Vorhandenseins des Gleichrichters 20 nicht über die Spannung des Verbindungspunktes
17 hinausgehen. Wenn die Röhre 5 erloschen ist, folgt die Zündelektrode daher der
Spannung des Verbindungspunktes 17.
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Der Gleichrichter 20 verhütet gleichfalls, daß die Elektrode 6 beim
Zünden der Röhre 5 eine unerwünscht hohe Belastung für den Spannungsvergleichskreiswird.
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Die Spannungszunahme an den Klemmen 1, 1 infolge des Aufladens des
Kondensators 2 über den Widerstand 4 wird an die Elektrode 6 gelegt, und bei einem
vorherbestimmten Wert wird die Röhre 5 gezündet, und es entlädt sich der Kondensator
B. Darauf wird der Kondensator 8 erneut aufgeladen, wobei ein fester Ladungsbetrag
dem Kondensator 2 entnommen wird. Es tritt also eine Stabilisation auf, wie an Hand
von Fig.l beschrieben.
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Die stabilisierte Spannung an den Klemmen 1, 1 kann geändert werden
durch Änderung der Spannung der Spannungsvergleichsquelle, was durch eine Änderung
im Verhältnis zwischen den Kapazitäten der Kondensatoren 13 und 14 erreicht werden
kann.