DE1134705B - Schaltungsanordnung mit einem Transistor zur Erzeugung einer stabilen Impulsspannung - Google Patents

Description

Schaltungen mit einem Transistor zur Impulserzeugung durch aperiodische Rückkopplung sind allgemein bekannt. Sie dienen meist zur Erzeugung einer relativ hohen aus einer relativ niedrigen Gleichspannung, beispielsweise für die Speisung Elektronenröhren enthaltender Geräte aus Akkumulatoren. Es entstehen dabei zwei Arten von Impulsen mit je verschiedener Polarität, und zwar entstehen die einen, die Stromflußimpulse, während der Zeit, während welcher Strom im Transistor fließt und die andern, die Unterbrechungsimpulse, während der Zeit, während welcher kein Strom fließt. Man kann nun aus den einen oder den andern Impulsen durch anschließende Siebung eine Gleichspannung gewinnen. Währenddem eine Gewinnung von Gleichspannung aus Unterbrechungsimpulsen einen kleineren Aufwand erheischt als die Gewinnung aus Stromflußimpulsen, ist die Ausgangsspannung bei der erstgenannten Art der Gewinnung stark von der Belastung abhängig, währenddem dies bei der zweitgenannten Art weniger der Fall ist. Dagegen weisen beide Arten den Nachteil auf, daß die Ausgangsspannung von der Betriebsgleichspannung abhängig ist. Es sind verschiedene Schaltungen, wie z. B. die im Schweizer Patent 341 193 beschriebene, bekanntgeworden, welche Schaltungen mit Unterbrechungsimpulsen betreffen und mit welchen die Lastabhängigkeit vermindert werden kann. Diese Schaltungen tragen das gemeinsame Merkmal, daß aus der erzeugten Impulsspannung durch Integrieren eine Gleichspannung erzeugt und diese zu Regelzwecken verwendet wird. Die Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der Betriebsgleichspannung wird dadurch aber in keiner Weise verbessert.

Die Erfindung schafft nun eine weitere Verbesserung gegenüber den bekannten Schaltungen, indem sie eine Schaltung mit Stromflußimpulsen, welche die in ihrer Natur liegende schwache Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der Belastung aufweist, verwendet und außerdem eine Regelung besitzt, welche nicht mit einer durch Integrierung gewonnenen Gleichspannung, sondern ebenfalls mit Impulsen arbeitet und sehr einfach ist. Sie ermöglicht die Erzeugung einer auch von der Betriebsgleichspannung in gewissen Grenzen unabhängigen Ausgangsspannung und betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem Transistor zur Erzeugung einer stabilen Impulsspannung, in welcher diese Impulsspannung als aperiodische Rückkopplung der Basis des Transistors zugeführt wird. Diese Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Basis des Transistors außer der Rückkopplungsspannung eine zu dieser Spannung entgegen-Schaltungsanordnung mit einem Transistor zur Erzeugung einer stabilen Impulsspannung

Anmelder:

Autophon Aktiengesellschaft,
Solothurn (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. A. Schulze, Patentanwalt,
Berlin-Wilmersdorf, Jenaer Str. 14

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 4. November 1960 (Nr. 12 352)

Dipl.-Elektrotechniker Alois Zimmermann,

Solothurn (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

gerichtete Impulsspannung zugeführt wird, wobei die Zuführung dieser entgegengerichteten Impulsspannung über einen Stromkreis erfolgt, in welchem eine Zenerdiode und ein Gleichrichter in Serie eingefügt sind. Dabei entspricht die Durchlaßrichtung des Gleichrichters der Sperrichtung der Zenerdiode.

Das Schaltungsschema einer Ausführungsbeispiels der Erfindung ist in der Figur dargestellt. An Hand dieses Schemas wird die Erfindung nun erklärt.

Die Impulserzeugungsschaltung weist als Hauptteile einen Transistor mit Basis, Kollektor und Emitter und einen Transformator mit den Wicklungen W 1 bis W 4 auf. Sie wird aus der Batterie B gespeist. Beim Einschalten erhält die Basis des Transistors über die Wicklung W2 und den Widerstand/? eine negative Vorspannung, so daß der Transistor leitend wird. Es fließt daher ein Strom von der Batterie über Emitter und Kollektor des Transistors und die Wicklung Wl. Während dieser Stromzunahme entsteht in der Wicklung Wl und dementsprechend in den andern Wicklungen eine diesem Strom entgegengerichtete Spannung, welche in der Folge als »Impulsspannung« bezeichnet wird. Ein Rückkopplungsstromkreis verläuft von der Basis des Transistors über die Wicklung Wl und den Widerstand R nach der Batterie. Die durch die Wicklung W 2 in diesem Kreis erzeugte Impulsspannung ist so gerichtet, daß dadurch die negative Vorspannung der Basis gegenüber dem Emit-

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ter noch vergrößert wird. Der Strom in der Wicklung Wl nimmt deshalb zu, bis der Transistor vollständig ausgesteuert ist. Sodann bleibt er stationär, worauf die Induktionsspannungen im Transformator verschwinden. Die Vorspannung der Basis und somit der Strom in der Wicklung Wl nehmen dadurch wiederum ab, wodurch die Spannungen in den Wicklungen gegenüber dem zuerst beschriebenen Zustand ein umgekehrtes Vorzeichen annehmen. Dadurch wechselt das Vorzeichen der Vorspannung der Basis ebenfalls. Der Transistor wird demzufolge gesperrt, worauf die Spannungen in den Wicklungen wiederum verschwinden und das Spiel von neuem beginnt.

Die Wicklung W 4 ist Bestandteil eines Sekundärkreises, in welchem mit Hilfe des Gleichrichters G 2 die während des Stromanstiegs in der Wicklung Wl induzierte Impulsspannung gleichgerichtet, mit dem Kondensator C 2 geglättet und einem nicht gezeichneten Verbraucher zugeführt wird. Der Kondensator Cl nimmt während der Verminderung des Stromes in der Wicklung Wl die freiwerdende Energie auf und verhindert damit die Entstehung hoher Spannungen an den Wicklungen.

Sofern eine Schaltung zur Impulserzeugung ausschließlich die jetzt beschriebenen Elemente enthält, ist die Ausgangsspannung der Batteriespannung proportional. Durch Anordnung eines weiteren auf die Basis des Transistors wirkenden Stromkreises, welcher die Wicklung W 3, die Zenerdiode ZD und den Gleichrichter G1 enthält, gelingt es nun, die Ausgangsspannung von der Batteriespannung nahezu unabhängig zu gestalten, sofern die Batteriespannung einen bestimmten Mindestwert überschreitet. In diesem Stromkreis ist der Gleichrichter G1 derart angeordnet, daß seine Durchlaßrichtung der Sperrichtung der Zenerdiode entspricht, und die Wicklung W 3 ist derart angeschlossen, daß die darin erzeugte Impulsspannung der Spannung im vorher beschriebenen Rückkopplungskreis in bezug auf die Basis des Transistors entgegengerichtet ist und daher als Gegenkopplungsspannung wirkt. Gleichrichter und Zenerdiode bewirken, daß eine an der Wicklung W 3 gegenüber dem Emitter entstehende negative Spannung keinen Einfluß auf die Basis des Transistors ausüben kann, daß dagegen eine gegenüber dem Emitter positive Spannung, sofern sie die Zenerspannung der Zenerdiode überschreitet, auf die Basis des Transistors einwirkt. Gegenüber dem durch die Wirkung des Widerstandes R relativ hochohmigen Rückkopplungskreis ist der Gegenkopplungskreis — ohne Berücksichtigung der Zenerdiode und des Gleichrichters — niederohmig. Er ist auch unter Berücksichtigung der Zenerdiode niederohmig, sofern diese leitend ist. Die Spannung zwischen Basis und Emitter des Transistors ist daher unter den zuletzt erwähnten Voraussetzungen, d. h. wenn die Zenerdiode leitend ist, ausschließlich durch die Differenz zwischen der Spannung an der Wicklung W 3 und der Zenerspannung der Zenerdiode ZD bestimmt, währenddem die Spannung an der Wicklung W 2 nur dann einen Einfluß auf die Basis des Transistors hat, wenn die zuletzt beschriebenen Voraussetzungen nicht zutreffen.

Solange die Batteriespannung unterhalb einer bestimmten Grenze liegt, übersteigt die an der Wicklung W 3 entstehende Spannung die Zenerspannung der Zenerdiode ZD nicht, so daß der Gegenkopplungskreis keine Wirkungen auslöst und somit die Ausgangsspannung zur Batteriespannung proportional ist. Bei einer Batteriespannung, welche die genannte Grenze übersteigt, d. h. bei welcher die Spannung an der Wicklung W 3 die Zenerspannung der Diode ZD überschreitet, erhält jedoch die Basis des Transistors eine positive Spannung gegenüber dem Emitter, was eine Gegenkopplung bewirkt und zur sofortigen Sperrung des Transistors führt, worauf dann, infolge des abnehmenden Stromes, die Wicklung W 2 mit der in ihr induzierten Spannung die Sperrung des Transistors aufrechterhält. Die Wirkung des Gegenkopplungsstromkreises besteht demnach darin, daß der Strom in der Wicklung Wl und im Kollektor des Transistors am Anstieg auf den bei der betreffenden Batteriespannung möglichen Höchstwert verhindert wird, indem der Strom begrenzt wird. Die Begrenzung findet dabei in direkter Abhängigkeit von den durch die Zenerdiode bestimmten Absolutwerten der in den Wicklungen induzierten Spannungen statt, so daß diese Spannungen unabhängig von den übrigen maßgebenden Faktoren konstant bleiben.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltungsanordnung mit einem Transistor zur Erzeugung einer stabilen Impulsspannung, in welcher diese Impulsspannung als aperiodische Rückkopplung der Basis des Transistors zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis außer der Rückkopplungsspannung eine zu dieser Spannung entgegengerichtete Impukspannung über einen Stromkreis zugeführt wird, in welchen eine Zenerdiode und ein Gleichrichter in Serie eingefügt sind, wobei die Durchlaßrichtung des Gleichrichters der Sperrichtung der Zenerdiode entspricht.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Zenerdiode enthaltende Stromkreis ohne Berücksichtigung dieser Zenerdiode und des Gleichrichters gegenüber dem die Rückkopplung zuführenden Stromkreis niederohmig ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 2OJ 630/184 8.