DE2240248A1 - Schaltvorrichtung - Google Patents

Description

eingegangen am....

SYBRON CORPORATION, Rochester, N.Y./USA

Schaltvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung für ein Spannungsschaltsystem.

Bei mehrfarbigen graphischen Anzeigesystemen mit mehrfarbiges Licht ausstrahlenden Platten z.B. leuchstoffbeschichteten Betrachturigsflächen von strahldurchlässigen Röhren, werden verschiedene Spannungen hochgespannten Gleichstroms benötigt und es ist erwünscht, die Spannungshöhen mit hoher Schnellnachführung und Wiederholung zu schalten. Die weitere Steuerung dieser Schaltung erfolgt endgültig bei einem Potential dicht beim Erdpotential im Vergleich zu den Spannungshöhen, Vielehe so geschaltet werden. Zur Sicherheit und aus anderen Gründen

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ist eine Isolierung zwischen der Hochspannung und den Einrichtungen erforderlich, welche die Steuerung der Spannungshöhe dafür vorsehen.

Es ist bekannt, hohe Spannungen mechanisch, elektronisch, magnetisch usw. zu schalten, wobei ein Grad oder ein anderer an Isolierung für die Steuerung vorgesehen ist, welche die Schalteinrichtung und in gleicher V/eise das Schalten zum Er- -zeugeri von mehreren Farben an der Betrachtungsfläche einer Kathodenstrahlröhre steuert.

Bei der vorliegenden Erfindung sind mehrere gegeneinander isolierte Hochspannungsgleichstromquellen in Reihe miteinander durch Schalter zum Verbinden der Pole jeder gegebenen Quelle und zum Trennen eines der Pole von dieser Quelle vorgesehen, wenn diese Pole miteinander verbunden sind. Umgekehrt trennt die Schalteinrichtung auch die Pole voneinander und verbindet den einen der Pole mit der Quelle. Bestimmte von den Quellen haben jeweils solch eine Schalteinrichtung mit mehreren der Schalter, welche in bezug auf ihre Funktion des Verbindens und Trennens der Pole der Quelle mit- bzw. voneinander miteinander in Reihe verbunden sind. Auf diese Weise dienen die verschiedenen Schalter dazu, die Quellen in eine Reihe ein- und auszuschalten.

Jede Schaltvorrichtung weist zwei Schalter auf, von denen einer die Pole der entsprechenden Quelle trennt und der andere einen dieser Pole mit der Quelle verbindet.

Die Schalter sind Transistoren oder dergleichen,.welche zur Isolation optisch gesteuert sind und hohe Wiederholungs- und Schnellnachführv/erte aufweisen, die insbesondere zum Schalten der Hochspannung parallel zur Leuchtstoffbeschichtung einer Kathodenstrahlröhre geeignet sind, welche zur graphischen Anzeige von Wert- und Qual itatsanzeip,en von Veränderlichen eine.·» Verfahrens verwendet wird.

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Wenn eine Belastung dieser Art von einer höheren Spannung zu einer niedrigeren Spannung geschaltet wird, entlädt sie sich in die Spannungsquellen, so sind Dioden zum Leiten des sich ergebenden Rückstromes um die Schalter vorgesehen, welche die Pole mit ihren Quellen verbinden, und Zener-Dioden sind parallel zu den Quellen vorgesehen, welche durchschlagen, um den Rückstrom um die Quellen zu leiten. Es sind auch Dioden vorgesehen, um den normalen Stromfluß um die Schalter zu leiten, welche die Pole verbinden. Die Dioden und Transistoren stellen zusammengefaßt sicher, daß, wenn immer aufgrund des Schaltens von Spannungen ein Strom fließt, namentlich beim Zu- oder Abschalten , immer ein Gleichspannungsrückweg für die Belastung vorhanden ist, und es ist tatsächlich die Hauptaufgabe der Erfindung, eine Schaltvorrichtung zu schaffen, welche diese Eigenschaft aufweist, gleichgültig ob sie allein oder in einem System mit Quellen und verschiedenen dieser Sehalteinrichtungen angeordnet ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung,

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines Systems zum Schalten hoher Spannung auf einer graphischen Anzeigetafel, z.B. der Leuchstoffschicht an der Frontplatte einer Kathodenstrahlröhre für Strahldurchdringung. In der Zeichnung ist eine Kathodenstrahlröhre 1 mit einer Anzeigetafel in Form ihrer Frontplatte 2 dargestellt, Vielehe eine Leuchtstoffschicht aufweist, die nicht als solche dargestellt, jedoch durch einen Kondensator 3 ersetzt ist, weil sie im wesentlichen ihrer Art nach ein Kondensator ist. Z.B. kann angenommen werden, daß die Beschichtung eine grüne und eine rote Komponente aufweist und von der Art ist, daß beim Zuführen von Spannungen im Bereich von 6 - 12 kV Gleichstrom der Elektronenstrahl von dem Anodenloch 4 der Kathodenstrahlröhre die Beschichtung dazu bringt, rotes, oranges,-.

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gelbes oder grünes Licht auszusenden wo immer der Strahl die Schicht trifft, abhängig von'der Spannung parallel zum Leuchtstoff, insbesondere an den Anschlüssen 6 und 16, zwischen welchen der Kondensator 3 angeschlossen ist. Typisch wird der Elektronenstrahl auf der Beschichtung durch eine geeignete Schaltung 5 zum Erzeugen einer graphischen Anzeige der einen oder anderen Art auf der Frontplatte 2 angeordnet. Die Schaltung 5 ist bloß durch einen Kasten dargestellt, weil ihr spezifischer Aufbau nicht für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wichtig ist.

Nach der Erfindung wird die Spannung parallel zu den Anschlüssen 6 und 16 durch eine Hochspannungszuführung hergestellt, welche aus Hochspannungsquellen ¹J* 8* 9 und Io mit ' 6 kV bzw. 2 kV, 2 kV und 2 kV Gleichstrom besteht, welche z.B. von den Stellungen von Schaltern 11, 12 und 13 abhängig sind. Die Hochspannungsquellen 7 - Io können zweckmäßig geändert werden entsprechend der Umwandlung der relativ niedrigen Spannung von etwa 117 V Wechselstrom einer Niederspannungsquelle 14, welche mit den Einlaßanschlüssen der Hochspannungsquellen 7 - Io verbunden ist. Die Hochspannungsquellen sollten gut voneinander isoliert sein in dem Sinne, daß sie die vorhandene Wirkung, beispielsweise von Batterien mit den obengenannten Gleichspannungen, welche nicht in; anderer Weise miteinander verbunden sind, sicher über die Schalter 11, 12 und 13 abgeben. Typische bekannte Umwandlungsschaltungen ergeben diese Wirkung, indem sie die eine oder andere Art reiner Wechselspannung irgendwo zwischen dem Stromquelleneinlaß und -auslaß anschließen.

Weil die Schalter 11, 12 und 13 identisch sind, ist nur der Schalter 13 im einzelnen dargestellt. Der Schalter 13 besteht im wesentlichen aus zwei Schaltern 17 und 18. Die Schalter 17 und lO sind ihrerseits einander identisch und bestehen aus Elementartransistorschaltern 19, welche in

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Reihe geschaltet sind. Die Elementar.transistorschalter 19 sind ebenfalls einander identisch, so daß es daher genügt, nur einen einzigen Elementartransistorschalter 19 zu beschreiben, obwohl zur heuristischen Bequemlichkeit die genauen Gegenstücke der Dioden 2o des Schalters VJ im Schalter 18 mit 2o A bezeichnet sind.

Der Elementartransistorschalter 19 weist eine Diode 2o, einen Transistor 21, einen Eototransistor 22 und einen Widerstand 23 auf. Der Fototransistor 22 hat ein Basisele- ■ ■ ment 24, welches bei genügend auf es auftreffender Strahlung zwischen seinem Kollektor und Emitter leitend wird, so daß der Widerstand 23, gewählt ist, um den Transistor 21 unter dieser Bedingung unter Spannung zu setzen.

Jeder der Sehalter 17 und 18 hat ebenso viele Transistoren 21 und entsprechende Dioden 2o oder 2o A wie sie benötigt werden, um die parallele Spannung zu ertragen. Gegenwärtig sind Transistoren verfügbar, deren Kollektor/Emitter-Durchschlagspannungen hoch genug sind, daß 6 Transistoren 21 pro Schalter 17 oder l8 bei dem vorliegenden Beispiel ausreichen, um den Transistor 21 auszuschalten, d.h. den Schalter l8 zu öffnen. Die Basiselemente 24 werden durch die lichtelektrischen Dioden 25 vorzugsweise über aus Fiber bestehende optische Elemente 26 oder dergleichen bestrahlt, um verbesserte elektrische Isolierung zu erhalten. Die Dioden 25 werden über Verstärker 27 und 28 über Widerstände 29 betrieben. Die Verstärker 27 sind nicht-umkehrend und die Verstärker 28 umkehrend und sind mit ihren Eingängen mit einer üblichen Steuereinrichtung 3o verbunden, Vielehe entweder einen negativen oder positiven Impuls aussendet. Es ist zu sehen, daß beim Negativwerden der Steuereinrichtung 3o der Strom von den positiven Zuführungen 31 durch diese Dioden und Widerstände mit dem Verstärker 27 verbunden ist, aber nicht durch die, welche mit dem Verstärker 28 verbunden sind, weil die Ausgänge des letzteren positiv werden. Wenn die Steuerein-

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richtung 3o positiv wird, erfolgt offensichtlich der umgekehrte Vorgang. Die Widerstände 29 stellen die Lichtemission von den Dioden 25 ein, deren Höhe natürlich so gewählt wird, daß sie hoch genug ist, um die Fototransistoren 24 einzuschalten, wenn immer die Steuereinrichtung J>o die Ausgänge der entsprechenden Verstärker negativ werden läßt. Die Pole 15 und 55 stellen die positiven und negativen Pole der Quelle Io dar. Hieraus ist zu sehen, daß der positive Pol 15 mit der positiven Seite der Hochspannungsquelle Io über den Schalter 17 verbunden ist, während die positiven und negativen Pole 15 und 55 der Hochspannungsquelle Io durch den Schalter 18 getrennt werden. Aus dem, wovon bei der Beschreibung der Arbeitsweise der Schalter zuvor gesprochen wurde, ist zu sehen, daß die Verbindung über den Schalter 17 nur geschlossen ist, wenn die Verbindung über den Schalter 18 geöffnet ist und umgekehrt.

Wenn im Betrieb der Schalter 18 der Schalteinrichtung 13 geschlossen ist und die entsprechenden Schalter der Schalteinrichtungen 11 und 12 ebenfalls geschlossen sind, liegt parallel zu den Anschlüssen 6 und 16 eine Spannung von 6 kV an, weil dort nichts vorhanden ist, aber in der Wirkung ein durchgehender niedrigohmiger Leiter zwischen der negativen Seite der Hochspannungsquelle 7 und dem Anschluß 16 vorhanden ist. Jedoch können nun die Steuereinrichtung 3o und/oder eines oder ein anderes oder beide ihrer Gegenstücke in Betrieb gesetzt werden, um die entsprechenden oder den Schalter 18 zu öffnen, um 8 - Io oder 12 kV Gleichspannung parallel zu den Anschlüssen 6 und l6 anzulegen. Die Steuereinrichtung kann betätigt werden, um die parallel zu den Anschlüssen 6 und 16 anliegende Spannung von 12 kV Gleichspannung auf niedrige Spannungen zu bringen.

Die Hochspannungsquellen 7 - Io haben parallel geschaltete Zener-Üiodenketben 32 - 35, v,^rie dargestellt ist. Diese Zener-Diodenketuen sind für Spannungen ausgelegt, die Leihet* sind als die de · Hochspannungsquellen mit 6 kV, 2 kV, 2k¹/

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und 2 kV_e

Es ist zu beobachten, daß beim Abschalten einer Hochspannungsquelle aus dem System im Moment das Schaltens eine umgekehrte Spannung auf eine oder die Hochspannungsquellen aufgebracht werden kann, welche noch im System sind. "Wenn z.B. nur die Hochspannungsquellen 7 und 8 zur Spannung an den Anschlüssen 6 und l6 beitragen, so daß 8 kV vorliegen und die Schalteinrichtung 11 betätigt wird, um die Hochspannungsquelle 8 auszuschalten, liegen aufgrund des Kondensators 3 8 kV anstatt 6 kV parallel zur Hochspannungsquelle 7 an, welche versuchen würden, einen umgekehrten Stromfluß über die Hochspannungsquelle 7 zu verursachen, während - wie später noch zu sehen sein wird - solch Rückstrom aus der Hochspannungsquelle mittels einer Sper-rdiode herausgehalten werden kann. Der· Rückstrom benötigt einen Weg mit geringem Widerstand, um jede übermäßige Energie, die in der Belastung enthalten ist, schnell aufzuzehren. Solch ein umgekehrter Strom findet einen Weg mit geringem Widerstand über die Zener-Diodenkette 32,. welche zusammenbricht, um die Spannung parallel zu ihr auf 6 kV zu begrenzen. Es ist zu sehen, daß immer wenn ein Schalter 18 geöffnet ist, ein Schalter 17 geschlossen ist, wodurch die entsprechende der Zener-Diodenketten 33* 3^ und 35 parallel zu solch einem Schalter 18 angeschlossen ist und den Rückstrom parallel dazu auf einen Wert begrenzt, welchem sie von seiner Auslegung her widerstehen kann.

Die Dioden 2o und 2o A sind gewöhnliche Dioden, jedoch ebenso für die Zener-Spannungen ausgewählt. Jede von ihnen hat einen solchen Wert, daß sie zusammenbricht, wenn die Rückspannung parallel zum entsprechenden Transistor die Durchschlagsspannung des Kollektor/Emitters übersteigt. Der totale Zusammenbruch der Spannung der Ketten der Dioden 2o in jedem der Schalter l8 ist etwas höher als der der entsprechenden der Zener-Diodenketten 33, 3^ und 35. Dies ist erwünscht, well im Vergleich zu einer Zener-Diodenkette eine

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Kette der Dioden 2o oder 2o A nur einen ziemlich hohen Widerstandsdurchschlagsweg schaffen würde und es nicht erwünscht ist, die normale Diodenkette niedrig genug auszulegen, so daß sie mit dem Zener-Diodenstrang im Hinblick auf den Rückstrom konkurriert. Wenn alle Transistoren des Schalters 17 oder ΐδ nicht gleichzeitig eingeschaltet werden, können die Dioden 2o oder 2o A je nachdem wie es der Fall ist, die Transistoren gegen übermäßige Kollektor/Emitter-Spannung schützen.

Die Dioden 2o schaffen auch momentan einen Rückweg während des HerunterSchaltens. So sind im Hinblick auf den Rückstrom die Schalter 17 tatsächlich immer offen, so daß ein Schalter

17 sogar im geschlossenen Zustand wie ein offener Kreis für den Rückstrom am Pol 15 aussieht. Jedoch stellen seine Dioden 2o zu dieser Zeit einen Weg mit niedriger Impedanz für den Rückstrom dar, so daß sie ihm ermöglichen, in die entsprechende Zenor-Diodenkette einzutreten. Umgekehrt schaffen die Dioden 2o A einen Weg mit niedriger Impedanz in den Schaltern

18 für den normalen Stromfluß z.B. vom Pol 55 zum Pol 15j so daß der Schalter 18 sogar im geschlossenen Zustand wie ein offener Stromkreis für den normalen Strom beim Anschluß 55 aussieht, aber nun die entsprechende Kette der Dioden 2o A den Strom neben dem Schalter 18 vorbeileitet. Wenn der Schalter l8 geöffnet ist, ist die Diodenkette 2o A jedoch umgekehrt vorgespannt, so daß normaler Stromfluß durch die entsprechende Hochspannungsquelle stattfindet.

Zusammengefaßt bilden^im normalen Batrieb die Schalter 17 der aktiven Hochspannungsquellen und die Dioden 2o A der inaktiven Hochspannungsquellen und die aktiven Hochspannungsquellen den Stromweg. Für den Rückstrom wie er beim Herunterschalten auftritt, bilden die Dioden 2o der aktiven Hochspannungsquellen und Schalter 18 der inaktiven Hochspannung quellen und die Zener-Diodenketten, wenn eine von diesen

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durchschlägt, den Weg für den Strom.

Bei normalem Betrieb tritt im Vergleich zum Ein- oder Ausschalten im wesentlichen kein beachtlicher Stromfluß auf. Beim Einschalten oder Ausschalten tritt ein wesentlicher Stromfluß auf. Auf die durch Ausschalten erzeugten Schwierigkeiten wurde oben im einzelnen eingegangen* Insoweit als Einschalten betrachtet wird, ist es nur notwendig, sicherzustellen, daß die Hochspannungsquellen genügend Spannungsstoßkapazität aufweisen. Im vorliegenden Beispiel hängt die Fähigkeit, ungefähr 5 mal oder mehr zu liefern, von der Belastung ab. Der Strom schafft pulsierend ausreichende Kapazität, um das Einschalten durchzuführen.

Es ist zu beachten, daß schnelle Spannungswechsel erfordern, daß der direkte Stromweg durch verschiedene Transistoren und Dioden zusammen hergestellt wird. Obwohl der Kondensator 3 typisch fast ein paar Hundert Picofarad aufweist, würde es zum Herunterschalten seiner Spannungsbelastung ohne einen direkten Stromrückweg erforderlich sein, ihn über einen Widerstand mit einigen Megohm abzubauen und daher eine relativ lange Zeit benötigen, was besonders bei Anzeigesystemen unerwünscht ist.

Beim dargestellten System ist beabsichtigt, daß die Hochspannungsquelle 7 immer aktiv ist, während jede Kombination der Hochspannungsquellen 7* 8 und 9 in jeder Reihenfolge ein- oder ausgeschaltet werden kann. Weil jedoch eine dieser drei Hoohspannungsquellen nur ein- oder ausgeschaltet wird, während alle übrigen aktiv sind, benötigt diese eine Hochspannungsquelle keine Zener-Diodenkette. Wenn z.B. die Hochspannungsquellen 8, 9 und Io in der Reihenfolge 1, 2, 3 eingeschaltet und umgekehrt ausgeschaltet werden, dann können der Widerstand 47 und die Zener-Diodenkette 35 weggelassen werden, weil der Schalter 18 der Hochspannungsquelle Io einen Rückweg zum Abfließen des Stromes vom Kondensator 3 bildet, wenn die Hochspannungsquelle Io augeschaltet ist.

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- Io -

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Ähnlich ist es, wenn eine Schalteinrichtung, z.B. 13, allein verwendet wird, in welcher nur die Hochspannungsquelle Io vorhanden ist, so können die Zener-Kette 35 und der Widerstand 47 weggelassen werden.

Im allgemeinen kann jede Anzahl von Hochspannungsquellen mittels der vorliegenden Erfindung in Reihe geschaltet werden. Ferner kann jede Anzahl ungeschalteter Hochspannungs-.quellen, d.h. ähnlich der Hochspannungsquelle 7 irrit den geschalteten Hochspannungsquellen in Reihe mit denselben gemischt werden und schließlich jede Schaltfolge angenommen werden. Ausgenommen im Fall der Begrenzung einer 'Hochspannungsquelle oder einer Hochspannungsquelle, welche immer die letzte eingeschaltete , aber die erste ausgeschaltete ist, sollte jede geschaltete oder nicht-geschaltete Hochspannungsquelle für den schon beschriebenen Zweck eine Zener-Diodenkette parallel zu sich haben.

Verschiedene Verfeinerungen können vorgesehen werden, z.B. Sperrdioden 36 - 39* Vielehe zum Sperren von Spannungen aufgelegt sind, welche etwas höher als die Durchschlagsspannungon der entsprechenden Zener-Diodenketten sind. In gleicher V/eise können Starter-Dioden 4o - 43 vorgesehen werden, um sicherzustellen, daß die Hochspannungsquellen genau einschalten. Die Zener-Diodenketten wiederum können strombegrenzende Widerstände 44 - 47 aufweisen. Diese Mittel dienen jedoch mehr der Veranschaulichung und bilden keinen Teil der Erfindung.

VJ Uhr end die Steuereinrichtung 30 und die Schaltung 5 als v.nbezeichnete Größen dargestellt sind, sind sie normalerweise ein Teil etwas größerer Systeme, welche die Wirkungen beider kontrollieren und koordinieren. Zum Beispiel kann der Schaltkreis 5 eine Leuchtspur auf der Frontplatte erzeugen, welche graphisch die Bedingungen in einem Verfahren darstellt. Gleichzeitig dient der Schaltkreis 5 dazu, die Spannung an den Anschlüssen 6 und l6 zu ändern, um so die Farbe der Spur zu

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ändern, um durch Farbe qualitative Eigentümlichkeiten der Bedingungen anzuzeigen: hohe, niedrige, normale Sicherheit, Unsicherheit usw. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für solche Zwecke geeignet, we3L sie eine Schaltung von hoher Spannung mit sehr hoher Schnellnachführung und Wiederholung unter der Steuerung ziemlich niedrig gespannter Signale dicht in der Nahe des Erdpotentials und gut isoliert von den zu schaltenden Hohen Spannungen herstellen kann.

Die Bestrahlung der Dioden 25 kann natürlich durch andere Einrichtungen als die dargestellten Verstärkersysteme durchgeführt werden und auf der anderen Seite muß die Belastung an den Anschlüssen 6 und 16 kein Leuchtstoff sein. Insgesamt ist die vorliegende Spannungsschaltanördnung bei jedem System zweckmäßig, in welchem ein Rückstrom während des Schaltens auftreten kann.

Der Grund zur Verwendung der Zener-Dioden und der Transistoren 21 in Ketten beruht auf der Tatsache, daß derzeit keines dieser Elemente verfügbar ist, welches für den kV-Bereich geeignet ist. Jedoch ist jeder Kette in Wirklichkeit eine einzelne Zener-Diode oder Transistor je nachdem wie es be-.nötigt wird und tatsächlich sind die Prinzipien der Erfindung wie oben beschrieben wurde, anwendbar, ungeachtet ob die verwendeten Hochspannungsquellen durch Einzeldioden und Einzeltransistoren gehandhabt werden oder Ketten von ihnen benötigen.■ Insoweit als ihre Funktion zur Herstellung eines Weges zur Rückkehr des Stromes betrachtet wird, bilden die Dioden 2o und 2o A in gleicher Weise Ketten, welche einer Einzeldiode äquivalent sind. Demzufolge wird in den zugehörigen Ansprüchen auf Dioden und Schalter im Singular Bezug genommen ohne daß daran gedacht ist, zwischen einem Einzeltransistor und einer Kette von Transistoren oder einer Einzeldiode und einer Diodenkette zu unterscheiden.

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Verschiedene Abwandlungen der Schaltvorrichtung liegen auf der Hand. Zum Beispiel kann eine.optisch-elektrische Schaltbetätigung durch Kombination von Elementen, welche die Strahlung abtasten und aussenden erhalten werden anstelle von Fototransistoren und lichtelektrischen Dioden. Auch kann eine Hochspannungsfarbanzeige von elektrisch leuchtenden Vorrichtungen anstelle von den sogenannten Kathodenstrahlröhren erhalten werden.

Die oben beschriebenen Verfeinerungen, Hilfsmittel, Abwandlungen usvi. sind lediglich zur Veranschaulich-ung der praktischen Durchführung der Erfindung beschrieben und ihre Verwendung ist nicht als Beschränkung zu betrachten.

Zusammengefaßt handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um eine Schaltvorrichtung, bei welcher Hochspannungsgleichstromquellen jeweils einen Schalter zur Verbindung und Trennung ihrer Pole aufweisen und ein Schalter zum Verbinden und Trennen eines ihrer Pole von der Quelle selbst vorgesehen ist. Jeder Schalter der ersteren Art ist in Reihe mit den übrigen geschaltet und ist geöffnet oder geschlossen, abhängig davon, ob die Spannung der entsprechenden Hochspannungsquelle verwendet wird oder nicht. Jeder Schalter der letzteren Art ist geschlossen oder offen abhängig davon, ob die Spannung des entsprechenden Schalters verwendet wird oder nicht.

Jede Hochspannungsquelle weist eine Zener-Diodenkette auf, welche ständig parallel zu ihr geschaltet ist. Jeder Schalter hat in gleicher Welse eine Diodenkette, welche parallel zu ihm geschaltet ist und aus einer Reihe von Schalttransistoren besteht. Jeder der Schalttransistoren ist mit einer Diode der letzteren Diodenkette zwischen seiner Emitter- und Kollektorelektrode verbunden. Der Nutzeffekt der Dioden besteht darin, einen schnellen Wechsel der Spannungshöhe bei allen Bedingungen zu erzeugen.

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Die Schalttransistoren sind optisch-elektronisch gesteuert, iim sie an die Verwendung in Systemen wie vielfarbigen graphischen Anzeigesystemen anzupassen, welche Kathodenstrahlröhren verwenden, in denen das Schalten von Spannungen mit hoher Wiederholung und Schnellnachführung zusammen mit guter Isolierung der hohen Spannung von anderen Potentialen dicht in der Nähe des Erdpotentials im System erforderlich ist.

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Claims (9)

1. Patentansprüche

   U/ Schaltvorrichtung für ein Spannungsschaltsystem, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Anschluß (6) zur Verbindung mit einer Seite einer Gleichspannungsquelle (7 - lo) und ein zweiter Anschluß (l6) zur Verbindung mit der anderen Seite der Gleichspannungsquelle angeordnet sind und eine erste Diode und ein erster Schalter (17) jeweils mit dem ersten Anschluß unabhängig von dem anderen verbunden sind, der erste Schalter von der Art ist, welche im eingeschalteten Zustand nur in bezug auf einen zu ihm zugeführten Strom zum Durchgang durch ihn zum ersten Anschluß leitend ist und die erste Diode in bezug auf solche Leitung des ersten Schalters entgegengesetzt gepolt ist, daß die Schaltvorrichtung ferner einen zweiten Schalter (l8) und eine zweite Diode enthält, welche jeweils zwischen den Anschlüssen unabhängig von dem anderen angeschlossen sind, daß der zweite Schalter von der Art ist, welche im eingeschalteten Zustand nur in bezug auf einen zu ihm zugeführten Strom zum Durchlaß durch ihn von dem ersten Anschluß zum zweiten Anschluß leitend ist, die zweite Diode in bezug auf diese Leitung des zweiten Schalters entgegengesetzt gepolt ist undcaß die Schaltvorrichtung auch eine Zener-Diode aufweist, welche zwischen dem zweiten Anschluß an der einen Seite und sowohl dem ersten Schalter als auch der ersten Diode auf der anderen Seite angeschlossen ist, daß die Zener-Diode in bezug auf diese Verbindung so gepolt ist, daß sie bei genügendem Stromfluß durch die erste Diode vom ersten Anschluß durchschlägt, um den Strom zum zweiten Anschluß zu leiten, daß die Zener-Diode mit dem ersten Schalter so verbunden ist, daß der erste Schalter zwischen

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   der Zener-Diode, und dem ersten Anschluß angeordnet'ist, · und daß das Spannungsschaltsystem eine Steuereinrichtung (30) zum abwechselnden gleichzeitigen Einschalten des · ersten Schalters und Ausschalten des zweiten Schalters und umgekehrt aufweist.
2. 2. Spannungsschaltsystem mit der Schaltvorrichtung und Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Impedanz zur Verwendung von Gleichspannung zwischen den Anschlüssen angeordnet ist, eine Gleichspannungsquelle parallel zur Zener-Diode unabhängig von den Schaltern und den anderen Dioden angeschlossen ist, daß die Zener-Diode so polarisiert und ausgelegt ist, daß sie der Spannung der Gleichspannungsquelle widersteht und daß durch die· Impedanz ein von dem ersten Anschluß durch die erste Diode fließender Strom erzeugbar ist, während der erste Schalter eingeschaltet und gleichzeitig der zweite Schalter ausgeschaltet ist.
3. 3. Spannungsschaltsystem .nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz eine Anzeigeplatte ist, welche .die Spannung der Gleichspannungsquelle zum Aussenden von Licht einer gegebenen Farbe benötigt.
4. 4. Spannungsschaltsystem mit der Schaltvorrichtung und Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine erste Gleichspannungsquelle, eine zweite Zener-Diode und eine zweite Gleichspannungsquelle aufweist, daß die erste Gleichspannungsquelle unabhängig von den Schaltern und den anderen Dioden parallel zur ersten Zener-Diode angeschlossen ist und daß die erste Zener-Diode so polarisiert ist, daß sie der Spannung der Gleichspannungsquelle widersteht, daß die zweite Gleichspannungsquelle auf einer ihrer Seiten mit dem ersten Anschluß zur Addition ihrer Spannung zur Spannung der ersten Gleichspannungsquelle

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   verbunden ist, wenn der erste Schalter und der zweite Schalter gleichzeitig ein- bzw. ausgeschaltet sind, daß die z\ieite Gleichspannungsquelle auch parallel zur zweiten Zener-Diode geschaltet ist und daß die zweite Zener-Diode so gepolt ist, daß sie der Spannung der zweiten Gleichspannungsquelle widersteht.,
5. 5. Spannungsschaltsystetn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Impedanz zwischen dem zweiten Anschluß und der anderen Seite der zweiten Gleichspannungsquelle zur Verwendung der Spannungen der Gleichspannungsquellen in Serie angeschlossen ist, wenn der erste Schalter und der zweite Schalter gleichzeitig ein- bzw. ausgeschaltet sind, und daß die Impedanz zur Erzeugung eines Stromes dient, welcher die zweite Zener-Diode durchschlägt, wenn der erste und zweite Schalter gleichzeitig aus- bzw. eingeschaltet sind, und wenn die entsprechenden Schalter der zweiten Schalteinrichtung ein- bzw. ausgeschaltet sind.
6. 6. Spannungsschaltungssystem nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz eine Anzeigeplatte ist, welche zum Aussenden von Licht einer Farbe eine Spannung benötigt, welche die Spannungen der ersten und zweiten Gleichspannungsquellen in Serie umfaßt, jedoch zum Aussenden von Licht einer anderen Farbe die um die Spannung der einen der Gleichspannungsquellen verminderte Spannung benötigt.
7. 7. Optisch-elektronisch isolierte Schaltanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Anschluß und ein erster Schalter zur Verbindung einer Seite einer Gleichspannungsquelle mit dem ersteh Anschluß angeordnet sind, die Schaltanordnung auch mit einem zweiten Anschluß zur direkten Verbindung mit der anderen Seite der Gleich-

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   Spannungsquelle versehen ist und ein zweiter Schalter den ersten und zweiten Anschluß verbindet, daß der erste Schalter aus einem ersten Transistor mit einer ersten Diode besteht, welche Rückwege für Strom bilden, welcher zu oder von einer Belastungsimpedanz in Reihe mit der Spannung parallel zu den Anschlüssen hindurchtritt, daß der zweite Schalter aus einem zweiten Transistor mit einer zweiten Diode besteht, der zweite Transistor und die erste Diode Rückwege für Strom bilden, welcher zu oder von einer Belastungsimpedanz in Reihe mit der Spannung parallel zu den Anschlüssen hindurchtritt, daß jeder Transistor eine entsprechende lichtempfindliche Einrichtung zum Ein- oder Ausschalten abhängig von der Beleuchtungsstärke der lichtempfindlichen Einrichtung aufweist, und daß die Beleuchtungsstärke beider lichtempfindlichen Einrichtungen gleichzeitig steuerbar ist, so daß, wenn die Beleuchtungsstärke in bezug auf eine der lichtempfindlichen Einrichtungen genügt, um den entsprechenden Transistor einzuschalten, die Beleuchtungsstärke der anderen lichtempfindlichen Einrichtung nicht ausreicht,, um den entsprechenden Transistor einzuschalten.
8. 8. .Spannungsschaltsystem mit der optisch-elektronisch isolierten Schaltanordnung nach Anspruch J₃ dadurch gekennzeichnet, daß das System einen dritten Anschluß zum Anschließen der einen Seite einer zweiten Gleichspannungsquelle aufweist, daß die letztgenannte eine Seite der einen Diode der ersten Gleichspannungsquelle entspricht, eine Zener-Diode den ersten und dritten Anschluß verbindet und so gepolt und ausgelegt ist, daß sie der Spannung der zweiten Gleichspannungsquelle widersteht, während sie bei einer Spannung parallel zum ersten und dritten Anschluß zusammenbricht, welche die Polarität der .Spannung der zweiten Gleichspannungsquelle, jedoch größer als die andere Seite der zweiten Gleich-

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   Spannungsquelle aufweist, wobei die andere Seite der zweiten Gleichspannungsquelle mit dem ersten Anschluß verbunden ist.
9. 9. Spannungsschaltsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Schaltanordnung gleich der ersten vorgesehen ist, die zweite Schaltanordnung ähnlich steuerbar ist und den ersten bzw. zweiten Anschlüssen der ersten Schalteinrichtung entsprechende Anschlüsse aufweist, welche in der Wirkung und Entsprechung der erste und dritte Anschluß sind.

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