DD244660A5 - Schaltungsanordnung zur erzeugung von hochspannungsimpulsen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung fuer die Erzeugung von Hochspannungsimpulsen aus Gleichspannung, bestehend aus einem Transformator, einer Sekundaerwicklung und zumindest zwei Primaerwicklungen des Transformators. Erfindungsgemaess wird der Eingang 18 des Transistorverstaerkers 15 von der Basis eines Transistors 30 gebildet, wobei zwischen dem Eingang 18 und dem Ausgang der Steuerschaltung 16 zwei in Reihe geschaltete Widerstaende 17 a und 17 b geschaltet sind; an den gemeinsamen Anschluss der beiden Widerstaende 17 a und 17 b der Emitter-Kollektor-Abschnitt eines weiteren Transistors 24 angeschlossen ist; an die Basis des weiteren Transistors 24 ein Spannungsteiler angeschlossen ist, dessen kollektorseitiger Zweig 25 unterteilt und an die Spannungsquelle 7 angeschlossen ist; zwischen Knotenpunkt von Zweig 25 und gemeinsamen Anschluss der Primaerwicklung 3 von Transformator 1 und Schalttransistor 14 ein Kondensator 26 geschaltet ist; der Widerstand 27 des emitterseitig zwischengeschalteten Spannungsteilers an den Stromregelwiderstand 28 angeschlossen ist, der sich in Reihe mit dem Emitter-Kollektor-Kreis des Schalttransistors 14 befindet. Fig. 3

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für die Erzeugung von Hochspannungsimpulsen aus Gleichspannung, eine Schaltungsanordnung, die folgendes umfaßt: einen Transformator mit einer Sekundärwicklung und zumindest zwei Primärwicklungen, wobei die Primärwicklungen und zumindest eine Diode und ein Schaltkreis in Reihe geschaltet sind und die Reihenschaltung an eine Spannungsquelle angeschlossen ist; einen Kondensator, der an den gemeinsamen Anschluß von Spannungsquelle und Primärwicklungen angeschlossen ist, wobei der Schaltkreis darüber hinaus den Emitter-Kollektor-Abschnitt eines Schalttransistors umfaßt; an die Basis des Schalttransistors der Ausgang eines Transistorverstärkers mit dem Ausgang eines Steuerkreises gekoppelt ist.

Die Erzeugung von Impulsen, speziell von Hochspannungsimpulsen ist in der Elektrotechnik und Elektronik häufig erforderlich. Ein Bedarf an Hochspannungsimpulsen besteht z. B. auf dem Gebiet der Fahrzeugelektrik, wo die Hochspannungsfunken für die Zündung von Verbrennungsmotoren durch Hochspannungsimpulse erzeugtwerden. Derartige Hochspannungsimpulse werden auch für die Zündung von Blitzlichtentladungslampen herangezogen, die nicht nur in der Fototechnik, sondern auch bei Verkehrssteuerungsanlagen und auf vielen anderen technischen Gebieten Anwendung finden. Die Erfindung wird anhand von Zündanlagen von Verbrennungsmotoren beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht auf dieses technische Gebiet begrenzt ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es werden häufig elektronische Zündanlagen für Verbrennungsmotoren eingesetzt, wobei diese Zündanlagen in zwei Gruppen eingeteilt werden können. Zur ersten Gruppe zählen die sogenannten Thyristor- oder kapazitiven Zündanlagen. Bei solchen Zündanlagen wird ein Kondensator aufgeladen, und die gespeicherte Energie dieses Kondensators wird mit Hilfe eines Thyristors zum Zeitpunkt der Zündung auf die Primärwicklung des Hochspannungstransformators geschaltet. Der Vorteil derartiger Zündanlagen besteht darin, daß der Kontaktunterbrecher, der den Zeitpunkt der Zündung steuert, nur sehr kleine Ströme schalten muß, so daß sich die Lebenszeit der Kontaktunterbrecher verlängert. Der Nachteil der kapazitiven Zündanlagen besteht jedoch darin, daß: ein Inverter für die Aufladung des Kondensators benötigt wird, der auf Grund seines Aufbaus, der viele Bauelemente erforderlich macht, kostspielig ist; und während der kurzen Zeit zwischen zwei Impulsen bei vertretbarem Aufwand nur eine begrenzte Energiemenge im Kondensator gespeichert werden kann.

Zur zweiten Gruppe der elektronischen Zündanlagen gehören die sogenannten Transistorzündanlagen. Bei derartigen Zündanlagen ist kein Kontaktunterbrecher, sondern ein Schalttransistorkreis mit der Primärwicklung einer herkömmlichen Zündspule in Reihe geschaltet. Bei Transistorzündanlagen wird der Kontaktunterbrecher auch entlastet, da sie nur Steuerimpulse sehr kleiner Ströme erzeugen und ein Schalttransistor zur Unterbrechung der hohen Ströme der Primärwicklung eingesetzt wird. Die Vorteile der Transistorzündanlagen bestehen in der Entlastung der Kontaktunterbrecher und darin, daß Impulse hohen Stromes in der Primärwicklung der Zündspule unterbrochen werden können.

Es ist hinlänglich bekannt, daß die Qualität der Verbrennung bei einem Verbrennungsmotor sowie auch der Wirkungsgrad des Motors dadurch verbessert werden kann, daß die Zündung des Kraftstoffes einwandfreier erfolgt, was durch die Erhöhung der Intensität des Zündfunken möglich ist.

Wie erwähnt, wird die Erhöhung der Intensität des Zündfunkens bei den kapazitiven Zündanlagen durch die Komplexität und die Kosten der Zündanlage selbst begrenzt. Der Wirkungsgrad der Energieumwandlung der Transistorzündanlagen ist verhältnismäßig gering. Die Intensität des Hochspannungsimpulses sowie die des Zündfunkens verändert sich mit der Speisespannung beträchtlich, was besonders für das Kaltstarten der Verbrennungsmotoren von Fahrzeugen beeinträchtigend ist. Wie hinlänglich bekannt, reduziert der Elektromotor beim Kaltstarten die Spannung der Kaltstarterbatterie in einem solchen Maße, daß diese reduzierte Batteriespannung häufig für die Erzeugung des Zündfunkens nicht ausreicht. Es ist das Ziel der HU-PA T/31.483 „Schaltungsanordnung für die Erzeugung von Hochspannungsimpulsen" (Circuit arrangement for generating high voltage pulses), diese Nachteile auszuschalten, indem die Primärwicklung des Hochspannungstransformator in zwei Wicklungsteile unterteilt wird. Bei dieser bekannten Schaltung bilden eine der Primärwicklungen des Transformators sowie ein Schaltkreis und ein Kondensator zusammen eine Schleifenschaltung. Beide Primärwicklungen sind in Reihe geschaltet und können über eine Diode an eine Spannungsquelle angeschlossen werden. Die Wirkungsweise dieser Schaltung besteht darin, daß im Augenblick der Einschaltung des Schalttransistors zur Bildung eines Schaltkreises die gespeicherte Energie des Kondensators Strom durch eine der Primärwicklungen des Transformators treibt, wobei dieser Strom den durch die Spannungsquelle fließenden Strom entsprechend erhöht und auf diese Weise ein beträchtlich stärkerer Stromimpuls durch die Primärwicklung erzeugt werden kann.

Es ist ein Vorteil dieser Schaltung, daß bei Unterbrechung des durch die Primärwicklung fließenden Stromes, daß heißt, wenn der Schalttransistor ausschaltet, die Spannung entgegengesetzter Polarität in der anderen Primärwicklung ansteigt und den Kondensator auflädt. Somit ist diese Schaltung eine Energierückgewinnungsschaltung, da die induzierte Spannung, die bei Unterbrechung des Stromes ansteigt, die im Transformator gespeicherte Energie in den Kondensator umlädt. Obwohl diese Schaltung in der Praxis gut funktionierte, funktioniert die für die Energierückgewinnung verwendete Wicklung bei der Funkenerzeugung nicht.

Bei den oben beschriebenen Schaltungsanordnungen könnten theoretisch auch elektromechanische Schaltgeräte als Schaltkreise eingesetzt werden, diese haben jedoch so viele Nachteile, daß sie bei elektronischen Zündanlagen bestenfalls als Steuerschalter Anwendung finden. Zur Unterbrechung von hohen, durch die Primärwicklung des Transformators fließenden Strömen kommen vor allem Hochleistungsschalttransistoren in Frage. Es wurde ein solcher Transistor bei jener Zündanlage verwendet, die in der oben erwähnten HU-PA T/31.483 beschrieben wird. Bei dieser bekannten Schaltung wird der Schalttransistor durch einen Transistorverstärker angesteuert, der durch eine Steuerschaltung gesteuert wird. Es wird eine negative Rückkopplungsschaltung angewendet, die einen spannungsabhängigen Widerstand umfaßt, so daß eine Änderung — in erster Linie eine Reduzierung der Speisespannung — die Impulsenergie beträchtlich reduzieren kann. Dieser spannungsabhängige Widerstand — unter Berücksichtigung der niedrigen Speisespannung, der erforderlichen Kennlinie und des Widerstandswertes — sollte eine Glühlampe sein, deren Dimensionierung, Lebenszeit und Zuverlässigkeit jedoch im Vergleich zu anderen Bauelementen nachteilig sind, so daß die praktische Anwendbarkeit dieser Schaltungsanordnung begrenzt ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Schaltungsanordnung, wie sie in der Einleitung beschrieben wurde und die die Vorteile sowohl der kapazitiven als auch der Transistorzündanlagen vereinen sollte. Des weiteren sollte die gespeicherte magnetische Energie mit dem bestmöglichen Wirkungsgrad zurückzugewinnen sein, wodurch der Wirkungsgrad der Erzeugung von Hochspannungsimpulsen verbessert werden sollte. Ein weiteres Ziel dieser Erfindung bestand in der Fertigung eines derartigen Schaltkreises, mit dessen Hilfe die Energie des Hochspannungsimpulses bei innerhalb weit auseinanderliegender Grenzwerte schwankender Speisespannung konstant gehalten werden konnte, was speziell für das Kaltstarten von Verbrennungsmotoren von Fahrzeugen sehr vorteilhaft sein würde.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Dieses Ziel wurde mit Hilfe der Schaltungsanordnung erreicht, wie sie im einleitenden Abschnitt erwähnt wurde, und zwar dadurch, daß der Eingang eines Transistorverstärkers die Basis eines zweiten Transistors bildet, wobei: zwischen dem Eingang und dem Ausgang einer Steuerschaltung zwei in Reihe geschaltete Widerstände eingefügt sind; an den gemeinsamen Anschluß beider Widerstände der Ermitter-Kollektor-Abschnitt eines ersten Transistors geschaltet ist; an die Basis des ersten Transistors ein Spannungsteiler geschaltet ist, dessen kollektorseitiger Zweig geteilt ist und an eine Spannungsquelle — zwischen den Knotenpunkt des Zweiges und den gemeinsamen Anschluß der einen Primärwicklung eines Transformators sowie eines Schalttransistors—ein Kondensator geschaltet ist; ein Widerstand des Spannungsteilers, der auf der Emitterseite eingefügt ist, an einen Stromregelungswiderstand angeschlossen ist, der sich in Reihe mit dem Emitter-Kollektor-Kreis des Schalttransistors befindet.

Der Vorteil dieser Schaltungsanordnung besteht darin, daß mit Hilfe einer doppelten Rückkopplung eine sehr schnelle Schaltung des Schalttransistors erreicht werden kann und gleichzeitig die Energie des erzeugten Impulses praktisch konstant bleibt, und zwar selbst dann, wenn die Spannung der Spannungsquelle um mehr als 50% reduziert wird.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung umfaßt eine Reihenschaltung eines Steuerkreises ein Paar Erregerkontakte, einen Widerstand und eine Induktionsspule und ist an die Spannungsquelle angeschlossen; der Basis-Emitter-Abschnitt eines Transistors ist parallel zur Induktionsspule angeschlossen, deren Polarität so ist, daß die bei Unterbrechnung des Stromes in der Induktionsspule entstehende Spannung den Transistor einschaltet; der Ausgang der Steuerschaltung ist der Kollektor des Transistors. Der Vorteil dieser Schaltungsanordnung besteht darin, daß der Aufbau derselben viel einfacher als der der oben in der HU-PA T/31.483 erwähnten Anordnung ist; gleichzeitig verursacht der Spannungsimpuls, der durch die Unterbrechung des Stromes in der Induktionsspule erzeugt wird, eine schnelle und saubere Schaltung.

Es ist des weiteren vorteilhaft, wenn zwischen Transistorbasis und Induktionsspule ein Spannungsteiler geschaltet wird. Zweckmäßigerweise wird zwischen den Kollektor des Transistors, der den Ausgang der Steuerschaltung bildet, und den Stromregelwiderstand ein Kondensator geschaltet.

Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel zielt auf die Beschleunigung des Schaltvorgangs ab, und zwar durch die Parallelschaltung des Widerstandes mit einem Kondensator, wobei der Widerstand mit dem Eingang des Transistorverstärkers in Reihe geschaltet ist.

Eine weitere erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist ebenfalls für die Erreichung des gesetzten Zieles vorteilhaft; sie umfaßt einen Transformator mit einer Sekundärwicklung und zumindest zwei Primärwicklungen, wobei die Primärwicklungen sowie zumindest eine Diode und ein Schaltkreis in Reihe geschaltet sind, die Reihenschaltung an eine Spannungsquelle angeschlossen ist, ein Kondensator an den gemeinsamen Anschluß von Spannungsquelle und Primärwicklungen angeschlossen ist; und sie ist erfindungsgemäß gekennzeichnet dadurch, daß die Diode zwischen die beiden Primärwicklungen geschaltet ist, der Kondensator parallel zur ersten Primärwicklung geschaltet ist, die direkt an die Spannungsquelle angeschlossen ist sowie auch an die Diode, die mit der ersten Primärwicklung in Reihe geschaltet ist; und ein weiterer Kondensator parallel zur zweiten Primärwicklung geschaltet ist sowie auch zur Diode, die mit der zweiten Primärwicklung in Reihe geschaltet ist und die Diode bezüglich der Polarität der Spannungsquelle in Durchlaßrichtung zwischengeschaltet ist. Diese letzte Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß bei Erzeugung des Hochspannungsimpulsesein beträchtlicher Teil der Energie, die in den Transformator eingespeist wird, dadurch zurückgewonnen werden kann, daß die magnetische Energie, die im Augenblick der Stromunterbrechung im Eisenkern gespeichert ist, in den Kondensator umgeladen und dort gespeichert und danach für die Energie des folgenden Impulses verwendet wird.

Ausführungsbeispiele

In der Zeichnung zeigen:

Figur 1: ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Energierückgewinnungskreises des Transformators; Figur 2: das Ersatzschaltbild des Schaltbildes gemäß Figur 1 im Augenblick der Einschaltung; Figur 3: ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel des Schaltkreises;

Figur 4: die Wellenform des durch den erfindungsgemäßen Schaltkreis fließenden Stroms; und Figur 5: die Anwendung des erfindungsgemäßen Schaltkreises in einem Energierückgewinnungskreis des oben erwähnten ungarischen Patentes HU-PA T/31.483.

In Figur 1 werden nur die Primärwicklungen 2 und 3 des Transformators 1 der erfindungsgemäßen Schaltung gezeigt, zwischen die eine Diode 8 geschaltet ist. Die Diode 8 ist bezüglich der Polarität der Spannungsquelle 7 in Durchlaßrichtung zwischengeschaltet. Die Kondensatoren 12 und 10 sind durch die Diode 8 parallel zu den Primärwicklungen 2 und 3 geschaltet. Die Anschlüsse des Kondensators 12 werden an den positiven Pol der Spannungsquelle 7 bzw. an die Katode von Diode 8 angeschlossen. Die Anschlüsse von Kondensator 10 werden an die Anode von Diode 8 angeschlossen, und an den Anschluß der Primärwicklung 3, die über den Schaltkreis 6 an den negativen Pol der Spannungsquelle 7 angeschlossen ist. Der Schaltkreis 6 ist zwischen die Primärwicklung 3 und den negativen Pol der Spannungsquelle geschaltet. Die Funktion der Schaltung gemäß Figur 1 ist wie folgt.

Bei Einschaltung von Schaltkreis 6 beginnt Strom vom positiven Pol aus durch die Primärwicklung 2, die Diode 8, die Primärwicklung 3 und den Schaltkreis 6 in den negativen Pol der Spannungsquelle 7 zu fließen. Unterdessen sammelt sich magnetische Energie in den Primärwicklungen 2 und 3 an.

Bei Ausschaltung von Schaltkreis 6 wird der Strom durch die Primärwicklungen 2 und 3 unterbrochen und an den Anschlüssen der Primärwicklungen 2 und 3 wird ein Spannungssprung erzeugt, dessen Polarität zu jener der vorangegangenen Spannung entgegengesetzt ist. Demgemäß ist die Polarität am Anschluß von Primärwicklung 2, die an Diode 8 angeschlossen ist, positiv; und die Polarität des Anschlusses von Primärwicklung 3, die an die Katode von Diode 8 angeschlossen ist, negativ. In diesem Augenblick können die Primärwicklungen 2 und 3 als Spannungsquellen betrachtet werden, und bei diesen Polaritäten befindet sich Diode 8 im leitenden Zustand. Auf diese Weise fließt die in der Primärwicklung 2 gespeicherte magnetische Energie durch riif» Diode 8 in den Kondensator 12 und wird in elektrostatische Eneraie umaewandelt. die im Kondensator 12 aesDeichert wird.

In ähnlicherWeise wird Kondensator 10 über Diode 8 durch den Spannungssprung aufgeladen, der in der Primärwicklung 3 entsteht. Nachdem die magnetische Energie der Primärwicklungen 2 und 3 vollständig in die Kondensatoren 12 bzw. 10 umgeladen wurde, verschwindet die Spannung an den Anschlüssen der Primärwicklungen 2 und 3 und die Diode 8 schaltet ab. Die Schaltung verbleibt in diesem Zustand.

Im Augenblick der Wiedereinschaltung addieren sich die Spannungen von Kondensator 12 und 10 zur Spannung von Spannungsquelle 7 und—da sich die Diode 8 noch im ausgeschalteten Zustand befindet—entlädt sich Kondensator 12 über die Primärwicklung 3, und Kondensator 10 über die Primärwicklung 2. Da die Kondensatoren 12 und 10 bis zu einer höheren Spannung aufgeladen werden können, entsteht in den Primärwicklungen 2 und 3 ein hoher Stromimpuls. Nachdem die Ladung der Kondensatoren aufgebraucht ist, d. h. wenn ihre Spannung abgenommen hat, wird Diode 8 leitend und ein Strom von gleicher Richtung fließt von der Spannungsquelle 7 aus durch die Primärwicklungen 2 und 3 und die dazwischen befindliche Diode 8. Unter dem Einfluß des durch die Primärwicklungen 2 und 3 strömenden Hochstromimpulses entsteht in der Sekundärwicklung des hier nicht dargestellten Hochspannungstransformators ein Hochspannungsimpuls. Natürlich muß die Spannungsquelle so beschaffen sein, daß sie im Augenblick der Entladung der Kondensatoren 10 und 12 den Hochspannungsimpuls durchläßt. Wenn es sich um eine Starterbatterie handelt, ist dies ohne weiteres möglich. Nachdem die Kondensatoren 12 und 10 ihre Energie in Form von Stromimpulsen auf die Primärwicklungen 3 und 2 übertragen haben, besitzen sie keine Ladung mehr, ihre Spannungen nehmen ab und durch den von der Spannungsquelle 7 durch die Primärwicklungen 2 und 3 fließenden Strom wird wieder magnetische Energie im Eisenkern des Hochspannungstransformators 1 angesammelt. Daraufhin wiederholt sich unter dem Einfluß des wiederholten Aus- und Einschaltens von Schalter 6 der oben erwähnte Prozeß, und dementsprechend entstehen Hochspannungsimpulse. In Figur 3 wird die erfindungsgemäße, praktisch realisierte Schaltung mit der oben erwähnten ebenfalls erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gezeigt. Bei dieser Schaltungsanordnung umfaßt der Transformator 1 zwei Primärwicklungen 2 und 3, wobei zwischen diese eine Diode 8 geschaltet und in bezug auf die Spannungsquelle so gepolt ist, daß sie sich in Durchlaßrichtung befindet. An die gemeinsamen Anschlüsse zwischen Diode 8 und Primärwicklung 2 bzw. Primärwicklung 3 sind Kondensatoren in einer solchen Weise angeschlossen, daß der Kondensator 10 an die Anode von Diode 8 angeschlossen ist, deren anderer Anschluß an den Anschluß von Primärwicklung 3, die in Richtung des negativen Poles der Spannungsquelle 7 zeigt, angeschlossen ist. An die Katode von Diode 8 ist Kondensator 12 angeschlossen, dessen anderer Anschluß mit dem Anschluß von Primärwicklung 2 und damit mit dem positiven Pol der Spannungsquelle 7 verbunden sind. Der Kondensator 1 umfaßt eine Sekundärwicklung 5, in der unter dem Einfluß des Stromimpulses, der in Verbindung mit Figur 1 und Figur 2 beschrieben wurde, ein entsprechend hoher Spannungsimpuls entsteht.

Bei der in Figur 3 gezeigten erfindungsgemäßen Schaltung besteht der Schaltkreis 6 aus dem Schalttransistor 14. Der Schalttransistor 14 wird durch eine Steuerschaltung 16 über einen zwischengeschalteten Transistorverstärker 15 gesteuert. Bei dem Transistorverstärker 15 bilden die Transistoren 30 und 31 zusammen einen Zwei-Stufen-Gleichspannungsverstärker. Bei dem hier gezeigten Beispiel ist Transistor 30 ein npn-Transistor in Kollektorschaltung, wobei in seinen Emitterkreis ein Widerstand 32 eingefügt ist. An den Emitter von Transistor 30 ist die Basis von Transistor 3TIn Emitterschaltung angeschlossen. Der Transistor 31 hat einen Lastwiderstand 33 in seiner Kollektorschaltung, wobei desseaanderer Anschluß mit dem Emitter des Schalttransistors 14 verbunden ist, der sich bei diesem Beispiel in Kollektorschaltung befindet und ein pnp-Transistor ist. Der Eingang 18 von Transistorverstärker 15 ist die Basis von Transistor 30. Ein Widerstand 17 ist mit dem Eingang 18 in Reihe geschaltet und bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in die Widerstände 17a und 17b unterteilt. Der Ausgang einer Steuerschaltung 16 ist an den Eingang 18 des Transistorverstärkers 15 über die Widerstände 17 a und 17 b angeschlossen. Bei der Steuerschaltung 16 sind ein Paar Erregerkontakte 19, ein Widerstand 20 und eine Induktionsspule 21 mit der Spannungsquelle 7 in Reihe geschaltet. Bei Anwendungen auf Verbrennungsmotoren besteht das Paar Erregerkontakte 19 aus dem Kontaktunterbrecher des Motors. Die Basis-Emitter-Schaltung eines Transistors 22 ist mit der Induktionsspule 21 parallel geschaltet. Es kann von praktischem Nutzen sein, einen Spannungsteiler 23 in die Basisschaltung*einzufügen, der die Spannung zur Basis hin teilt.

Der Schaltkreis 16 funktioniert — teilweise auf der in Figur 4 dargestellten Wellenform basierend — wie folgt. Wird das Erregerkontaktpaar 19 geschlossen, beginnt ein Strom durch den Widerstand 20 und die Induktionsspule 21 zu fließen, und dann wird der durch die Induktionsspule 21 fließende Strom unterbrochen und eine Spannung wird in ihr induziert, deren Polarität so ist, daß ein positiver Spannungssprung am Emitter des Transistors 22 und ein negativer Spannungssprung an der Basis desselben auftritt. Es mußerwähntwerden,daßbei dem hier dargestellten Beispiel der Transistor 22 vom pnp-Typ ist. Unter dem Einfluß des Spannungssprunges der Induktionsspule 21 schaltet sich Transistor 22 ein, und über die Induktionsspule 21 und den Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors 22 liegt von der Spannungsquelle 7 aus eine Durchlaßspannung am Eingang 18 an. An den Ausgang des Transistorverstärkers 15 wird ein Kondensator 29 angeschlossen — worauf später noch einmal bezug genommen wird —,was für die Bildung der Wellenform am Eingang 18 wichtig ist. Wenn unter dem Einfluß des Spannungsimpulses, der an der Induktionsspule 21 in Erscheinung tritt, der Transistor 22 einschaltet, dann wird der durch diesen Emitter-Kollektor-Kreis fließende Strom nicht nur durch die Spannung der Spannungsquelle 7 getrieben, sondern auch durch den Spannungsimpuls, der in Reihe mit dem vorangegangenen, in der Induktionsspule 21 entstehenden Impuls parallelgeschaltet ist.

An den Teilerpunkt des oben erwähnten unterteilten Widerstandes 17 wird zwischen die Widerstände 17 a und 17 b—bei dem es sich grundsätzlich um den unterteilten Eingangspunkt von Eingang 18 handelt — der Emitter-Kollektor-Kreis eines ersten Transistors 24 parallelgeschaltet. Auf diese Weise ist der Eingang 18 des Transistorverstärkers 15 sowie der Schalttransistor 14 im AUS-Zustand, wenn sich der erste Transistor 24 im leitenden Zustand befindet. Zwischen den Kollektor des Schalttransistors 14 und den negativen Pol der Spannungsquelle 7—wobei letzterer gewöhnlich ein geerdeter Pol ist—wird ein Stromregelwiderstand 28 sehr geringen Widerstandswertes zwischengeschaltet. Der Wert dieses Stromregelungswiderstandes 28 beträgt nur einige Milliohm, dadurch begrenzt er den Stromfluß durch den Schalttransistor 14 sowie durch die Primärwicklungen 2 und 3 von Transformator 1 praktisch nicht. An die Basis des oben erwähnten ersten Transistors 24 ist ein Spannungsteiler angeschlossen, dessen Widerstand 27 auf der Emitterseite liegt, die an den Stromregelwiderstand 28 angeschlossen ist. Widerstand 25 desselben Spannungsteilers ist auf der Kollektorseite an den positiven Pol der Spannungsquelle 7 angeschlossen und zweckmäßigerweise in zwei Widerstände unterteilt. Zwischen den Teilungspunkt dieser beiden Widerstände und den gemeinsamen Anschluß von Schalttransistor 14 und Transformator 1 ist ein Kondensator 26 geschaltet.

Dieser Kondensator 26 erzeugt eine Spannungsrückkopplung zur Basis des ersten Transformators 24 und gleichzeitig erzeugt die am Stromregelungswiderstand 28 entstehende Spannung, die proportional zum Strom ist, eine Stromrückkopplung zur Basis desselben ersten Transistors 24.

Die Funktion der Schaltungsanordnung gemäß Figur 3 kann auch anhand von Figur 4 verfolgt werden.

Figur 4 zeigt die Wellenform des Stromes I, der durch die Primärwicklungen 2 und 3 des Transformators 1, den Schalttransistor 14 und den Stromregelungswiderstand 28 als Funktion der Zeit fließt. Zum Zeitpunkt A schaltet der Schalttransistor 14 ein, und wie bereits beschrieben, verursachen die Kondensatoren 10 und 12, die in Reihe mit der Spannungsquelle 7 geschaltet sind, einen Hochstromimpuls, der bis zum Punkt B ansteigt. Am Punkt B ist die Ladung der Kondensatoren 10 und 12 aufgebraucht, und der Strom I nimmt bis zum Punkt Cab. Dieser Stromimpuls induziert einen Hochspannungsimpuls in der Sekundärwicklung von Transformator 1.

Am Stromregelungswiderstand 28 entsteht eine Spannung, die dem Strom I proportional ist. Diese Spannung addiert sich zu der im Kondensator 29 gespeicherten Spannung, was dazu führt, daß Transistor 30 sowie Schalttransistor 14 weiterhin im EIN-Zustand bleiben, wenn Transistor 22 ausgeschaltet wurde.

Diese am Stromregelungswiderstand 28 entstehende Spannung regelt auch die Basis des ersten Transistors 24 und in der Nähe von Punkt B ist sie bestrebt, den ersten Transistor 24 einzuschalten. Jedoch wirkt der viel stärkere, am Kondensator 26 gleichzeitig entstehende negative Impuls diesem Bestreben entgegen und hält Transistor 24 in der Nähe von Punkt B noch sicher im AUS-Zustand, so daß die Ausschaltung des Schalttransistors 14 mit Sicherheit nicht stattfindet. Bei Kenntnis des Spannungsteilers von Transistor 24, des Kondensators 26, der Spannung der Spannungsquelle 7 und des Spannungsabfalls am Stromregelwiderstand 28 kann diese Funktion ohne weiteres berechnet werden.

In Figur 4fällt hinter Punkt B der Entladungsstrom der Kondensatoren 10 und 12 ab, und an Punkt C fließt der Strom der Spannungsquelle 7 nur durch die Primärwicklungen 2 und 3 sowie durch Diode 8, die unterdessen leitend gemacht wurde. Von Punkt C an beginnt der Strom I zuzunehmen, und zwar mit einer Steigung, die durch die Induktivität von Transistor 1 festgelegt ist. Bei Erreichen von Punkt D schaltet die am Strom regelwiderstand 28 entstehende Spannung den zusätzlichen Transistor 24 über den Widerstand 27 ein. Es muß erwähnt werden, daß der Impuls der Ausschaltpolarität am Kondensator 26 nicht mehr vorhanden ist. Im Augenblick der Einschaltung von Transistor 24 schaltet der Schalttransistor 14 plötzlich ab, und der unterbrochene Strom I induziert eine Spannung von entgegengesetzter Polarität in den Primärwicklungen 2 und 3, die die· Kondensatoren 10 und 12 wieder auflädt. ·

Die Temperaturabhängigkeit von Transistor 24 besteht darin, daß die temperaturabhängige Änderung der Durchlaßspannung die Lage des Punktes D im Diagramm I ändert. Bei niedrigerer Temperatur bewegt sich der Punkt D in Richtung der Strichlinie in Figur 4, das heißt, der Strom I kann einen höheren Wert annehmen. Dies wiederum führt zu einer Zunahme der magnetischen Energie, die im Transformator 1 gespeichertwird, d.h. der Hochspannungsimpuls hat auch bei niedrigerer Speisespannung und Kälte zwischen weit auseinanderliegenden Grenzwerten praktisch eine konstante Energie.

Dies ist für den Kaltstart von Fahrzeugen von großem Vorteil.

Es kann vorteilhaft sein, einen Kondensator 34 parallel zum Widerstand 17 b anzuschließen, wodurch die Einschaltung des zweiten Transistors 30 beschleunigt wird.

Die erfindungsgemäße Schaltung gemäß Figur 3 ist auch auf andere Impulserzeugungsschaltungen anwendbar, wobei deren Transformator 1 mit einen Energierückgewinnungskreis kombiniert wird. Ein Beispiel für eine solche Schaltungsanordnung wird in Figur 5 gezeigt.

Die Primärwicklungen 2 und 3 von Transformator 1 sowie die Diode 8 werden in Reihenschaltung in den Emitter-Kollektor-Kreis von Schalttransistor 14 geschaltet. Bis zu dieser Stelle entspricht die Schaltungsanordnung der in Figur 3 gezeigten. Der Unterschied besteht darin, daß die Primärwicklung 3, der Schalttransistor 14 und ein Kondensator 34 zusammen eine Schleifenschaltung bilden, wie dies ausführlich in der oben erwähnten Patentbeschreibung HU-PA T/31.483 dargestellt wird. Die Aufgabe des erfindungsgemäßen Schaltkreises entspricht in diesem Fall auch der oben beschriebenen.

Die oben beschriebene erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wurde im Gehäuse eines herkömmlichen Zündtransformators untergebracht. Als Steuerschaltung 16 können derTransistorverstärker 15 und in einigen Fällen der Schalttransistor 14 integriert· oder als Hybridschaltung gefertigt werden, so daß sie ohne weiteres im Gehäuse eines herkömmlichen Zündtransformators zusammen mit dem Hochspannungstransformator 1 untergebracht werden können. Auf diese Weise kann die komplette erfindungsgemäße Schaltungsanordnung direkt für die herkömmliche heute bei Fahrzeugen verwendete Zündspule verwendet werden, wobei kein zusätzliches Bauelement, keine zusätzliche Einrichtung bzw. Gehäuse benötigt wird. Dadurch wird die Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung beträchtlich verbessert.

Claims (6)

Erfindungsanspruch:

1. Schaltkreisanordnung für die Erzeugung von Hochspannungsimpulsen aus Gleichspannung, bestehend aus einem Transformator, einer zweiten Wicklung und zumindest zwei Primärwicklungen des Transformators, wobei die Primärwicklungen, zumindest eine Diode und ein Schaltkreis in Reihe geschaltet sind; die Reihenschaltung an eine Spannungsquelle angeschlossen ist; ein Kondensator an den gemeinsamen Anschluß von Spannungsquelle und Primärwicklungen angeschlossen ist; des weiteren der Schaltkreis aus dem Emitter-Kollektor-Abschnitt eines

. Schalttransistors besteht; an der Basis des Schalttransistors der Ausgang eines Transistorverstärkers mit dem Ausgang eines Steuerkreises gekoppelt ist; gekennzeichnet dadurch, daß der Eingang (18) des Schaltverstärkers (15) aus der Basis eines zweiten Transistors (30) besteht; zwischen dem Eingang (18) und dem Ausgang des Steuerkreises (16) zwei in Reihe geschaltete Widerstände (17a; 17 b) eingefügt sind; an den gemeinsamen Anschluß der beiden Widerstände (17a; 17 b) der Emitter-Kollektor-Abschnitt eines ersten Transistors (24) angeschlossen ist; an die Basis des ersten Transistors (24) ein Spannungsteiler angeschlossen ist, dessen Zweig (25) auf der Kollektorseite geteilt und an der Spannungsquelle (7) angeschlossen ist; zwischen dem Teilungspunkt von Zweig (25) und dem gemeinsamen Anschluß von Primärwicklung (3) von Transformator (1) und Schalttransistor (14) ein Kondensator (26) eingefügt ist; der Widerstand (27) des Spannungsteilers, der auf der Emitterseite eingefügt ist, an einen Stromregelwiderstand (28) angeschlossen ist, der mit dem Emitter-Kollektor-Kreis des Schalttransistors (14) in Reihe geschaltet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Puntk 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei Steuerschaltung (16) eine Reihenschaltung, bestehend aus einem Paar Erregerkontakten (19), einem Widerstand (20) und einer Induktionsspule (21), an die Spannungsquelle (7) angeschlossen ist; der Basis-Emitter-Abschnitt eines Transistors (22) parallel zur Induktionsspule (21) angeschlossen ist, deren Polarität so ist, daß die bei Unterbrechung des Stroms in der Induktionsspule entstehende Spannung den Transistor (22) einschaltet und der Ausgang der Steuerschaltung (16) durch den Kollektor des Transistors (22) gebildet wird.

3. Schaltungsanordnung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen Basis von Transistor (22) und Induktionsspule (21) ein Spannungsteiler (23) geschaltet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen Kollektor von Transistor (22), der den Ausgang der Steuerschaltung (16) bildet, und Stromregelwiderstand (28) ein Kondensator (19) geschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Kondensator (34) parallel zum Widerstand (17 b) geschaltet ist, der sich in Reihe mit dem Eingang des Transistorverstärkers (15) befindet.

6. Schaltungsanordnung für die Erzeugung von Hochspannungsimpulsen aus Gleichspannung, bestehend aus einem Transformator, einer zweiten Wicklung und zumindest zwei Primärwicklungen des Transformators, wobei die Primärwicklungen sowie zumindest eine Diode und ein Schaltkreis in Reihe geschaltet sind; ein Kondensator an den gemeinsamen Anschluß von Spannungsquelle und Primärwicklungen angeschlossen ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Diode (8) zwischen den beiden Primärwicklungen (2; 3) angeschlossen ist; der Kondensator (12) parallel'zur ersten Primärwicklung (2) geschaltet ist, die direkt an Spannungsquelle (7) sowie an Diode (8) angeschlossen ist, die in Reihe mit der ersten Primärwicklung (2) geschaltet ist; und ein weiterer Kondensator (10) parallel zur zweiten Primärwicklung (3) sowie an Diode (8) angeschlossen ist, die in Reihe mit der zweiten Primärwicklung (3) geschaltet ist; und die Diode (8) in bezug auf die Polarität der Spannungsquelle (7) in Durchlaßrichtung geschaltet ist.