DE10025834A1 - Einrichtung und Verfahren zur Erzeugung von Hochspannung aus einer Niedervolt-Versorgungsquelle - Google Patents
Einrichtung und Verfahren zur Erzeugung von Hochspannung aus einer Niedervolt-VersorgungsquelleInfo
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Abstract
Erfindungsgegenstand ist eine Einrichtung und ein entsprechendes Verfahren Hochspannungserzeugung aus einer Niedervolt-Versorgungsquelle, vorzugsweise einer handelsüblichen Batterie unter Verwendung eines über eine Ladungspumpe (2) auf eine gewünschte oder höhere Hochspannung auf- und nachladbaren Ladungsreservoirs (3). Um ein weitgehend rauschfreies Hochspannungssignal mindestens während bestimmter Betriebszyklen, z. B. während eines Messvorgangs, zur Verfügung zu haben, ist erfindungsgemäß eine erste Schalteinrichtung (4) zur geregelten Zuführung von elektrischer Ladung aus dem vorgeladenen Ladungsreservoir (3) zu einem separaten Speicherkondensator (7) vorgesehen. Über eine zweite Schalteinrichtung (6) lässt sich eine geregelte Ladungsabfuhr aus dem Speicherkondensator (7) bei dessen Überladung, beispielsweise zur Nachregelung der zu erzeugenden Hochspannung, gewährleisten. DOLLAR A Zur Bestimmung des Istwerts der Hochspannung wird bevorzugt ein kapazitiver Spannungsteiler (10, 11) eingesetzt, der die Hochspannung verlustlos herabsetzt. Der proportional herabgesetzte Istwert wird zur Regelung der Hochspannung verwendet. Bei sehr geringen Strömen kann durch diese Maßnahme die gewünschte Hochspannung wesentlich länger aufrechtgehalten werden als bei der Verwendung eines ohmschen Spannungsteilers. DOLLAR A Von besonderem Vorteil ist die Erfindung für optoelektronische Distanzmessgeräte für hohen Dynamikbereich, bei denen das von einem entfernten Objekt reflektierte Messsignal und ...
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Hochspannungserzeugung aus einer
Niedervolt-Versorgungsquelle, vorzugsweise einer handelsüblichen Batterie oder
einem Akkumulator unter Verwendung eines über eine Ladungspumpe auf- und
nachladbaren Ladungsreservoirs, insbesondere gemäß dem Oberbegriff des Pa
tentanspruchs 1.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zur Erzeugung einer
Hochspannung aus einer Niedervolt-Versorgungsquelle, also insbesondere aus
einer handelsüblichen Batterie eines Typs, wie sie heute für eine Vielzahl von
elektrischen bzw. elektronischen Geräten als Energieversorgungsquelle ver
wendet wird.
Es gibt eine ganze Reihe von kleinen tragbaren elektrischen oder elektronischen
Geräten mit Energieversorgung aus einer Batterie, bei denen innerhalb des
Geräts eine im Vergleich zur Batterie- oder Akkumulatorspannung als Hoch
spannung zu bezeichnende Spannung geringer Leistung benötigt wird. Ein sol
ches Gerät, auf das nachfolgend exemplarisch Bezug genommen wird, enthält
beispielsweise ein optoelektronisches Messsystem für Distanzen bis zu 100 m
mit Genauigkeiten von wenigen Millimetern. Solche optoelektronischen Mess
systeme haben unter anderem in der Bauindustrie und im Anlagenbau Bedeu
tung erlangt, insbesondere auch weil die Verwendung definierterer Zielmarken
am Objekt, dessen Distanz von einem Beobachtungs- oder Referenzort aus
bestimmt werden soll, entbehrlich wird. Dadurch können Rüst- und Fertigungs
zeiten unter anderem in der Baubranche reduziert und Kosteneinsparungen
erreicht werden trotz gleichzeitiger Verringerung von Fertigungstoleranzen.
Optoelektronische Messsysteme dieser Art sind beispielsweise in den Druck
schriften EP 0 701 702 B1, DE 196 43 287 A1 und US 4,403,857 beschrieben.
Verwiesen wird auch auf ein neues vorgeschlagenes optoelektronisches Entfer
nungsmesssystem, das Gegenstand der DE-Patentanmeldung 100 06 493.0 ist.
Ein wichtiges Leistungsmerkmal solcher optoelektronischer Messeinrichtungen
ist deren Dynamik, die möglichst hoch sein sollte, um sowohl sehr schwache als
auch relativ starke Messsignale verarbeiten zu können. Um diese geforderte
hohe Dynamik, d. h. auch die Detektion sehr schwacher Messsignale gewähr
leisten zu können, werden in aller Regel empfindliche Avalanche-Fotodioden als
Empfängerelemente verwendet. Da Avalanche-Fotodioden (APDs) jedoch mit ver
gleichsweise hohen Sperrspannungen von beispielsweise 70 V bis 250 V betrie
ben werden müssen, wird eine Einrichtung zur möglichst störungsarmen Hoch
spannungserzeugung benötigt. Da die als Empfängerelemente verwendeten APDs
in Sperrrichtung unterhalb ihrer Durchbruchspannung betrieben werden und
andererseits nur sehr geringe Lichtleistungen detektiert werden, ist nur mit
sehr kleinen Fotoströmen zu rechnen. Diese liegen inklusive Dunkelstrom im
Bereich von etwa 1 nA bis 100 nA. Der Hochspannungsquelle, welche die Sperr
spannung liefern soll, wird somit nur eine sehr geringe elektrische Leistung
abverlangt.
Zur Erzeugung dieser Hochspannung aus einer Batteriespannung von z. B. 3 V
wird in der Regel zunächst eine Wechselspannung erzeugt. Gemäß einer
Möglichkeit wird sodann diese Wechselspannung primärseitig auf einen Trans
formator geführt und anschließend zu hohen Spannungswerten transformiert.
Die sekundärseitige hohe Wechselspannung wird sodann mittels Dioden gleich
gerichtet und über Kondensatoren geglättet und gegebenenfalls über einen
Regler stabilisiert. Diese Regelung der Hochspannung erfolgt meistens über die
Veränderung des Pulsweitenverhältnisses der primärseitigen Wechselspannung,
die somit einem Pulsweiten-Modulationssignal entspricht.
Als andere Möglichkeit zur Hochspannungserzeugung ist auch die Verwendung
von geschalteten Strömen in Spulen bekannt. Als Schalter wird in der Regel ein
Transistor verwendet, der von einem Pulsweiten-Modulationssignal angesteuert
wird. Direkt nach dem Ausschalten des Spulenstroms fließt dieser Strom auf
grund der durch die Induktivität erzwungenen Stetigkeit zunächst weiter und
lädt dabei bei jedem Ausschaltvorgang über eine Diode einen Kondensator auf.
Die Diode verhindert, dass sich der Kondensator nach dem Aufladen durch
einen Ladungsrückfluss wieder entlädt. Auch hier erfolgt die Stabilisierung, d. h.
die Regelung der Hochspannung, über das Pulsweitenverhältnis der den
Transistor ansteuernden Wechselspannung. Da beim Abschalten des Spulen
stroms elektrische Ladungen in den Kondensator gepumpt werden, wird eine
Einrichtung dieser Art auch als Ladungspumpe bezeichnet.
Wie bereits angesprochen, besteht ein Problem bei einer hochgenauen Distanz
messung an technischen Oberflächen, z. B. einer Betonmauer, mittels eines
optoelektronischen Distanzmesssystems in der Notwendigkeit, auch sehr
schwache Reflexionssignale detektieren zu können. Das Messsystem verträgt
also nur sehr geringes störendes elektronisches Rauschen. Die oben erwähnten
Schaltvorgänge bei der Hochspannungserzeugung führen jedoch beim Um
schalten der Ströme in der oder den jeweiligen Spulen zu Störungen, welche das
Rauschen insgesamt erhöhen und somit die Sensitivität der Distanzmessung
reduzieren.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Ein
richtung zur Hochspannungserzeugung aus einer Niedervolt-Versorgungsquelle
anzugeben, bei denen während der Nutzanwendung dieser Hochspannung keine
Störungen und kein zusätzliches Rauschen entstehen.
Die Erfindung ist bei einer Einrichtung zur Hochspannungserzeugung aus einer
Niedervolt-Versorgungsquelle, insbesondere einer handelsüblichen Batterie oder
einem Akkumulator unter Verwendung eines über eine Ladungspumpe auf- und
nachladbaren Ladungsreservoirs, erfindungsgemäß gekenzeichnet durch eine er
ste Schalteinrichtung zur geregelten Zuführung von elektrischer Ladung aus
dem Ladungsreservoir zu einem Speicherkondensator, an dem die gewünschte
Hochspannung abgreifbar ist, und durch eine zweite Schalteinrichtung für gere
gelten Ladungsabfluss aus dem Speicherkondensator bei dessen Überladung.
Durch den erfindungsgemäßen Einsatz eines zusätzlich zum Ladungsreservoir
vorhandenen Speicherkondensators, dem in bestimmter Weise geregelt
elekrische Ladungen zugeführt bzw. in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfin
dung von diesem Speicherkondensator abgesaugt werden, lässt sich für
bestimmte Nutzungszeiträume der Hochspannung weitgehende Rauschfreiheit
erreichen. Zudem kann die Hochspannung rasch erhöht und gesenkt werden,
was beispielsweise bei den erwähnten, mit APDs ausgerüsteten, optoelektroni
schen Distanzmessgeräten von besonderer Bedeutung ist, wenn die Avalanche-
Verstärkung der APDs schnell an unterschiedliche Umgebungsbedingungen an
gepasst werden soll oder muss.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung einer Hochspannung aus einer
Niedervolt-Versorgungsquelle beinhaltet einen ersten Schritt, bei dem ein
Ladungsreservoir über eine Ladungspumpe auf einen über dem gewünschten
Sollwert der Hochspannung liegenden Spannungswert aufgeladen wird und
einen zweiten Schritt, bei dem ein geregelter Ladungszufluss vom Ladungsreservoir
in einen auf die zu erzeugende Hochspannung aufzuladenden
Speicherkondensator erfolgt. Sofern eine Überladung des Speicherkondensators
vorliegt, erfolgt außerdem in einem dritten Schritt ein geregelter Ladungsab
fluss.
Vorzugsweise und in der Regel sind die erste und die zweite Schalteinrichtung
jeweils steuerbare Stromquellen, die von einem Regler gesteuert sind, an dessen
Istwert-Eingang ein der tatsächlichen Hochspannung am Speicherkondensator
entsprechendes Signal anliegt, während ein jeweiliger Sollwerteingang durch ein
der gewünschten Hochspannung am Speicherkondensator entsprechendes Si
gnal beaufschlagt ist.
Als Alternative zu den steuerbaren Stromquellen bietet sich auch an als erste
und zweite Schalteinrichtung steuerbare Schalter mit einem zur jeweiligen
Schaltstrecke in Reihe liegenden Lade- bzw. Entladewiderstand vorzusehen,
wobei diese Schalter von einem Regler gesteuert werden, an dessen Istwert-
Eingang ein der tatsächlichen, momentanen Hochspannung am Speicher
kondensator entsprechendes Signal anliegt, während ein Sollwert-Eingang
durch ein der gewünschten Hochspannung am Speicherkondensator ent
sprechendes Signal beaufschlagt ist.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Ergänzungen des Erfindungsgedankens
sind jeweils Gegenstand eines oder mehrerer abhängiger Patentansprüche und
werden außerdem nachfolgend unter Bezug auf exemplarische Ausführungsbei
spiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur störungsfreien
Hochspannungserzeugung gemäß der Erfindung; und
Fig. 2 das Blockschaltbild einer gegenüber Fig. 1 abgewandelten
Schaltungsanordnung zur störungsfreien Hochspannungserzeu
gung mit kapazitivem Spannungsteiler.
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 zur Erzeugung einer vorzugsweise rasch
veränderbaren und weitgehend rauschfreien Hochspannung umfasst als wesent
liche Baugruppen oder Teile eine von einer Steuereinrichtung 1, beispielsweise
einem Mikrocontroller, gesteuerte Ladungspumpe 2 über die ein Ladungsreservoir,
insbesondere realisiert als Kondensator 3, entsprechend einem von der
Steuereinrichtung 1 durch Beeinflussung des Pulsweitenverhältnisses geliefer
ten Wechselsignal auf oder über eine gewünschte Hochspannung aufgeladen
wird. Eine von einem Regler 5 gesteuerte erste Stromquelle 4 bzw. gegebenen
falls auch ein steuerbarer Schalter bestimmt den Ladungszufluss zu einem
Speicherkondensator 7, an dem die gewünschte Hochspannung abgreifbar ist.
Über eine ebenfalls vom Regler 5 gesteuerte zweite Stromquelle 6, die alternativ
auch durch einen steuerbaren Schalter ersetzt sein kann, wird der Ladungsab
fluss aus dem Speicherkondensator 7 bestimmt. Der Hochspannungs-Sollwert
wird für den Regler 5 durch die übergeordnete Steuereinrichtung 1 vorgegeben.
Der Hochspannungs-Istwert für den Regler 5 wird vorzugsweise über einen
Spannungsteiler 8, 9 mit einem festgelegten Teilerverhältnis vorgegeben, der im
Falle der Schaltung nach Fig. 1 ein ohmscher Spannungsteiler ist.
Zur Erläuterung der Funktionsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 sei
wiederum deren Verwendung als Hochspannungsgenerator für die APD-
Sperrspannung(en) in einem optoelektronischen Distanzmesssystem der oben
erläuterten Art angenommen.
Nach dem Einschalten des Distanzmessgeräts und vor der eigentlichen
Distanzmessung, d. h. während der Anwender beispielsweise einen von einer
Laserdiode erzeugten Leuchtfleck auf die Messoberfläche positioniert, wird mit
dem in dem Messgerät in der Regel ohnehin vorhandenen Mikrocontroller, also
über die Steuereinrichtung 1, ein pulsweitenmoduliertes Wechselsignal erzeugt,
das die Ladungspumpe 2 in bekannter oben erläuterter Weise ansteuert. Über
die Ladungspumpe 2 wird der Kondensator 3 mit relativ hoher Kapazität
(z. B. 1 µF) unkontrolliert auf eine hohe Spannung aufgeladen, die beispiels
weise einige 10% höher liegen sollte als die maximal zu lieferende Hoch
spannung, also als die APD-Sperrspannung. Die Ladungspumpe 2 kann mit ei
nem ebenfalls vom Mikrocontroller 1 gelieferten Steuersignal ein- oder ausge
schaltet werden.
Gemäß dem Erfindungsgedanken wird während des Messvorgangs, der im Fall
zahlreicher Einzelmessungen (Tracking) durchaus einige Minuten dauern kann,
die störende Ladungspumpe 2 deaktiviert. Die benötigte Hochspannung, ins
besondere die APD-Sperrspannung wird jetzt mit der im Ladungsreservoir, also
im Kondensator 3, gespeicherten Ladung über die erste Stromquelle 4 bzw. die
zweite Stromquelle 6 mit Hilfe des Reglers 5 eingestellt und stabilisiert. Zum
Erhöhen der Hochspannung wird beispielsweise mittels der ersten gesteuerten
Stromquelle 4, im Wesentlichen bestehend aus einem Transistor, der Speicher
kondensator 7 kontrolliert aufgeladen, wobei Ladungsträger vom Ladungsreser
voir, also vom Kondensator 3 zum Speicherkondensator 7, überführt werden.
Zum schnellen Absenken der Hochspannung wird beispielsweise über die zweite
gesteuerte Stromquelle 6 der Speicherkondensator 7 kontrolliert entladen. Der
Istwert der Hochspannung wird beispielsweise mit dem Spannungsteiler 8, 9
proportional verkleinert und auf den Istwert-Eingang des Reglers 5 geführt, der
beispielsweise als integrierender Operationsverstärker verwirklicht sein kann.
Der Sollwert der Hochspannung wird vom Mikrocontroller der Steuereinrichtung
1 vorgegeben und beaufschlagt den Sollwert-Eingang des Reglers 5. Der Regler 5
steuert also den Ladungszufluss zum Speicherkondensator 7 bzw. den Ladungs
abfluss vom Speicherkondensator 7 durch Ein- und Ausschalten der Strom
quellen 4 und 6 so, dass der untersetzte Istwert der Hochspannung dem Soll
wert entspricht.
Anstatt der gesteuerten Stromquellen 4, 6 kann jeweils auch ein gesteuerter
Schalter, beispielsweise ein Transistor oder gegebenenfalls auch ein Relais und
ein zu diesem Schalter in Reihe geschalteter Widerstand verwendet werden. Die
Änderung der Hochspannung erfolgt also im Falle eines geschlossenen Schalters
über den zum jeweiligen Schalter gehörenden Widerstand kontrollierten
Ladungsfluss.
Die Regelung der Hochspannung kann auch direkt über die Steuereinrichtung
1, beispielsweise einen Microcontroller, vorgenommen werden. Hierzu wird der
vom Spannungsteiler herabgesetzte Spannungs-Istwert mit einem Analog-Digi
tal-Wandler digitalisiert und der Steuereinrichtung 1, in welcher jetzt der Soll-
Ist-Vergleich durchgeführt wird, übermittelt. Die Steuereinrichtung 1 steuert
nun die Stromquellen 4, 6 bzw. die entsprechenden Schalter so, dass sich der
gewünschte Sollwert der Hochspannung, z. B. der Sperrspannung, einstellt.
Hierdurch erhöht sich jedoch der Rechenaufwand für die Steuereinheit 1.
Als Spannungsteiler 8, 9 zur Herabsetzung des Spannungs-Istwertes kann auch
- wie in Fig. 2 gezeigt - ein kapazitiver Teiler 10, 11 verwendet werden. Der
kapazitive Spannungsteiler bietet gegenüber dem ohmschen Teiler erhebliche
Vorteile, da der Hochspannungsquelle keine zusätzliche elektrische Leistung
abverlangt wird. Für einige bevorzugte Anwendungen, wie beispielsweise die
erwähnten optoelektronischen Distanzmesssystme, ist bei den sehr geringen
Fotoströmen der Avalanche-Fotodiode selbst bei sehr hochohmigen Spannungs
teilern (einige 10 MOhm) der Strom durch diesen Teiler dominierend. Eine
Erhöhung der Teilerwiderstände in den 100-MOhm-Bereich im Falle eines
ohmschen Teilers ist kritisch, da hierdurch die Regelung störanfällig wird.
Zudem sind sehr hochohmige Widerstände vergleichsweise teuer. Das Ladungs
reservoir 3 aber auch der Speicherkondensator 7 können bei Verwendung eines
kapazitiven Spannungsteilers die gewünschte Hochspannung wesentlich länger
aufrechthalten als beim Einsatz eines ohmschen Spannungsteilers.
Wegen des Eingangsstroms des Reglers 5 wird der Spannungsteilerkondensator
11 (Kapazität C2) während des Betriebes ge- oder entladen, so dass die geregelte
Hochspannung allmählich zu höheren und tieferen Werten hindriftet. Bei einer
Kapazität von beispielweise C2 = 100 nF reduziert sich hierdurch die Steuer
spannung am Kondensator 11 nach einer Zeitspanne von 100 Sekunden um
etwa 10 mV, wobei für die Steuereinheit ein für FET-Eingänge typischer Ein
gangsström von 10 pA angenommen wird. Bei einer Spannungsuntersetzung von
100 : 1 bedeutet dies eine Hochspannungserhöhung um 1 V. Aufgrund dieses
Entladestroms kann die Hochspannung nicht für beliebig lange Zeiten konstant
gehalten werden. Nach einer gewissen Zeitspanne, die von dem tolerierbaren
Spannungsfehler abhängt, aber auch zum Verändern der Hochspannung ist vor
gesehen die Kapazitäten C1, C2 des Spannungsteilers 10, 11 über zugeordnete
schaltbare Stromquellen 6 bzw. 12 (oder steuerbare Schalter, wie z. B. Tran
sistoren oder Relais) zu entladen, damit sich ein definierter Zutand einstellt und
ein korrekter Spannungs-Istwert am Istwert-Eingang des Reglers 5 gemessen
werden kann.
Auch zur anfänglichen Initialisierung sollten oder müssen die Kondensatoren
10, 11 durch die steuerbaren Stromquellen 6 bzw. 12 (Schaltelemente) entladen
werden, da C2 beispielsweise durch den Istwert-Eingang des Reglers 5 aufgela
den werden kann.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Hochspannungserzeugung bzw. das bei
dieser zur Anwendung kommende erfindungsgemäße Verfahren bieten folgende
Vorteile.
- - Zumindest während bestimmter Betriebsphasen, etwa im Verlauf eines Messzyklus' mittels einer optoelektronischen Distanzmesseinrichtung steht eine weitgehend störsignalfreie Hochspannung zur Verfügung, woraus sich eine erhebliche Steigerung der Messgenauigkeit ergibt.
- - Der Wert der erzeugten Hochspannung lässt sich durch die Verwendung mehrerer Stromquellen bzw. Schalter und entsprechende Steuerung des Ladungszuflusses und des Ladungsabflusses rasch verändern, was insbesondere für die erwähnte optoelektronische Distanzmessung bei Verwendung von APDs von Bedeutung ist, wenn ein hoher Dynamikbereich bei rasch veränderlichen Empfangssignalen zu gewährleisten ist.
- - Bei vorhandenen Vorgaben, etwa für den Fall der erläuterten opto elektronischen Distanzmessung lässt sich die erwünschte störungsfreie Hochspannungserzeugung mit nur geringem Mehraufwand realisieren durch Verwendung des ohnehin vorhandenen Mikrocontrollers zur Erzeugung des Wechselsignals für die Ladungspumpe 2. Hierbei kann von Bedeutung sein, dass kein zusätzlicher Aufwand im Mikrocontroller zur Regelung der APD-Spannung erforderlich ist, da das Ladungsreservoir 3 unkontrolliert aufgeladen wird und die Stabilisierung der APD-Spannung, also der Hochspannung über einen handelsüblichen Regler einfach realisiert werden kann, wobei die Regelung nicht über eine Pulsweiten modulation erfolgt, wofür im Mikrocontroller ein erhöhter Programmier- und Hardwareaufwand erforderlich wäre.
- - Bei Verwendung eines kapazitiven Spannungsteilers (Fig. 2) zur Herabset zung des Istwerts der Hochspannung kann beispielsweise bei sehr geringen Fotoströmen einer APD die Hochspannung wesentlich länger aufrechtgehal ten werden als beim Einsatz eines ohmschen Spannungsteilers. Die Ladungspumpe 2 muss dann nur relativ selten aktiviert werden. Dies hat Vorteile bei der Messung sehr schwacher Signale, wie sie beispielsweise bei der Distanzmesstechnik vorkommen. Es müssen zudem keine extrem hochohmige Teilerwiderstände verwendet werden, die teuer sind und bei der Spannungsregelung zu Instabilitäten führen können. Durch die sehr geringe Leistungsaufnahme der Last lassen sich dann auch sehr kleine und kostengünstige Spulen für die Ladungspumpe 2 einsetzen. Der Platzbedarf und die Kosten werden reduziert.
Grundsätzlich eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur rauscharmen
Hochspannungserzeugung für viele Messtechnikanwendungen mit schwachen
Signalen und bei Belastungen mit sehr geringen Leistungsaufnahmen. Neben
APDs ist hier auch an Fotomultipier zu denken.
Ein kapazitiver Spannungsteiler (vgl. Fig. 2) kann prinzipiell bei allen Hoch
spannungserzeugungen dieser Art eingesetzt werden. Besondere Vorteile bietet
dessen Einsatz jedoch bei Belastungen mit sehr geringen Leistungsaufnahmen.
Claims (15)
1. Einrichtung zur Hochspannungserzeugung aus einer Niedervolt-
Versorgungsquelle, vorzugsweise Batterie oder Akkumulator, mittels eines über
eine Ladungspumpe (2) auf eine über die gewünschte Hochspannung auf- und
nachladbaren Ladungsreservoirs (3),
gekennzeichnet durch
- - eine erste Schalteinrichtung (4) zur geregelten Zuführung von elektrischer Ladung aus dem Ladungsreservoir (3) zu einem Speicherkonden sator (7).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Schalt
einrichtung (6) für geregelten Ladungsabfluss aus dem Speicherkondensator (7)
bei dessen Überladung.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste
und die zweite Schalteinrichtung steuerbare Stromquellen (4, 6) sind, die von
einem Regler (5) gesteuert sind, an dessen Istwert-Eingang ein der tatsächlichen
Hochspannung am Speicherkondensator (7) entsprechendes Signal anliegt,
während ein Sollwert-Eingang durch ein der gewünschten Hochspannung am
Speicherkondensator (7) entsprechendes Signal beaufschlagt ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste
und die zweite Schalteinrichtung steuerbare Schalter mit einem zur jeweiligen
Schaltstrecke in Reihe liegenden Lade- bzw. Entladewiderstand sind, wobei die
Schalter von einem Regler (5) gesteuert sind, an dessen Istwert-Eingang ein der
tatsächlichen, momentanen Hochspannung am Speicherkondensator (7)
entsprechendes Signal anliegt, während ein Sollwert-Eingang durch ein der
gewünschten Hochspannung am Speicherkondensator (7) entsprechendes Signal .
beaufschlagt ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der
Istwert-Eingang des Reglers (5) über einen parallel zum Speicherkondensator (7)
liegenden Spannungsteiler (8, 9; 10, 19) mit einem untersetzten Anteil der tat
sächlichen Hochspannung am Speicherkondensator (7) beaufschlagt ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Spannungsteiler ein ohmscher Spannungsteiler ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Spannungsteiler ein kapazitiver Spannungseiler (10, 11) ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine dritte Schalt
einrichtung (12) zum Entladen des kapazitiven Spannungsteilers.
9. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 8, gekenn
zeichnet durch eine Steuereinrichtung (1) für die Ladungspumpe (2), die
gleichzeitig den Sollwert der Hochspannung für den Sollwert-Eingang des
Reglers (5) vorgibt.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine der Steuer
einrichtung (1) zugeordnete Einrichtung zur zeitweisen Unterbrechung des
Ladebetriebs der Ladungspumpe (2).
11. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche als Teil einer opto
elektronischen Distanzmesseinrichtung, bei der mindestens eine Avalanche-
Fotodiode als Empfängerelement vorhanden ist, deren jeweilige Sperrspannung
durch die am Speicherkondensator (7) vorhandene Hochspannung bestimmt ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 11 in Verbindung mit Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass das Ladungsreservoir (3) der Ladungspumpe (2) so
bemessen ist, dass die zeitweise Unterbrechung des Ladebetriebs durch die
Steuereinrichtung (1) mindestens einen Messzyklus mit der optoelektronischen
Distanzmesseinrichtung überdauert.
13. Verfahren zur Erzeugung einer Hochspannung aus einer Niedervolt-
Versorgungsquelle, bei dem ein Ladungsreservoir über eine Ladungspumpe auf
einen über dem gewünschten Sollwert der Hochspannung liegenden Spannungs
wert aufgeladen wird, ein geregelter Ladungszufluss vom Ladungsreservoir in
einen auf die zu erzeugende Hochspannung aufzuladenden Speicherkondensator
erfolgt, und bei dem gegebenenfalls bei Überladung des Speicherkondensators
ein geregelter Ladungsabfluss vorgesehen ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die am Speicherkondensator er
zeugte Hochspannung als Spannung einer optoelektronischen Messeinrichtung
dient, wobei der Ladungszufluss zu bzw. der Ladungsabfluss aus dem Speicher
kondensator unter Vorgabe der momentanen für mindestens eine Avalanche-
Fotodiode in der Messeinrichtung benötigten Sperrspannung so geregelt werden,
dass während eines Messzyklus' bei abgeschaltetem Betrieb der Ladungspumpe
der für die Avalanche-Fotodiode erforderliche Wert der Sperrspannung eingehal
ten wird.
15. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 13 oder 14 bei einer optoelek
tronischen Distanzmesseinrichtung mit mindestens einer Avalanche-Fotodiode
als Empfängerelement für ein Messsignal und/oder ein Referenzsignal, bei dem
die Bereitstellung der Hochspannung unter Vorgabe eines Hochspannungs-
Sollwerts an einen Regler erfolgt, der den Ladungszufluss vom Ladungsreservoir
der Ladungspumpe zu dem Speicherkondensator bzw. einen Ladungsabfluss aus
diesem Speicherkondensator bewirkt, sobald eine Abweichung des Istwerts vom
Sollwert der Hochspannung feststellbar ist.
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