DE1488381A1 - Anordnung zum Zuwandeln einer Gleichspannung in eine sinusfoermige Wechselspannung - Google Patents
Anordnung zum Zuwandeln einer Gleichspannung in eine sinusfoermige WechselspannungInfo
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Description
Anordnung zum Itawandeln einer Gleichspannung in eine
sinusförmige Wechselspannung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Umwandeln einer Gleichspannung in eine
sinusförmige Wechselspannung alt zwei einpoligen Zweiwegeumschaltern,
bei welcher Anordnung die festen Kontakte des einen Umschalters alt je einem der festen
Kontakte des anderen Unschalters verbunden sind und die Gleichspannung den verbundenen Kontakten zugeführt
und eine treppenförmige Wechselspannung zwischen den
beiden beweglichen Kontakten abgenommen und dem Eingang eines auf den Grundton der Wechselspannung abgestimmten
Bandpassfilters zugeführt wird, dessen Ausgang gleichzeitig Ausgang des Itawandlers ist. Die Anordnung
ist dadurch sr9tcanvt?im i chn**t ■ 4ftfi die Awfgangwspp immune des
ttawandlers auch einem Gleichrichter mit nachfolgendem
* SAD ORJGjNAL
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Glättfilter zugeführt wird, dessen Ausgangsspannung dem
einen von zwei Oszillatoren an sich bekannter Bauart zu»
geführt wird, um eine der Speisespannung proportionale Oszillatorfrequenz zu erzeugen, und daß die Oszillatoren
zur Steuerung der Umschalter dienen und der zweite Oszillator von einer Bezugsspannung gespeist wird.
Anordnungen für Ifawandlung einer Gleichspannung zu einer Wechselspannung sind schon bekannt, aber sie
haben oft den Hachteil, daß entweder die Wirksamkeit und
der harmonische Inhalt hoch sind, oder daß die Wirksamkeit und der harmonische Inhalt niedrig sind. Bei den
schon bekannten stabilisierten ttmvandlern hat die Ausgangsspannung
im Verhältnis zum gewünschten Wert einen Fehler, der sich theoretisch von Hull unterscheidet. Bei
bekannten umwandlern,die eine hohe Wirksamkeit und einen
~on-
nledrigen baraüschen Inhalt vereinigen, ist die Stabilisierung
weniger gut; außerdem machen sie die Verwendung einer großen Anzahl von Komponenten erforderlich.
Bei der Anordnung der vorliegenden Erfindung sind eine große Wirksamkeit,ein niedriger harmonischer Inhalt
und eine gute Stabilisierung vereinigt worden .Die Abweichung a»r AungangBffpflinmine vom gewünschten Wert ist theoretisch lull. Außerdem umfaßt die Anordnung eine mäßige
Anzahl von Komponenten.
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DIe Erfindung wird im folgenden an Hand der
Zeichnung näher erläutert.
Pig. 1 zeigt die Zusammensetzung zweier Rechteckwellen zu einer treppenf umigen Spannung
Fig. 2 ist ein Schaltscheaa für die Anordnung
von Transistoren zur Erzeugung einer treppenförmigen
Fig. 3 zeigt eine Alternative der Anordnung von Fig. 2
Fig. 4 zeigt den Aufbau eines Oszillator» für den ütanrandler nach der Erfindung
Fig. 5 zeigt einen Serienresonanzkreis, der zur Filterung der genannten treppenfönoigen Spannung verwendet
wird
Fig. 6 zeigt eine AusfUhrungsform, bei welcher
die Transistoranordnung geaäß Fig. 2 mit Über die Transistoren parallelgeschalteten Dioden ergänzt ist
Fig. 7 zeigt eine Ausftthrungsform, bei welcher die Transistoranordnung gemäß Fig. β mit Toren und
Stromtransformatoren zun Steuern der Transistoren versehen ist
Fig. 8 zeigt einen der mit einem Überspannungsschutz
versehenen Stromtransformatoren der Fig. 7
Fig. 9 zeigt zwei Oszillatoren mit Kreisen zur Phasendifferenzabgrenzung
15/05;·;.
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H- -V
Fig. 10 ist ein Diagramm und zeigt die Spannungen
auf den Basen und Kollektoren der Transistoren dieser
Kreis©
Fig. 11 zeigt eine Blockzeichnung des ganzen umwandler
s .
Fig. 1 zeigt den Aufbau einer treppenförmigen Spannung
aus zwei Rechteckgpanmmgen A und B. Die Umwandlung
einer Gleichspannung in eine treppenförmige Spannung kann
auf zwei verschiedene Weisen geschehen: Die eine Weise, die in der Anordnung gemäß Fig. 2 angewendet ist, bedeutet, daß
vier in geeigneter Weise gesteuerte Transistoren 1-4 in einer Brackenschaltung den Gleichstrom durch die Primärwicklung 6
eines Transformators 5 steuern, wobei die Spannung über die Sekundärwicklung 7 des genannten Transformators dos Aussehen
gemäß Fig. 1 C erhält. Die Transistoren 1 und 2 stellen einen einpoligen Zweiwegetransistorumschalterdax, der von einem
Oszillator 8 gesteuert wird, und die Transistoren 3 und 4 stellen einen zweiten Transistorumschalter dar, der von
einem Oszillator 9 gesteuert wird.
Während eines Arbeitszyklus der Anordnung, der in vier verschiedene Intervalle eingeteilt werden kann, tritt
folgendes ein: Es wird vorausgesetzt, daß die Oszillatoren 6 und 9 während des ersten Intervalls sich in einer solchen
Phasenlage befinden, daß die Transistoren 1 und 4 leitend und die Transistoren 2 und 3 abgeschaltet sind. Die Transistoren
1 und 2 sind nie gleichseitig leitend oder akge-
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schaltet. 01« Transistoren 3 und 4 sind auch nicht gleichzeitig
leitend oder alpschaltet. Der Strom aus einer Batterie
Io fließt durch den Transistor 4, die Transformator-Wicklung
6 und den Transistor 1, und die Spannung über der Transformatorvicklung 7 hat z.B. einen positiven Höchstwert.
Ia nächsten Augedlick wechselt die Ausgangsspannung
aus s.B. de* Oscillator 8 zur gegengesetzten Polarität, so
daß der Transistor 1 abgeschaltet und der Transistor 2 leitend wird. Dies leitet das andere Intervall ein, in dem die
Transistoren 1 und 3 abgeschaltet und die Transistoren 2 und 4 leitend werden. Ώτ Strom aus der Batterie wird dadurch
ausgeschaltet, der Strom durch die Transformator-Wicklung 6 kann Jedoch fortfahren, durch die Transistoren
2 und 4 zu fließen. Hierdurch wird unter anderem verhindert, daß für die Transistoren schädliche Spannungsspitzen im
Kreis entstehen. Die Spannung über die Wicklung 7 ist Jetzt Hull. Im nächsten Augenblick wechselt die Spannung aus dem
Oszillator 9 zur entgegengesetzten Polarität, so daß der Transistor 3 leitend und der Transistor 4 abgeschaltet wird.
Dieses Geschehen leitet das dritte Intervall ein, in dem die Transistoren 2 und 3 leitend und die Transistoren 1 und 4
abgeschaltet sind, weshalb der Strom durch denIraneistor 2,
die Wicklung 6 und den Transistor 3 fließt, das heißt in entgegengesetzter
Sichtung in der Wicklung 6 gegen die des ersten Intervalls. Die Spannung über die Wicklung 7 hat jetzt
einen Höchstwert vom entgeezter Polarität der des ersten Intervalls.
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Danach wechselt die Ausg&ffigsspannung aus den Oszillator
8 ihr« Polarität und leitet das vierte Intemmll ein,
wobei die Transistoren \ und 3 leitend und die Transistoren
2 und 4 abgeschaltet sind .Der Strom aus der Batterie Io ist
dabei abgeschaltet* der Strom durch die Wicklung 6 kannjedoch
fortfahren, durch die Transietoren 1 und 3 asu fließen.
Wie aus der Arbeitsweise hervorgeht, werden die Transistoren
periodisch vom Strom 3i? des: Blickrichtung durchflossen, was
einem zienlxcl' schweren Aatrieb fordert, da die Stromverstärkung
niedriger is umr üückrichtung ist.
Die andere leisaf eine treppenförmigs Spannung für die
Anordnung gem^iß Fig* 3 asu ^r; ewigen, ist, vier Transistoren
bis 14 paarweise den Street ?%zrub Ulm Prinärwicklungec 1 ~ d
und 2Ο-21 von zm% Transfonsatoren 15 und 16 steuern, wobei
die Sekundärwicklungen 19 und 22 der genannten Transformatoren
in Heihe geschaltet sind. Die remitierende Spannung hat
das Aussehen getiaäß Fig. 1 C. Auch hier kann ein Arbeitszyklus
in vier Intervalle eingeteilt werden, während welcher das folgende eintritt:
Ss wird vorausgesetzt, daß die Transistoren 11 und leitend und die Transistoren 12 und 14 während des ersten
Intervalls abgeschaltet sind. Der Strom aus der Batterie fließt dann teils durch den Transistor 11 und die Primärwicklung
17 des Transformators 15 und teils durch den Transistor 13 und die Primärwicklung 2o des Transformators 16.
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Die Spannrngen über die Sekundärwicklungen lr- und 22 dee»
Transformators haben dabei die gleiche Größe und dieselbe
Polarität, weshalb die Ausgangsspaiinung, die die Sun&Q der
Spannungen an den Sekundärwicklungen 19 und 22 ist, ein z.B. positives Maximum bat. Jetzt wechselt z.B. der Oszillator 13 die Polarität, wobei der Transistor 11 abgeschaltet
und der Transistor 12 leitend wird, wodurch das zweite Intervall eingeleitet wird. Der Strom aus der Batterie
23 fließt dann teils durch den Transistor 12 und die Wicklung 18 und teils durch den Transistor 13 und die
Wicklung 2o. Die Spannung an der Wicklung 19 hat Jetzt einen Höchstwert entgegengesetzter Polarität von der des ersten
Intervalls und von der Spannung an der Wicklung 22. Dabei wird die Auegangespannung Null. Wenn .icts:t die Belastung
so groß ist, daß der Stroa weiter durch die Sekundärwicklung in derselben Richtung fließt, ist dies ohne
Spannungssteigerung möglich, weil der Stroa in de« aus den
Wicklungen 2ound 18 und den Transistoren 12 und 13 gebildeten
kreis zirkulieren kann, da die Transistoren 12 und leitend sind. Einer der Transietoren wird da in seiner
Bückrichtung vom Strom durchflössen.
Wenn der Oszillator 14 seine Polarität wechselt,
wird das dritte Intervall eingeleitet, währenddessen die Transistoren 12 und 14 leitend und die Transistoren 11 und
13 abgeschaltet sind. Die Ausgangsspannung bekommt dabei
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einen Höchstwert gegengesetzter Polarität vom der des
ersten Intervalle. Danach wechselt der Oszillator 13 die Polarität und das vierte Intervall wird eingeleitet,währenddessen
die Transistoren 11 und 14 leitend und die Transistoren 12 und 13 abgeschaltet sind. Wenn die Belastung
so groß ist, daß der Strom in derselben Richtung wie während des zweiten Intervalls weiterfließt»
stellen die Wicklungen 17 und 21 und die Traneistoren und 14 einen Weg für den zirkulierenden Stroa dar. Einer
der Transistoren wird dabei vom Strom in seiner Blickrichtung durchflossen.
Für die beiden obenbeschriebenen Aubführung«beispiele
der Anordnung zur Ausbildung der treppenförmigen Spannung gilt, daß Energie zur Batterie zurückgespeist
und zwei der Transistoren immer in ihrer Hückrichtung von Strom durchflossen werden, wenn die Belastung so
groß ist, daß der Strom seinen Hullwert hat und sich die Ausgangsspannung vom Hullwert unterscheidet.
In beiden Fällen werden die Transistoren paarweise von Je einem zweier ähnlicher Oszillatoren bekannter
Bauart gemäß Fig. 4 gesteuert, sie werden hler Jedoch von einem gleichgerichteten und gefilterten Strom
gespeist und zwar einer von einer Bezugsspannung und der
andere von der AwTgnftgffffjppwffiwngt
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Di· Form der treppenföruigen Ausgangsspannung, ihr
quadratischer Mittelwert und ihr harmonischer Inhalt ist von der Phasendifferenz zwischen den Oszillatoren abhängig.
Durch Variation der Größe t (siehe Fig. 1 C) kann man Jede der harmonischen Teilschwingungen zum Verschwinden
bringen, denn der n-te Too wird eliminiert, wenn f · |,
wobei T die Periode der treppenförmigen Spannung ist. Bei
konstanter Belastung und Batteriespannung kann man den Umwandler derartig dimensionieren, daß die Ausgangsspannung
•inen gewunechten quadratischen Mittelwert erhält, wenn
Γ- g. Dabei verschwindetpiie dritte harmonische Teilschwingung,
wodurch die Filterung vereinfacht wird. Bei stark variierender Belastung und Batteriespannung kann
man die Ausgangsspannung durch Steuern des ^ - Wertes regeln, d.h. durch Steuern der gegenseitigen Phasendifferenz
«V Oszillatoren.
Die Filterung wird mittels eines Serlenresoaanskrelses
»it KIn- und Ausgängen gemäß Fig. 5 bewirkt. Der
Kreis ist auf den Grundton der treppenformigen Spannung
abgestimmt. Dadurch wurde die Ausgangsimpedanz sehr hoch
werden, falls keine ftüekkupplung vorgesehen war·. Bin·
alternative Schaltung kann auegeführt werden mit der lAduktans la Bein· mit der Primärwicklung 36 des in
FIg ·' 7 gezeigten Ausgangstransfoarmators der Transistoranordnung.
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Der eine Oszillator wird von einer stabilisierten Bezugsspannung und der andere von der Ausgangsspannung
betrieben, die in geeigneter Welse gleichgerichtet und
gefiltert ist. Die Transformatoren der Oszillatoren haben Magnetkerne, deren iiagnetisierungskurve einen ausgeprägten Knick aufweist, wenn die Arbeitsweise derartig
ist, daß die Transformatoren immer im Sättigungszustand
betrieben werden, wird die Oszillatorfrequenz mit guter Halterung proportional zur Speisespannung. Dieses
Verhalten 1st bekannt. Bei der erfindungsgenauen Anordnung
wird diese Eigenschaft dazu ausgenutzt, eine Integration in dem geschlossenen Kreis durchzuführen, wodurch
statische Fehler in der Größe der Ausgangsspannung theoretisch eliminiert werden. Gemäß obigen Ausführungen
steuert die Phasendifferenz zwischen den Oszillatoren die Größe der Ausgangsspannungf die Größe der Ausgangespannung
steuert Jedoch ihrerseits die Frequenz des einen Oszillators, so daß der geschlossene Kreis eine reine
Integration erhält.
Der abgestimmte Kreis, der ein Bandpassfilter für die Wechselspannung darstellt, wird für die Größe der
Wechselspannung - als Signal in dem geschlossenen Kreis betrachtet - als eine einfache Verzögerung oder als ein
Filter für niedrige Frequenzen wirken. Dies geht am einfachsten daraus benrar, daß der geschlossene Kreis als
ein Trägerfrequenzsystem betrachtet werden kai», is dem
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die Wechselspannung die Träger freqnenr.spanniing und ihre
Amplitude das Signal ist.
Eine Verminderung der Leietungererluste in den Transistoren
und ein herabesetzter Anspruch auf den Bastetrom bei einer Stromf lußrichtung in der Blickrichtung durch diese
Transistoren «erden dadurch erreicht, daft man parallel an jeden Transistor zwischen Knitter und Kollektor eine Diode
schaltet, die in derselben Sichtung wie die Kollektor-Basisdlode
desIransistors gerichtet ist. Diese Anordnung ist In
Fig. β dargestellt. Dabei kann der Transistor sogar während der Intervalle abgeschaltet gehalten «erden, in denen Strom
in der Backrichtung fließt, so daß dieser ganze Strom durch die Diode fließt.
FOr die Steuerung der Transistoren ist ein spezielles
System verwendet worden, das sich erheblich von dem einfachen Fall scheidet, in dem diese direkt von je seinem Oszillator
gesteuert werden. Ks ist charakteristisch für das Steuersystem,
daft der Strom durch die Primärwicklung 36 des Ausgangstransformmtors
35 gemäß Fig. 7 durch die Primärwicklungen und 46 von zwei Stromtransformatoren 4o und 44 durchgeleitet
wird, und daß der Strom durch die Sekundärwicklungen 4I9 43,
45 und 47 derselben dafür benutzt wird, die Transistoren 31-34 aber Tore zu steuern, die von den Transistoren 52-55 gebildet
sind, welche ihrerseits von den Oszillatoren aber die Widerstände βο-63 gesteuert «erden. An denselben Poles eier
Sekundärwicklungen 65-68 der Oszlllatortransforsatoren, an
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welchen die Impedanzen 6o-63 geschaltet sind, sind auch
Dioden 56-59 geschaltet. Ihre Kathoden sind sit den Basen
der Transistoren 31-34 verbunden. Die entgegengesetzten Pole der Sekundärwicklungen der Oezillatortransformatoren
sind an die zugehörigen Emitter der Traneistoren geschaltet. Der eine Pol je einer der Sekundärwicklungen
41, 43, 45 und 47 der Stromtraiisformatoren4o und 44 ist
gleichfalls an den zugehörigen Emitter geschaltet. Die Sekundärwicklungen der Stromtransformatoren sind auch
hier so angeordnet, daß, wenn die Wicklungen 41 und 47
daß Strtioe in einer solchen Sichtung fuhren,/die Transistoren
31 und 34 leitfähig «erden, die Wicklungen 43 und 46 Abschaltspanmingen
an die Transistoren 32 und 33 geben und
Die stromtransformatoren haben außerdem eine Einrichtung
zur ffsgy^nijflyfmr der ffffkmwmitf ttw βιτιτττ'ε^ιι , *m zu verhindern,
daft diese bei hohen Belastung« Impedanzen der Sekundärwicklung zu hoch werden. Diese Einrichtung, die nicht
in Fig. 7 eingezeichnet ist, ist in Fig. 8 dargestellt.
Fig· 8 zeigt den Stroatraasformator 14 von Flg. 7. Dieser
besteht aus einer zusätzlichen Sekundärwicklung 70, an welder zwei parallelgeschaltete gegengerichtete Dioden 71
und 72 liegen. Wenn die Spannung Ober diese Wicklung die Knickspanmmg der Dioden erreicht bat, werden diese leitfähig
und verhindern dadurch eine weitere Spannungseteigerung
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Da* Transformatorverhältnia ist derartig anrlhlt, daß die
Spannungen an den Sekundärwicklungen 4L und 43 so groß «erden, daß «le die Translatoren 31 und 32 in Fig. 7 betreiben können. I« abgeschalteten Zustand bekoenen diese
Translatoren eine verhältnismäßig none Impedanz anriechen Baals und Baitter, so daß die beschriebene Spannungsbegrenanuigseiarichtung
sau funktionieren anfangt.
Durch d*s verwendete Steuersystem «erden viele Tor»
teile erreicht. Öle Transistoren 31 und 34 bekoenen einen Antrieb, der proportional den aus de» Umwandler entnoaaenen
Strom ist, weshalb die Antriebrerluste in diesen nicht größer werden ,als alt Buckslcht auf den ausgenoaaenen Stroa
verlangt wird. Der Wirkungsgrad wird auch dadurch verbessert·
Is wird verhindert, daß eine Situation entsteht, In der zwei Transistoren» z.B. 31 und 32 in Fig. 7, wahrend
eines kurzen Augenblicks gleichseitig leitend sind. Dies kann bei herlr Basil ichen Steuerungen vorkommen, weil während
der Umschaltung der Transistor 31 vor den Abschalten des Transistors 33 leitend werden kann, wodurch eine kräftige
Stromspitze gebildet und eine Erwärmung oder Zerstörung des Transistors bewirkt wird. Die Transistoren können weiter abgeschaltet gehalten werden, wenn der Stroa rückwärts
fließen will, so daß der garne Stroa gezwungen wird, durch
die alt den Transistoren parallelgeschalteten Dioden 48-91
asu fließen, woduxh eine w von den transistoren vermieden
wird. Endlich wird die Belastung auf die Oszillatoren erheblich vermindert.
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BA° Of~ """
Ein vier Intervalle enthaltender Arbeitszyklus
spielt sich in folgender Reihenfolge ab:
Ss wird angenommen, daß di« Transistoren 31 und
34 leitend und die Transistoren 32 und 34 abgeschaltet
sind«, In den Selmn&fcrwlciaungen 65 und 67 der Oszlllatortransforuatoren
64 imd 69 in den Oszillatoren 33 und
39 werden während des ersten Intervalls Spannungen ei- ner
solchen Bichtung erzeugt, daß die Pole der Wicklung,
die an dem Widerstand 6© und an der Diode 56 bzw. an dem
Widerstand 63 und an der Diode 59 liegen, negativ werden.
Hierdurch werden die Transistoren 52 und 55 leitend. Der
Antriebstrommel Transistor 52 fließt durch die Wicklung
6$ die Basls-Smltterstareniseii 4»? Transistoren 31 und S3
und den Widerstand 60« Der Antriebst rom zum Transistor
fließt durch die Wicklung 63, die Basis-Emitterstrecken
der Transistoren 34 und 55 und den Widerstand 63,
Wenn jetzt der Strom durch die PriBärwicklungen
und 46 der Stromtransformatoren 4o und 44 eine solche Riehtung
hat, daß die Transistoren 31 und 34 vom Strom in normaler Richtung durchflössen sind, werden die Ströme in den
Sekundärwicklungen 41 und 47 der Stromtransformatoren solche
Richtungen erhalten, daß sie die Transistoren 31 und leitend WLten. Die Antriebsströme zu diesen fließen dann
durch die Wicklung 41, die Kmitter-Basisstrecke des Transistors
31 und die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors
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52 bzw. die Wicklung 47, die Emitter-Basisstrecke des Transistors
34 und «tie Eaitter-Kcllektorstrecke des Transistors
55.
Wwui statt dessen der Stire» durch die Primärwicklungen
der Stromtransformatoren eine solche Richtung hat, daß
die Transistoren 31 und 34 in der aüekrichtung durchflossen
sind, wetten die Strome durch die Sekundärwicklungen 41 und
47 der Stromtransformatoren eine solche Bichtung erhalten,
daß sie die Transistoren 31 und 34 abschalten, wobei die diesen Transistoren parallelgeschalteten Dioden 48 und 51
den Strom übernehmen, so daß er immer noch durch die Primärvicklungen
der Stromtransformatoren fließen kann und dadurch einerseits Energie zurück an die Batterie 3o speist» andererseits
die Abschaltung der Transistoren 31 und 34 aufrecht erhält. Die Transistoren 52 uad 55 werden anschließend in der
Ruckrichtung το· Strom durchflossen, jedoch nur won einem
sehr schwachen Strom, der dazu dient, die Transistoren 31
und 34 abgeschaltet zu halten, nichtsdestoweniger ist die
Fütterung nach dem Basisantriebestrom für die Transistoren 52
und 55 vernünftig. Die Transistoren 31-34 werden folglich
sowohl won den Oszillatoren als won dem Strom durch die Transistoren
in einer solchen Veise gesteuert, daß das Abschalten gegenüber dem Antrieb immer die Oberhand behält.
Is wird angenommen, daß die Spannungen an den Wicklungen
65-68 ihre Polarität aufgrund der Funktion dee Oscillators
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38 wechseln. Damit wird dme zweit· Intervall eingeleitet.
Der Transistor 52 wird Jetzt über den Widerstand 6o abgeschaltet, der die Basis des genannten Transistors alt de»
positiven Pol der Wicklung 65 verbindet. Dieser Pol wird außerdem über die Diode 56 direkt alt der Basis des Tran*»
sistors 31 verbunden, so daß dieser Transistor sicher angeschaltet wird. Die Spannung an der Wicklung 65 ist so
groß, daß sowohl der Transistor 31 als der Transistor 52 abgeschaltet werden, unabhängig davon, welche Polarität die
Spannung an der Sekundärwicklung 41 des Stromtransformators 4o zufällig hat«, d.h. unabhängig davon, welche Sichtung der
Strom durch die Transformatoren während dieses Intervalls hat.
Der Transistor 53 wird dadurch leitend, daß seine Basis über den Widerstand 61 Bit dem Pol der Wicklung 56 verbunden ist,
der während dieses Intervalls negativ ist. Abhängig von der Stroarlchtung durch die Transformatoren wird Jetzt der Transistor
32 leitend oder abgeschaltet.
Wenn nan annimmt, daß der Strom durch die Transformatoren von Fig. 7 während des zweiten Intervalls eine solche
Sichtung hat, daß der Transistor 32 leitend wird, d.h. eine entgegengesetzte Sichtung von der des ersten Intervalle,
wird der Strom durch den Transistor 32, die Primärwicklungen 42, 36 und 46 der Transformatoren 4o, 35 und 44 und die Diode 51 sirkulieren, da der Transistor 34 aufgrund der Stromrichtung durch den Stromtransformator abgeschaltet ist. Wenn
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dagegen der Strom dieselbe Richtung wie während des ersten
Intervalls behält, wird der Transistor 32 abgeschaltet bleiben,
während der Transistor 34 leitend bleibt, weshalb der Strom durch die Diode 49, den Transistor 34 und die Primärwicklungen
46, 36 und 42 der Transformatoren 44, 35 und 4o
zirkuliert.
Wenn der Oscillator 39 die Polarität wechselt, wird
das dritte Intervall eingeleitet. Wenn jetzt der aroe durch
die PriȊrwlcklungen der Transformatorea eine solche Sichtung
hat, daß der Strom durch die Sekundärwicklungen 45 und 43 der Transformatoren 44 und 4o fließt, werden die Transistoren
32 und 33 leitend und der Strom durch die Primärwicklungen
42, 36 und 46 der Transformatoren fließt durch die
Transistoren 33 und 32« Wenn der Strom seine Sichtung während
dieses Intervalls wechselt, werden die Transistoren 32 und 33 abgeschalet, wodurch der Strom den Weg durch die Diode
5o, die Transformatorwicklungen 46, 36 und 42 und die Diode
49 nimmt. Hierbei wird Energie zur Batterie zurückgespeist.
Wenn der Oezillator 38 die Polarität wieder wechselt,
wird das vierte Intervall eingeleitet, das sich dadurch auszeichnet,
daß der Strom bei normaler Stromrichtung die Diode 48, die Wicklungen 42, 36 und 46 und den Transistor 33 durchfließt. Der Transistor 31 wird dabei durch die ranktlon des
Stromtransforaators 4o abgeschaltet gehalten, während die
Transistoren 32 und 34 von den Oszillatoren selbst abgeschaltet
gehalten werden. Wenn der Strom eine entgegengesetste
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Richtung während dieses Intervalls hat, wird der Transistor
33 abgeschaltet und der. Transistor 31 leitend, wodurch der Strom durch die Diode So, die Wicklungen 46, 36
und 42 und den Transistor 31 χ ließen kann.
Wie schon erwähnt, bewerkstelligt die geschlossene Schleife des Gmwandlers eine reine Integration bezüglich
der automatischen Backkopplungssteuerung. Bot starke Störungen, z.B. schnelle Belastungs&nderungen zu verhindern,
die zu Selbstschwingungen führten, ouß man den Bereich abgrenzen,
innerhalb dem das integrierte Signal variieren darf. Dies ist aus der automatischen Rückkopplungssteuertechnik
bekannt«
In dem umwandler stellt das Signal die Größe der
Ausgangsspannung dar. Wenn die Größe der Ausgangsspannung
die Frequenz des einen Oszillators bestimmt, stellt die Phasendifferenz zwischen den Oszillatoren das Integral des
Signals dar. Durch Abgrenzen des Variationsbereiches der Phasendifferenz zwischen den Oszillatoren läßt sieh der
l&nrandler auch gegenüber stärkeren Störungen stabilisieren.
Hier soll beschrieben werden, wie diese Abgrenzung in einem Fall gemacht wurde, in dem die Grenzen 0 und 180°
gewählt wurden. In Fig. 9 sind die Oszillatoren mit den zusätzlichen Kreisen gezeigt, welche die Phasendifferenz
bewirken. Fig. Io zeigt die Spannungen der Basen und Kollektoren
der Transistoren 77-80 als Funktionen der Zeit«
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DIe Euren 77 C - 80 C in Fig· Io zeigen die Spannungen an
den Kollektoren dsr Transistoren 77-8o<tor Schaltung von Fig.
und die Kurven 77 B - 80 B in Fig, Io zeigen die Spannungen
an den Basen der Transistoren 77-8o von Fig. 9,
Die Kollektorspannungen werden mit Hilfe der Kondensatoren 81-84 differenziiert, wobei die Veränderungen der
Kollektrospannungen Stromstöße auf 4er Basis desjenigen
Transistors erzeugen, an dessen Basis die genannte Kollektorspannung aber Widerstände und Kondensatoren angeschlos«·
sen ist. Die Kondensatoren 81-84 bestimmen im wesentlichen
die Breite der Stromspitzen, wahrend deren Höhe im wesentlichen
durch die Widerstünde 85-88 bestimmt wird. Die Werte der genannten Kondensatoren und Widerstände werden derart
bemessen, daß eine sichere JFunktion erhalten bleibfyind starke
Stromstöße vermieden werden, die eine Beschädigung der Transistoren
verursachen würden.
Solange die Phasendifferenz zwischen den Oszillatoren
innerhalb des zulässigen Bejatchs liegt, wird jede positive
Stromspitze, d.h. °Abschaltimpuls**, auf die Basis eines
Transistors geleitet, wenn die Basisspannung positiv ist, während jede negative Stromspitze, d.h. "Leitimpuls", eintrifft,
wenn die Basisspannung negativ ist. Dies bedeutet, daß die Stromspitzen keine Wirkung haben, da die Abschaltimpulse
eintreffen, wenn der zugehörige Transistor schon abgeschaltet ist, und die Leitiapulse erst dann, wenn er schon
leitend 1st. Sollte sich dagegen die Phasendifferenz zwischen
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H88381
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den Ossiilatoren so stark ändern, daß ein bestimmter Transistor
dazu neigt, immerfort z.B. leitend zu sein, wann ein
Abschält impuls eintrifft, wird die Änderung in den abgeschalteten
Zustand immer spätestens dann gesehenen, wenn der Abschaltimpuls eintrifft. In entsprechender Weis· geschieht
imrner die Änderung in den leitenden Zustand spätestens
dan) wenn ein Leitimpuls eintrifft. In diee«r Weise
wird sich die Phasendifferenz zwischen den Oszillatoren in dem in Fig. Θ und Io gezeigten Beispiel einschließlich der
Grenze immer zwischen O und 180° halten.
In Fig. 11 ist ein vollständiger Umwandler in Form eines Blockschaltbildes gezeigt. Der Block 91 enthält dabei
die Schaltung gemäß Fig· 7, ergänzt durch die Spannungsbegrenzungseinrichtung
gemäß Fig. 8, Jedoch ohne die Transformatoren 65 und 69 von Fig. 7, welche den Oszillatoren 38
■ und 39 gehören. Die Bezugsziffern 92 und 93 beziehen sich auf
Gleichrichter und Filter, 94 und 95 auf die Eingangspole des
tfawandlers und QQ und 97 auf die Ausgangspole, aber welche
die sinusförmige Wechselspannung abgenommen wird«
Bei der Beschreibung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung sind durchgehend PKP-3tansistoren zugrundegelegt
worden. Selbstveständlich kann die Anordnung auch mit
NPN-Transistoren bestückt werden, wobei gleichzeitig die Ourd:
laßrlchtung der Dioden und die Polaritäten der Spannungsquellf
gewechselt werden müssen.
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Claims (3)
1.. ' Anordnung zum Oawandeln einer Gleichspannung in
eine sinusförmige Wechselspannung mit zwei einpoligen Zweiwegeuttschaltern, bei welcher Anordnung die festen
Kontakte des einen Umschalters mit je einem der festen
Kontakte des anderen Umschalters verbunden sind und die Gleichspannung den verbundenen Kontakten zugeführt und
eine treppenförmige Wechselspannung zwischen den beiden
beweglichen Kontakten abgenommen und des Eingang eines auf den Grundton der Wechselspannung abgestimmten Bandpassfilters
zugeführt wird, dessen Ausgang gleichzeitig Ausgang des Ibnrandlers ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ausgangsspannung des Uowandlers auch einen Gleichrichter
alt nachfolgenden Glättfilter zugeführt wird,
dessen Ausgangsspannung dem einen von zwei Oszillatoren an eich bekannter Bauart zugeführt wird, um eine der
Speisespannung proportionale Oezillatorfreqoenz zu er»
zeugen, und daß die Oszillatoren zur Steuerung der !fetschalter
dienen und der zweite Oszillator von einer Bezugsspannung
gespeiet wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ttnschalter aus je zwei untereinander in bekannter
Weis« verbundenen Transistoren bestehen, die von eine» dem
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BAD ORIGINAL
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Bcfcstungsstrom proportionalen Strom gesteuert «erden,
und daß dieser Steuerstrom durch von den Oszillatoren gesteuerte Tore geleitet wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Oszillatoren eine Schaltung
vorgesehen ist, die die Phasendifferenz zwischen den Auegangsspannungen der Oszillatoren zwischen zwei
bestirnten Werten begrenzt.
BAD ORIGINAL
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