DE1563873A1 - Single-ended DC voltage converter with converter transformer and stabilized output voltage, especially for supplying microwave tubes - Google Patents

Description

T E L E F U N K E N l6.12,1966T E L E F U N K E N l6.12.1966

_ο-_χ . -,Tux·* UW FE/PT-BK/Vo/Scho _ο - _χ . -, Tux * UW FE / PT-BK / Vo / Scho

Patentverwertungsgesellschaft nub.H* 101/66 BKPatent collecting society nub.H * 101/66 BK

Eintakt-Gleichspannungswandler mit Wandler-Transformator und stabilisierter Ausgangsspannung, insbesondere zur SpeisungSingle-ended DC / DC converter with converter transformer and stabilized output voltage, especially for supply

von Mikrowellenröhrenof microwave tubes

Di_te Erfindung betrifft einen Eintakt-Gleichspannungswandler mit stabilisierter Ausgangsspannung, insbesondere zur Speisung von Mikrowellenröhren, der vorzugsweise zur Umwandlung einer niedrigen Gleichspannung (z.B. 24V) in eine hohe Gleichspannung (z.B. 800 V) verwendet werden soll.Di _t e invention relates to a single-ended DC converter with a stabilized output voltage, in particular for the supply of microwave tubes, to be used preferably for converting a low DC voltage (eg, 24V) into a high DC voltage (eg 800 V).

Es ist bekannt, die schwankende Eingangsgleichspannung über die Kollektor-Eraitter-Strecke eines Regeltransistors einem transistorisierten Zerhacker zuzuführen, dessen gleichgerichtete Ausgangsspannung dadurch stabilisiert wird, daß die Aus- oder Eingangsspannung des Zerhackers über einen Rückführungsweg mit einem Regelverstärker auf die Basis des Regeltransistors derart einwirkt, daß eine Änderung der Ausgangsspannung durch eine entsprechende gleichsinnige Änderung des Widerstandes der Kollektor-Emitter-Strecke des Regeltransistors kompensiert wird ("Transistor Circuit Design", Mc Graw-Hill Book Company, 1963, Seite 451). Diese Schaltung hat den Nachteil, daß mindestens zwei Leistungstransistoren erforderlich sind und der Wirkungsgrad schlecht ist.
Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daßIt is known to feed the fluctuating DC input voltage via the collector-Eraitter path of a control transistor to a transistorized chopper, the rectified output voltage of which is stabilized in that the output or input voltage of the chopper acts on the base of the control transistor via a feedback path with a control amplifier in such a way that that a change in the output voltage is compensated for by a corresponding change in the resistance of the collector-emitter path of the control transistor in the same direction ("Transistor Circuit Design", Mc Graw-Hill Book Company, 1963, page 451). This circuit has the disadvantage that at least two power transistors are required and the efficiency is poor.
This disadvantage is avoided according to the invention in that

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der Regeltransistor in Basisschaltung betrieben ist und als aktives Element einem als Zerhacker dienenden Sperrschwinger mit nur loser Ankopplung der Basis an die Rückkopplungswicklung angehört und daß der Basisspannungsteiler des Regeltraneistors einen in Abhängigkeit von Änderungen der Ausgangsspannung veränderbaren "/iderstand enthält, der das Tastverhältnis der Ausgangsimpulse des Sperrschwingers und den Transistorsättigungswiderstand bestimmt.the control transistor is operated in a basic circuit and, as an active element, a blocking oscillator serving as a chopper with only loose coupling of the base to the feedback winding and that the base voltage divider of the control transistor one that can be changed as a function of changes in the output voltage "/ contains resistance, which is the duty cycle of the output pulses the blocking oscillator and the transistor saturation resistance certainly.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawing.

Tl ist ein gleichzeitig zur Spannungswandlung und Regelung dienender npn-Leistungs-Transistor, dessen Kollektor über die Primärwicklung Nl eines "fand ler-Trans forma tors Tr mit dem Pluspol der Schwankungen unterworfenen Betriebsgleichspannung UB (von beispielsweise 24 V) verbunden ist und dessen Emitter über die Rückkopplungswicklung N3 des Wandler-Transformators an den Minuspol der Betriebsspannung UB geführt ist. Die Spannung an der Sekundärwicklung N2 des Wandler-Transformators wird in einem Gleichrichter G mit zugehörigem Glättungskondensator Cl gleichgerichtet und steht als geregelte Ausgangsspannung UA von (z.B. 800 V) zur Verfügung, Der Basisspannungsteiler des Transistors Tl besteht aus der zwischen dem Gleichspannungspotential +UB und der 3asis von Tl eingeschalteten Reihenschaltung eines Gegenkopplungswiderstandes Rl und der Emitter-Kollektor-Strecke eines pnp-Transistors T2 und aus einem zwischen derTl is an npn power transistor which is used for voltage conversion and control at the same time and whose collector is connected to the Primary winding Nl of a "found ler transformer Tr with the positive pole the fluctuating DC operating voltage UB (of for example 24 V) is connected and its emitter via the feedback winding N3 of the converter transformer to the Negative pole of the operating voltage UB is performed. The voltage on the secondary winding N2 of the converter transformer is in rectified by a rectifier G with an associated smoothing capacitor Cl and is available as a regulated output voltage UA of (e.g. 800 V) available, the base voltage divider of the transistor Tl consists of the between the DC voltage potential + UB and the 3asis of Tl switched on series connection of a negative feedback resistor Rl and the emitter-collector path a pnp transistor T2 and a between the

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Basis von Tl und dem negativen Gleichspannungspotential -UB eingeschalteten Dnsiswiderstand R2, der von einem Kondensator C2 überbrückt ist« Diener Kondensator ist so bemessendaß «r einen hohen kapazitiven Widerstand besitzt und daher nur eine lose weehselstroramäßige Ankopplung der Bneis an die Rückkopplungewicklung N3Basis of Tl and the negative DC voltage potential -UB switched on resistor R2, which is from a capacitor C2 is bridged. Servant capacitor is dimensioned so that it is a high possesses capacitive resistance and therefore only a loosely alternating current Coupling of the Bneis to the feedback winding N3

rfolgt. Die Basis des Transistors T2 ist in einer Darlingtonschaltung mit dem Emitter einos pnp-Transistors T3 verbunden, dessen Kollektor mit dem des Transistors T2 in direkter Verbindung stoht und dessen Basis über einen Widerstand R*l an den Kollektor eines pnp-Transistors Tk mit einem Arbeitswiderstand R5₍ dem ein Kondensator C3 zur Einstellung der Phase der Regelspannung parallel liegt, geführt. Die Basis des Transistors T4 ist an den Abgriff eines über der Ausgnngsepannung UA liegenden Spannungsteilers, bestehend aus der Reihenochaltung zweier Widerstände Ro und 117 angeschlossen, und sein Emitter Ubor die Parallelschaltung eines Emitterwiderstandes RO und einer Zenerdiode Z zur .Spaiinuiigsstabilisierung an das Potential +UB geführt .follows. The base of the transistor T2 is connected in a Darlington circuit to the emitter of a pnp transistor T3, the collector of which is directly connected to that of the transistor T2 and the base of which is connected via a resistor R * l to the collector of a pnp transistor Tk with a working resistor R5 _(to which a capacitor C3 for setting the phase of the control voltage is connected in parallel. The base of the transistor T4 is connected to the tap of a voltage divider located above the output voltage UA, consisting of the series connection of two resistors Ro and 117, and its emitter Ubor die Parallel connection of an emitter resistor RO and a Zener diode Z for .Spaiinuiigsstabilisierung led to the potential + UB.

Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende:The circuit works as follows:

Nach Einschaltung der Betriebsspannung UB wird der Transistor Tl leitend und erzeugt in der Primärwicklung Nl einen Stromstoß, dor in der Sekundärwicklung N2 und in der Rückkopplungswicklung N'3 jeweils einen entsprochenden Spannungsimpuls induziert. Die Spannung nn l'.° wird im Gleichrichter G gleichgerichtet, geglättet und auf den Ausgang gegeben. Die Spannung an N3 ge-After the operating voltage UB is switched on, the transistor Tl becomes conductive and generates a current impulse in the primary winding Nl, which induces a corresponding voltage pulse in the secondary winding N2 and in the feedback winding N'3. The voltage nn l '. ° is rectified in the rectifier G, smoothed and given to the output. The voltage at N3

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langt phasenrichtig über das RC-Glied R2/C2 auf die Basis des Transistors Tl und hält diesen infolge der verzögerten Entladung des Kondensators C2 über R2, die Kollektor-Emitterstreckerider Transistoren T2 und T3 und den Widerstand "JA für eine Zeit weiterhin leitend. Nach erfolgter Entladung des Kondensators C2 schaltet der Transistor Tl wieder ab und das Spiel beginnt von neuem. Der Kondensator C2 hat, wie bereits erwähnt, einen so hohen kapazitiven Widerstand, daß nur eine lose Ankopplung der Basis des Transistors Tl an die Rückkopplungswicklung N3 vorhanden und dieser Transistor im leitenden Zustand nicht voll bis ins Sättigungsgebiet durchgeschaltet ist.reaches in phase via the RC element R2 / C2 to the base of the transistor T1 and keeps it conductive for a time due to the delayed discharge of the capacitor C2 via R2, the collector-emitter stretcher transistors T2 and T3 and the resistor "JA" Discharge of the capacitor C2, the transistor Tl switches off again and the game starts again. The capacitor C2 has, as already mentioned, such a high capacitive resistance that only a loose coupling of the base of the transistor Tl to the feedback winding N3 and this transistor in the conductive state is not fully switched through to the saturation area.

Die Schaltung ist im übrigen so ausgelegt, daß beim Sollwert der Ausgangsspannung UA auch die Transistoren T2, T3 und Tk zwar leitend, aber nicht voll gesättigt sind. Bei einer Abweichung der Ausgangsspannung UA vom Sollwert ändert sich die Bos is-Emitter-Spannung und damit der Kollektor-Emitter-Strom des Transistors Τ4. Gleichzeitig ändern sich aber auch die Basis-Emitter-Spannungen und Kollektor-Emitter-Ströme der Transistoren T3 und T2 und die Spannung am Widerstand Rl, wodurch wiederum das 3asispotential und der Widerstand der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T in einem die Abweichung der Ausgangsspannung UA kompensierenden Sinn. Gleichzeitig mit der Änderung der "Widerstände der Kollektor-Emitter-Strecke der Transistoren T3 und T2 ändert sich die Zeitkonstante des Entladekreises des Kondensators C2 und damit das Tastverhältnis der vom Sperrschwinger gelieferten Ausgangsimpulse derart, daßThe circuit is designed in such a way that at the setpoint value of the output voltage UA, the transistors T2, T3 and Tk are also conductive, but not fully saturated. If the output voltage UA deviates from the nominal value, the Bos is emitter voltage changes and thus the collector-emitter current of the transistor Τ4. At the same time, however, the base-emitter voltages and collector-emitter currents of the transistors T3 and T2 and the voltage at the resistor Rl also change, which in turn changes the base potential and the resistance of the collector-emitter path of the transistor T in one, the deviation of the Output voltage UA compensating sense. Simultaneously with the change in the "resistances" of the collector-emitter path of the transistors T3 and T2, the time constant of the discharge circuit of the capacitor C2 and thus the duty cycle of the output pulses supplied by the blocking oscillator changes in such a way that

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die Ausgangsspannung UA hierdurch im gleichen Sinne beeinflußt wird wie durch die Änderung des Widerstandes der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Tl.the output voltage UA is influenced by this in the same way as by the change in the resistance of the collector-emitter path of the transistor Tl.

Der Transistor Tl arbeitet also gleichzeitig als Schalter (bzw. Zerhacker) und als veränderbarer Längswiderstand.The transistor Tl works at the same time as a switch (resp. Chopper) and as a variable longitudinal resistance.

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Claims (2)

15633731563373 Patentans prüchePatent claims (l)J Eintakt-Gleichspannungswandler mit stabilisierter Ausgangsspannung, insbesondere zur Speisung von Mikrowellenröhren, bei dem die Spannungsstabilisierung mittels eines Regeltransistors und eines Zerhackers mit Wandler-Transformator und veränderbarem Tastverhältnis erfolgt, dadurch gekennzeichnet, da-1 der Regeltransistor (Tl) in Basisschaltung betrieben ist und als aktives Element einem als Zerhacker dienenden Sperrschwinger mit nur loser Ankopplung der Basis an die Rückkopplungswicklung (N3) angehört, und daß der Basisspannungsteiler des Regeltranaistors einen in Abhängigkeit von Änderungen der Ausgangsspannung veränderbaren Widerstand enthält, der das Tastverhältnis dor Ausgangsimpulse des Sperrschwingers und den Transistorsättigungswiderstand bestimmt.(l) J single-ended DC voltage converter with stabilized output voltage, in particular for the supply of microwave tubes, in which the voltage stabilization by means of a control transistor and a chopper with converter-transformer and variable pulse duty factor, characterized in that da-1 the control transistor (Tl) is operated in basic circuit and as an active element as a chopper serving blocking oscillator with only loose coupling of the base to the feedback winding (N3) belongs, and that the Base voltage divider of the control transistor has a resistor that can be changed as a function of changes in the output voltage contains, which is the duty cycle of the output pulses of the blocking oscillator and the transistor saturation resistance are determined. 2) Eintakt-Gleichspannungswandler nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der 3asisspannungsteiler einen festen Basiswiderstand (R2), der durch einen einen hohen kapazitiven Widerstand darstellenden Kondensator (C2) überbrückt ist, und dia Reihenschaltung eines Gegenkopplungswiderstandes (Rl) und der Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors (TS) enthält, dessen Basis über weiter Transistoren (T3, Tk) mit dem Abgriff eines an der Ausgangsspannung (UA) des Wandlers liegenden Potentiometers (R6, R7) angeschlossen ist.2) Single-ended DC voltage converter according to claim I _1, characterized in that the 3 base voltage divider has a fixed base resistor (R2) which is bridged by a capacitor (C2) representing a high capacitive resistance, and the series connection of a negative feedback resistor (Rl) and the emitter collector - Contains a section of a transistor (TS) whose base is connected via further transistors (T3, Tk) to the tap of a potentiometer (R6, R7) connected to the output voltage (UA) of the converter. 101/66-BK 009816/0683101/66-BK 009816/0683 BAD ORIGINALBATH ORIGINAL