DE19820989C1 - Voltage supply circuit, esp. for electronic ignition arrangement for shells, enables circuit to be supplied continuously from variable input voltage with sufficient power to initiate triggering - Google Patents

Voltage supply circuit, esp. for electronic ignition arrangement for shells, enables circuit to be supplied continuously from variable input voltage with sufficient power to initiate triggering

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Abstract

The circuit has a series circuit of a first switching regulator (T2), first linear regulator (T3) for providing a regulated first voltage from a variable input voltage, a second switching regulator (T4) between the variable input voltage and the series circuit, a second linear regulator (T4) for providing a regulated second voltage from the variable input voltage and a circuit for monitoring the variable input voltage to enable the second linear regulator in a defined range of the variable voltage whilst simultaneously blocking the function of both switching regulators.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Spannungsversorgung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.The present invention relates to a circuit arrangement for Power supply according to the preamble of claim 1.

Bei Geschoßzündern ist es z. B. bekannt, die Spannungsversorgung durch einen Windradgenerator sicherzustellen. Handelt es sich bei dem Geschoß z. B. um eine Mörsergranate, so wird der Windradgenerator beim Abschuß und in der Flug-Endphase eine ausreichend hohe Spannung erzeugen; im Bereich des Scheitelpunktes der Flugbahn wird jedoch die Spannungserzeugung mehr oder weniger aussetzen.In the case of projectile fuses it is e.g. B. known, the power supply by a Ensure wind turbine generator. Is it the z. B. a Mortar grenade, so the wind turbine generator at launch and in the final flight phase generate a sufficiently high voltage; in the area of the apex of the trajectory however, will more or less suspend the voltage generation.

Andererseits besteht jedoch eine Forderung dahingehend, eine dem Windradgenerator nachgeschaltete elektronische Schaltung konstant mit Energie zu versorgen. Um dies zu bewerkstelligen, ist es aus der DE 40 23 612 C2 bekannt, einem Speicherkondensator eine Reglerschaltung bestehend aus einem Schaltregler und einem Linearregler nachzuschalten.On the other hand, however, there is a requirement for the wind turbine generator to supply downstream electronic circuitry with constant energy. To do this accomplish, it is known from DE 40 23 612 C2, a storage capacitor Regulator circuit consisting of a switching regulator and a linear regulator.

Wenn aus der veränderlichen Eingangsspannung auch Sensoren gespeist werden müssen, wie z. B. ein Radar-Annäherungssensor, so stören die durch den Schaltregler erzeugten Spannungsspitzen die Verarbeitung der Sensorsignale. In diesem Zusammenhang ist es aus der DE 38 34 695 C2 bereits bekannt, einen Schaltregler während der Verarbeitung von Sensorsignalen auszuschalten und während der Verarbeitung der Sensorsignale die Betriebsspannung für die Verarbeitung aus einem Pufferkondensator zu entnehmen.If sensors also have to be fed from the variable input voltage, such as B. a radar proximity sensor, so interfere with those generated by the switching regulator Voltage peaks the processing of the sensor signals. In this context it's over DE 38 34 695 C2 already known a switching regulator during the processing of Switch off sensor signals and the while processing the sensor signals Operating voltage for processing can be taken from a buffer capacitor.

Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur Spannungsversorgung vorzugeben, die bei einer veränderlichen und teilweise aussetzenden Eingangsspannung die kontinuierliche Versorgung einer elektronischen Schaltung gestattet, gleichzeitig genügend Energie für die Initiierung einer Geschoßzündung liefert und auf die Auswertung von Sensorsignalen nicht störend einwirkt.Based on this, it is the object of the present invention, a Specify circuitry for the power supply, which in a variable and partially interrupting input voltage the continuous supply of a electronic circuit allows enough energy to initiate a  Projectile ignition delivers and does not interfere with the evaluation of sensor signals acts.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.This problem is solved in accordance with the characteristic features of Claim 1. Further advantageous embodiments of the invention Circuit arrangement can be found in the dependent claims.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:Using one shown in the figures of the accompanying drawing Exemplary embodiment, the invention is explained in more detail below. Show it:

Fig. 1 die Flugbahn einer Mörsergranate über der Zeit; . Figure 1 shows the trajectory of a mortar shell over time;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines elektronischen Zünders; und Fig. 2 is a block diagram of an electronic detonator; and

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung zur unterbrechungsfreien Spannungsversorgung gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 3 is a block diagram of the circuit arrangement for uninterruptible power supply according to the present invention.

Wird die Spannung eines Geschoßzünders durch einen Windradgenerator erzeugt und handelt es sich bei dem Geschoß z. B. um eine Mörsergranate, so weist diese die in Fig. 1 veranschaulichte Flugbahn auf. Die durch den Windradgenerator erzeugte Spannung ist am Anfang und in der Endphase hoch; im Bereich des Scheitelpunktes zwischen t1 und t2 setzt sie jedoch praktisch aus. In der Endphase des Fluges, d. h. nach dem Zeitpunkt t3 muß oftmals noch eine Verarbeitung von Signalen eines Sensors, z. B. eines Radar-Abstands­ sensors vorgenommen werden.Is the voltage of a projectile detonator generated by a wind turbine generator and is the projectile z. B. a mortar grenade, this has the trajectory illustrated in FIG. 1. The voltage generated by the wind turbine generator is high at the beginning and in the end phase; in the area of the apex between t 1 and t 2 , however, it practically fails. In the final phase of the flight, ie after time t 3 , processing of signals from a sensor, e.g. B. a radar distance sensor can be made.

Gemäß Fig. 2 erzeugt ein Windradgenerator 10 eine Spannung, die durch einen Gleichrichter 12 gleichgerichtet wird und zwischen dem Abschuß des Geschosses und t1 (Fig. 1) von 25 V auf 3 V abfällt und nach dem Aussetzen zwischen t1 und t2 wieder ansteigt. So beträgt die Spannung beispielsweise im Zeitpunkt t3 15 V. Die Wechsel­ spannung des Windradgenerators 10 wird einem Mikroprozessor 14 zugeführt; dieser mißt die Drehzahl durch eine Frequenzauswertung und nimmt auf eine die unterbrechungsfreie Spannungsversorgung gewährleistende Schaltungsanordnung 16 am Eingang 2 Einfluß. Die Schaltungsanordnung 16 versorgt mit einem Ausgang 3 den Mikroprozessor 14, mit einem Ausgang 4 eine empfindliche Analog-Signalverarbeitung 18 und sie stellt mit einem Ausgang 5 die Zündspannung für eine Zündstufe 20 zur Verfügung. Referring to FIG. 2 10 generates a wind turbine generator, a voltage, which is rectified by a rectifier 12 and between the projectile is fired, and t 1 (FIG. 1) drops from 25 V to 3 V and after exposure between t 1 and t 2 again increases. For example, the voltage at time t 3 is 15 V. The alternating voltage of the wind turbine generator 10 is fed to a microprocessor 14 ; the latter measures the rotational speed by means of a frequency evaluation and influences a circuit arrangement 16 at the input 2 which ensures the uninterruptible power supply. The circuit arrangement 16 supplies the microprocessor 14 with an output 3 , sensitive analog signal processing 18 with an output 4, and provides the ignition voltage for an ignition stage 20 with an output 5 .

Gemäß Fig. 3 ist die veränderliche gleichgerichtete Spannung von 3-25 V des Windradgenerators auf einen Schaltregler T1 geschaltet, der bis zum Zeitpunkt t1 einen nachgeschalteten Kondensator C zur Energiespeicherung stets auf 30 V auflädt. Die gespeicherte Energie im Kondensator C ist gemäß W = ½ × C × Uz2 proportional zum Quadrat der Spannung über dem Kondensator. Die Baugröße und der Preis des Kondensators ist jedoch nur dem Produkt C × U proportional, wobei U durch die Spannungsfestigkeit des Kondensators festgelegt ist. Dies bedeutet, daß bei gegebener beschränkter Baugröße kostengünstig Energie durch die Wahl einer möglichst hohen Kondensatorspannung zwischengespeichert werden kann. 30 V wurden wegen der leichten Verfügbarkeit von 35 V-Kondensatoren gewählt.Referring to FIG. 3, the variable rectified voltage of 3-25 V of the wind turbine generator is connected to a switching regulator T1 until time t 1 a downstream capacitor C for storing energy always charges to 30V. The stored energy in capacitor C is proportional to the square of the voltage across the capacitor according to W = ½ × C × Uz 2 . However, the size and price of the capacitor is only proportional to the product C × U, where U is determined by the dielectric strength of the capacitor. This means that for a given limited size, energy can be buffered inexpensively by choosing the highest possible capacitor voltage. 30 V was chosen because of the easy availability of 35 V capacitors.

Der dem Kondensator C nachgeschaltete Schaltregler T2 paßt die in dem Kondensator zwischengespeicherte Energie energetisch günstig an die Zündspannung Uz an. Diese kann beim Aussetzen der Spannung am Eingang 1 zwischen t1 und t2 bis ca. 4 V absinken. Der nachgeschaltete Linearregler T3 erzeugt sodann die notwendige Spannung am Ausgang 3, wobei dies ebenfalls mit hohem Wirkungsgrad wegen geringem Spannungsabfall zwischen Eingang und Ausgang von T3, mit hohem Stabilisierungsfaktor und mit geringer Störwelligkeit erfolgt. Am Ausgang 3 steht die Betriebsspannung Ub für die nachgeschaltete Elektronik, d. h. insbesondere für den Mikroprozessor an.The switching regulator T2 connected downstream of the capacitor C adapts the energy stored in the capacitor in an energetically favorable manner to the ignition voltage Uz. This can drop between t 1 and t 2 to approx. 4 V when the voltage at input 1 is interrupted. The downstream linear regulator T3 then generates the necessary voltage at output 3 , which is also done with high efficiency due to the low voltage drop between the input and output of T3, with a high stabilization factor and with low ripple. The output voltage Ub is at output 3 for the downstream electronics, ie in particular for the microprocessor.

Ein weiterer Linearregler T4 ist zwischen die veränderliche Eingangsspannung und einen Ausgang 4 geschaltet, der zu einer empfindlichen Signalverarbeitung führt. Beispielsweise liefert dieser Ausgang 4 eine Spannung Ur für einen Radar-Abstandssensor. Der Linearregler T4 und somit der Ausgang 4 werden nur zugeschaltet, wenn z. B. die Spannung am Eingang 1, nachdem sie zuvor ausgesetzt hatte, einen Wert von 15 V übersteigt. Gleichzeitig werden mit dem Freigabesignal am Eingang 2 für den Linearregler T4 zur Vermeidung von Störeinflüssen auf die empfindliche Signalverarbeitung die Schaltregler T1 und T2 abgeschaltet, indem ein Inverter I das Freigabesignal am Eingang 2 in ein entsprechendes Sperrsignal umwandelt.Another linear regulator T4 is connected between the variable input voltage and an output 4 , which leads to sensitive signal processing. For example, this output 4 supplies a voltage Ur for a radar distance sensor. The linear controller T4 and thus the output 4 are only switched on if, for. B. the voltage at input 1 , after having previously suspended, exceeds a value of 15 V. At the same time, with the enable signal at input 2 for linear controller T4, switching regulators T1 and T2 are switched off to avoid interference with sensitive signal processing by an inverter I converting the enable signal at input 2 into a corresponding blocking signal.

Die für die Zündung des Geschosses benötigte Spannung Uz wird in diesem Fall direkt über eine Diode D2 an den Kondensator C vom Eingang 1 angelegt. Die Versorgung der elektronischen Schaltung am Ausgang 3 erfolgt in diesem Fall über eine Diode D3, die die Eingangsspannung direkt an den Linearregler T3 anlegt. In this case, the voltage Uz required to ignite the projectile is applied directly to the capacitor C from input 1 via a diode D2. In this case, the electronic circuit at output 3 is supplied via a diode D3, which applies the input voltage directly to the linear regulator T3.

Weitere Dioden D1 und D4 sind in Reihe zwischen die beiden Schaltregler bzw. zwischen den Schaltregler und den Linearregler geschaltet und dienen der Entkopplung.Further diodes D1 and D4 are in series between the two switching regulators and between the switching regulator and the linear regulator and are used for decoupling.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zur Spannungsversorgung, insbesondere für einen elektronischen Zünder mit einer Reihenschaltung aus einem ersten Schaltregler und einem ersten Linearregler zur Vorgabe einer geregelten ersten Spannung aus einer veränderlichen Eingangsspannung, gekennzeichnet durch
  • a) einen zweiten Schaltregler (T1) zwischen der veränderlichen Eingangsspannung und der Reihenschaltung des ersten Schaltreglers (T2) und des ersten Linearreglers (T3);
  • b) einen zweiten Linearregler (T4) zur Vorgabe einer geregelten zweiten Spannung (Ur) aus der veränderlichen Eingangsspannung; und
  • c) eine die veränderliche Eingangsspannung überwachende Schaltung (14) zur Freigabe des zweiten Linearreglers (T4) in einem vorbestimmten Bereich der veränderlichen Spannung bei gleichzeitiger Sperrung der Funktion der beiden Schaltregler (T1, T2).
1. Circuit arrangement for voltage supply, in particular for an electronic detonator with a series circuit comprising a first switching regulator and a first linear regulator for specifying a regulated first voltage from a variable input voltage, characterized by
  • a) a second switching regulator (T1) between the variable input voltage and the series connection of the first switching regulator (T2) and the first linear regulator (T3);
  • b) a second linear regulator (T4) for specifying a regulated second voltage (Ur) from the variable input voltage; and
  • c) a circuit ( 14 ) monitoring the variable input voltage for releasing the second linear regulator (T4) in a predetermined range of the variable voltage with simultaneous blocking of the function of the two switching regulators (T1, T2).
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Schaltreglern (T1, T2) ein Kondensator (C) angeordnet ist, der zudem über eine parallel zu dem zweiten Schaltregler (T1) angeordnete erste Diode (D2) an die veränderliche Eingangsspannung angeschlossen ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that that a capacitor (C) is arranged between the two switching regulators (T1, T2), the one also via a first arranged parallel to the second switching regulator (T1) Diode (D2) is connected to the variable input voltage. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Diode (D3) parallel zu den beiden Schaltreglern (T1, T2) zwischen die veränderliche Eingangsspannung und den Eingang des ersten Linearreglers (T3) geschaltet ist.3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that that a second diode (D3) parallel to the two switching regulators (T1, T2) between the variable input voltage and the input of the first linear regulator (T3) is switched. 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderliche Eingangsspannung durch einen Windradgenerator (10) erzeugt wird, dessen Drehzahl durch einen Mikroprozessor überwacht wird, um in Abhängigkeit von der Drehzahl die Schaltregler (T1, T2) zu sperren und den zweiten Linearregler (14) freizugeben.4. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the variable input voltage is generated by a wind turbine generator ( 10 ), the speed of which is monitored by a microprocessor in order to block the switching regulator (T1, T2) as a function of the speed and to release the second linear regulator ( 14 ).
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