DE2305754A1 - Synchronisierte elektrische stromquelle - Google Patents

Description

"--- PATENTANWÄLTE

DR.-PHIL· G. NICKEL · DR.-ING. J. DORNER

8 MÜNCHEN IS

35 · Postfach hm München, den 3· April 1973 TEL..O8I.) 5557,9 Amtl.Aktenz.ί Ρ 23 05 754.7

Anwaltsaktenz.: 27 - Fat. 46

Raytheon Company, 141 Spring Street, Lexington, Massachusaette 02173, Vereinigte Staaten von Amerika

Synchronisierte elektrische Stromquelle

Die Erfindung betrifft eine Stromquelle zur Verwendung in Verbindung mit digitalen Systemen, beispielsweise Rechnern, peripheren Einrichtungen von Rechenanlagen, Wiedergabegeräten, bei welchen Symbole wiederholt auf dem Schirm einer Kathodenröhre innerhalb eines Rasters, einer Punktmatrix oder in anderer Anordnung dargestellt werden und allgemein in Verbindung mit Systemen, bei welchen ein hoher Wirkungsgrad und genaue Synchronisation erforderlich sind.

Mit der Entwicklung immer komplizierterer und raumsparender peripherer Einrichtungen für Rechenanlagen und Hilfseysteme wie Wiedergabeeinrichtungen, programmierbare Wiedergabegeräte und Steuereinrichtungen zur Programmierung und Abwicklung der logischen Funktionen zwischen einem zentralen Rechenwerk und Gruppen von Wiedergabeeinrichtungen sind die Anforderungen an •inen besseren Wirkungsgrad und genauere Synchronisation erhöht worden. Sie Verwendung integrierter Schaltungen in kompak-

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ken Baueinheiten läßt die Verlustwärme von herkömmlichen Stromquellen zu einem Problem werden, da immer größer werdende Leistungen in einem kleineren Volumen bereitgestellt werden müssen. Bekannte geregelte Seriendurchgangs-Stromquellen von etwa 30 ^ Wirkungsgrad bereiten bezüglich der Verlustwärme große Schwierigkeiten und Verluste bei gebräuchlichen schaltenden Regleruffiforaem entsprechend einem Wirkungsgrad von 60 f können in Anwendungefällen nicht zugelassen werden, in welchen die Stromquelle oder Stromversorgung innerhalb einer dichten Schaltungspackung arbeiten soll.

Bei Stromversorgungen bekannter Art, welche in Vielfach-Wiedergabesystemen eingesetzt wurden, ist der Anfall von Verlustwärme an den Schalt- und Umformerstufen so beträchtlich, daß der größte Teil des von dem System eingenommenen Raumes dazu verwendet werden muß, die Verlustwärme zu beherrschen. Zusätzlich ist die Arbeitsfrequenz der Schalt-Stromversorgung vieler bekannter Systeme nicht mit der systemeigenen Arbeitsfrequenz synchronisiert, so daß Übergangszustände und Oberwellen der Stromversorgung eine Störung, des Betriebes der Schaltung verursachen können. Bei mit einem Rechner zusammenarbeitenden Halbleiter-Speichereinrichtungen hat dies verheerende Folgen, da ein Ausbleiben der Leistungszufuhr zum Speicher einen Datenverlust verursacht*

Aufgäbe der Erfindung ist es daher, eine synchronisierte elektrische Stromquelle mit einer Schalteinrichtung zum taktweisen Schalten der einem Verbraucher zuzuführenden elektrischen Leistung bzw. mit solchen elektrischen Stromquellen arbeitende Systeme so auszubilden, daß eine genaue Synchronisierung gleichzeitig mit einer Verbesserung des Wirkungsgrades erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß, dadurch gelöst, daß eine Taktgebereinrichtung zum Ein- und Ausschalten der Schalteinrichtung mit vorbestimater Geschwindigkeit vorgesehen ist und daß an der Schalteinrichtung eine nur nach Durchführung des Ein- oder Ausschaltens herrschende Spannung aufrecht' erhalten wird.

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Weiterbildungen und Auegestaltungen dieses Schaltungsprinzips bilden im übrigen Gegenstand der anliegenden Ansprüche.

Erfindungsgemäß wird also eine synchronisierte und geregelte elektrische Stromquelle vorgeschlagen, welche in Verbindung mit Schal tungssy steinen, beispielsweise Vielfach-Wiedergabesystemen und Datenverarbeitungssystemen, verwendbar ist, wobei die Forderungen eines hohen Wirkungsgrades und einer präzisen Synchronisation erfüllt werden. Das angegebene Schaltungsprinzip kann in einem Gleiehstrom-Gleichstrom-Umformer hohen Wirkungsgrades verwendet werden, bei welchem ein einzelner Transistor die Ausgangsleistung an einen Verbraucher abgibt. Dieser die vorstehend genannte Schalteinrichtung bildende Transistor wird nur geschaltet, wenn die anliegende Spannung Null ist. Hierdurch wird eine Erwärmung weitgehend vermieden. Sine Leistung wird in Form einer asymmetrischen Welle bereitgestellt, so daß Leistung nur während der Einschaltzeit des Transistors übertragen wird, während die zur Zeit der Ausschaltung des Transistors erzeugte Energie an die Leistungsquelle zurückgegeben wird.

Zweckmäßigerweise ist eine Synchronisationsschaltung vorgesehen, welche die Anpassung der elektrischen Stromquelle an bestimmte Änderungen der äußeren Taktgeschwindigkeit ermöglicht, ohne daß die Synchronisation verloren geht. Gleichzeitig aber kann selbsttätig ein innerer Synchronismus mit bestimmter Taktgeschwindigkeit aufrecht erhalten werden, wenn die äußere Taktgeschwindigkeit oder Synchronisation eine Änderung .über gewisse Grenzen hinaus erleidet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungebeispielen unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Blockschaltbild eines Vielfach-Wiedergabesystems,

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Figur 2 eine .teils als Schaltplan land teils als Blockschaltbild gezeichnete Darstellung eines Gleichstrom.Gleichstrom-Umformers,

Figur 3 ein Blockschaltbild einer synchronisierten, geschalteten Stromquelle nach der Erfindung,

Figur 4 ein Stromkurvendiagramm bezüglich eines bestimmten Schaltungsteiles,

Figuren zusammenzusetzende Darstellungen, welche r* η einen genaueren Schaltplan der Stromquelle

nach Figur 3 zeigen und

Figur 8 eine Reihe von Kurven, welche die Zustände bestimmter Schaltungspunkte beschreiben.

In Figur 1 ist ein Datenübertragungssystem der Bauart gezeigt, bei welcher eine zentrale Datenverarbeitungseinheit 12 mit einer Anzahl örtlicher Recheneinriehtungen 14 und 16 Verbindunghat, die an getrennten Orten aufgestellt sind. Das Datenübertragungssystem ist allgemein mit 10 bezeichnet, Die zentrale Datenverarbeitungseinheit 12, welche von einem Vielzweckrechner gebildet ist, speichert Daten für den endgültigen Abruf und Befehle für die Durchführung der Datenverarbeitung durch eine Anzahl von kleineren Rechnern oder Mikro-Datenverarbeitungseinheiten, weiche, wie schon erwähnt^ mit 14 und 16 bezeichnet sind, doch können selbstverständlich mehr als nur zwei Mikro—Datenverarbeitungseinrichtungen vorgesehen sein. Die Daten fließen über gebräuchliche Hachriciitenübertragungskanäle 18, beispielsweise über TsXefonleitimgeng su den Mikro— Datenverarbeitungse^nrichtungen ©dar Kl@inr@clu&©m, welche entweder in verschiedenen Städten ©ä@r ea VerssSiXadaasa Orten innerhalb einer Stadt, beispielsweise für ©in fproßos Bankinstitut, aufgestellt sein können=, Jedar der iQ.©inreeiäa@r enthält sämtliche Daten, die von einer Aazahl voa Ausgaagsgeräten benötigt werden, die Sichtans@igag©rät@_s beispielsweise axt einer Kathodenstrahlröhre, sein kÖ2ua©:Bρ auf w©leh.©n ©ia Betrachter die dargestellten Daten segleidh. ©rkenaea Isasxa« Durch

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die Verwendung der Kleinrechner werden die Wiedergabeeinrichtungen programmierbar in dem Sinne, daß der Kleinrechner die
meisten Funktionen der zentralen Datenverarbeitungseinheit oder des zentralen Rechners übernimmt, wodurch die notwendige Zugangszeit für den Verkehr zwischen den einzelnen Wiodergabeeinrichtungen und dem zentralen Rechner verringert wird. Von dem Kleinrechner 14 werden Sichtanzeigegeräte 20 und 22 gesteuert und der Kleinrechner 16 steuert Sichtanzeigegeräte 24 und 26. Selbstverständlich kann eine beliebige Anzahl von Wiedergabegeräten oder Anzeigegeräten von jedem der Kleinrechner oder
Mikro-Datenverarbeitungseinrichtungen gesteuert werden, was nur von der zur Verfügung stehenden Speicherkapazität und von der Programmierung abhängig ist, so daß also die dargestellte Anzahl von Anzeigegeräten nur ein Beispiel ist.

Die Kleinrechner 14 und 16 und die Vaedergabegeräte 20, 22, und 26 benötigen synchronisierte Leistungsquellen der hier be-Bchriebenen Art mit hohem Wirkungsgrad, da sie eine außerordentlich große Zahl integrierter Schaltungen enthalten, die zu sehr kompakten Einheiten zusammengefügt sind, wobei eine ganz beträchtliche Menge von Daten gehandhabt werden muß. Die Speisung der Kleinrechner 14 und 16 erfolgt durch Stromquellen 28 bzw. 30, welche die benötigte, genau geregelte und synchronisierte Spannung liefern, während Stromquellen 32 und 34 jeweils die Gruppen von Wiedergabeeinrichtuiigen speisen, die den Kleinrechnern 14 und 16 jeweils zugeteilt sind, wobei die Stromquellen sämtliche Leistung für die Schaltungen in diesen Wiedergabeeinrichtungen bereitstellen mit Ausnahme der Hochspannung von etwa 7 kV, welche für die Anoaen der Kathodenstrahlröhren der Wiedergabeeinrichtungen benötigt wird* Diese Spannung kann entweder von einer äußeren Hochspannungsquelle bezogen werden oder die Spannung kann von den vorhandenen Stromquellen durch Vervielfachung einer der Ausgangsspannungen auf die benötigte Anodenspannung abgeleitet werden.

Schaltstromquellen mit einem Gegentaktumformer und vielfachen

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geregelten Ausgängen haben im allgemeinen ©inen Wirkungsgrad von etwa 60 $ abhängig von Faktoren wie Schwankungen der Singangsspannung, Art der zu erzeugenden Ausgangsspannungen und Eigenschaften der au speisenden Verbraucher.

In geregelten Zweitransistor-Schal^umformern kann etwa eine Hälfte der Gesamtverluste in dsm Sehalt—Regeltransistor und in dem Gegentaktumformer~Tra3isistor@a auftreten* wobei charakteristischerweise 20 f dies@r Hälft® der Gesamtverluste in dem Schalttransistor und die anderen 80 % der Hälfte der Gesamtverluste in den Gegentakt-üiiform©rtransi stören auftreten.

Die Schaltung von Transistoren geht mit beträchtlichen Leistungsverlusten und folglich unter Wärmeerzeugung vor sich, da be Ausschaltung des einen Transistors der andere Transistor sich im Einschalt zustand befindet „ wodurch eine Rechteekwelle erzeugt wird.- Ss tritt stets eins gewisse Speicherung ©twa zwischen einer und zwei Mikroeekunden auf, was der Speicherung von Ladung im Basis-Esaitter-Übergang der Transistoren entspricht. Nachdem zvm Zwecke der Leistungseinsparisag die Sclialttransistoren im Sättigungszustand betätigt werden aüss©2i_# zur Ausschaltung ©ine "beträchtliche Energie erforderlich₉ durch den eingeschalteten Transistor der volle Strom fließt _s während seine Spannimg nahezu maximal ist, wenn ©ia Transistor durch Einschaltung des endaren Transistors ausgeschaltet wird_a was auf der zuvor erwähnten Ladungsspeicherung ia <ä©a Transistoren -beruht ₉ so aaE Yarlustleistung und Verlustwstai© werden^ Dies© Verlust® werden erfindungsgemäß In das³ g©nd zu b©scte©ibenö©a Weise vermieden ₉ da für äi® G Glaiclistroia-iJiifonmuQg ©in Schalter mit einem Transistor amstal 1© eines -Sehalters mit swei Txsasistören verweadst wirdo Durch Einsstzen eiß©s einziges. Transistars wird ©rreicktp daB di© Einschaltung ®r£©lgt₉ während die Spannung, aa fraasistor Mull ist, was s.ueh bai der Ausschaltuog der Fall ist_P s© daß nachlässigbar© Wärmeverliast© auftr®t@a vsiä. ein b©Ö.@tttoad rer Wirkungsgrad arr©ich,t wird_P naciidsn quelle ia der

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In Figur 2 ist ein vereinfachtes Schaltbild eines Gleichstrom-Gleichstrom-Umformers nach der Erfindung gezeigt, welcher allgemein mit 100 bezeichnet ist. Sin Synchronisierungssignal wird in einem frei schwingenden Oszillator erzeugt, der einen monostabilen Multivibrator und einen Schmitt'sehen Triggerkreis„102 enthält. Das Synchronisierungssignal kann entweder von außen zugeführt sein oder intern erzeugt werden, worauf nachfolgend im Zusammenhang mit Figur 6 noch eingegangen werden wird. Pas Synchronisierungssignal hat charakteristischerweise eine Frequenz von etwa 15,6 kHz, wobei die Impulsstirn in der internen Betriebsweise durch den Ausgang des Schmitt'sehen Triggerkreises synchronisiert ist. Figur 8a zeigt den Ausgang des Multivibrators 102, welcher durch den Ausgang des Schmitt*sehen Triggerkreises, der in der Kurve nach Figur 3b wiedergegeben ist, synchronisiert wird. Die Wirkungsweise des Schmitt'sehen Triggerkreises wird im einzelnen anhand von Figur 6 erläutert.

Ein Impulsgenerator 104, welcher eine differenzierende Schaltung enthält, bewirkt eine Differentiation der Kurvenformen nach Figur 8a unter gleichzeitiger Abschneidung der positiven Teile der Differentiationskurve, so daß die Wellenform entsprechend Figur 8c erhalten wird. Nach Durchgang durch einen begrenzenden Verstärker, dessen Ausgang in Figur 8d gezeigt ist, wobei die Impulsbreite der Einschaltzeit des Umformers entspricht, gelangen die Impulse zu der Basis eines Transistors 106, welcher nur dann leitend ist, wenn die Basis gegenüber dem Emitter stärker positiv ist. Ist die Basis aber gegenüber dem Emitter stärker negativ, so fließt kein Strom zum Kollektor, der nun seinerseits positiv bleibt. Wird der Basis-Emitter-Übergang des Transistors 590 nach Figur 6 auf positives Potential gebracht, so wird der Transistor eingeschaltet, bis der negativ gehende Verlauf der Kurvenform nach Figur 8a über den Impulsgenerator übertragen wird, so daß sich am Kollektor des Transistors 106 gemäß Figur 2 oder des Transistors 520 nach Figur 6 die Spannungekurve entsprechend Figur 8c einstellt. Diese Spannung wird über die Wicklung 108 eines Transformators 109 an die Sekundärwicklung 110 dieses Transformators

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angekoppelt, welche den Basisstrom für den Umformertransistor 112 liefert. Die Spannung an der Wicklung 110 der Schaltung nach Figur 2 ist in Figur 8f aufgezeichnet und der entsprechende Basisstrom des Transistors 112 ist aus Figur 3s zu entnehmen.

Aufgrund der Bas is ansteuerung wird der Transistor 112 in Synchronismus mit der Impulsstirn der Impulsform nach Figur 8a eingeschaltet, während der Impulsrücken, welcher etwa 22 Mikrosekunden nachfolgt, der Ausschaltung entspricht. Wenn der Transistor 112 eingeschaltet wird, speichert die Wicklung 114 des Transformators 116 in bekannter Weise Energie, so daß bei Ausschaltung des Transistors 112 die gespeicherte Energie in der Primärinduktivität eine Hochspannung ergäbe, welche, wenn die nicht durch die Dioden 129 und 130 abgeschnitten würde, 1000 Volt übersteigen würde, wobei der Transformator, wenn die Dioden nicht vorhanden wären, mit einer Frequenz im Bereich von 100 kHz schwingen würde. Die Diode 118 leitet beim Zurückschwingen der Transformatorspannung und bewirkt bei normalen Belastungsbedingungen eine Kollektorspannung entsprechend der Kurvenform nach Figur 8h. Eine Dämpfung beim Zurückschwingen der Spannung erfolgt durch die Belastung und der von der Diode 118 zu führende Strom ist vernachlässigbar klein. Sie sekundärseitige G-leichrichterdiode 120 muß nur während der Einschaltzeit des Umformertransistors gleichrichten, wie man aus der Kurvenform nach Figur 8k ersieht ₉ welche die Ausgangsspannung an der Sekundärwicklung 122 darstellt. Eine Auagangsgleichspannung wird über einen Kondensator 124 an sin©n Verbraucher angekoppelt, während an dem Haupt-Leistungstransformator 116 eine imaginäre Kapazität liegt, welche gestrichelt als Kondensator 126 dargestellt ist. Aufgrund der Abschneidwirkung der Dioden 129, 130 und 118 tritt kein© Resonanz auf und der Transformator wird nicht im Sätiignuagsbereieh. betrieben, nachdem 9in entsprechender Luftspalt vorgesehen- Ist» Der Hochspannungsteil der Kurvenform ®iatspr©eiiea,a Figur 8h. wird auf etwa 550 Volt vermittels einer l©a@rdiode 130 abgeschnitten, welche' in Heihe mit der Diod® 129 und parallel mit einem

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Glättungskondenaator 134 an einer Sekundärwicklung liegt. Durch diesen Schaltung»teil ergibt sich ein Schaltungsrückweg für eine Hilfs-Hochapannungaquelle, was im Zusammenhang mit Figur 5 noch beschrieben wird. Pie Basis-Steuerspannung gemäß Figur 8i entspricht der Einschaltzeit des Transistors, was nachfolgend erläutert wird.

In Figur 3 ist allgemein mit 200 eine erfindungsgemäße geregelte Stromquelle mit einem einzigen Schalttransistor und mit Regelung durch Impulsbreite-Modulation gezeigt. Von einem Versorgungsnetz aus wird eine Spannung von 115 Volt oder 230 Volt einer Hetzgleichrichterschaltung 202 zugeführt, um den Wechselstrom in ungeregelten Gleichstrom umzuformen, wobei keine Netztransformatoren eingesetzt werden, so daß das Gesaratgewicht vermindert werden kann und auch die abgestrahlten Felder verringert werden, die bei Netztransformatoren auftreten. Der ungeregelte Gleichstromausgang der Netzgleichrichterschaltung wird einem mit Modulation der Impulsbreite arbeitenden Schaltregler 204 zugeführt, der den ungeregelten Gleichstrom mit βinner Wiederholungsfrequenz zerhackt, die durch die Synchronisation des Systems bestimmt ist. Die Breite der Impulse wird zur Verbesserung der Regelung durch Tastung der Verbraucher bestimmt. Der Schaltregler 204 wird durch ein Steuersignal ein- und ausgeschaltet, das -von der internen Synchronisation abgeleitet ist, um eine Rechteckwelle bereitzustellen, welche eine Amplitudenspitze entsprechend dem gleichgerichteten Gleichstrom aufweist, wovon man dann einen Gleichstrommittelwert erhält. Dieser Gleichstrommittelwert ändert sich entsprechend dem Einachalt- Aueschaltverhältnis des Schalters. Durch Veränderung der Impulsbreite wird also die Größe des Ausgangsgieiehetromes verändert.

Eine überspannungeschutzschaltung 206 schützt die Verbraucher gegen die Gefahr eines Kurzschlusses in dem den Schalt-Regeltranaistor enthaltenden Teil der Schaltung 204 durch Erzeugung eines Signalee, welches die Ansteuerung des Gleichstrom-Glelch-

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strom-Umformers 212 unterbricht«.

Eine Tastung des geregeltes. Gleiclistromauaganges des Sehaltreglers 204 wird an einen Basugs-Yerstärkerteil das Spannungsreglers und Impulstoreiten-ffiötolators 208 angekoppelt, wo eine Verstärkung unter Vergleich mit eimer Beaugsspaoming erfolgt , um eine ständig überwachte Gleielispsaaung bereitzustellen, der eine intern erzeugte Dreieckwell© überlagert wird« Die resultierende Kurve ist die die Impulsbreite modulierende Wellenform, welche den Schaltregler 204 "beaufschlagt und in Figur 81 wiedergegeben ist.

Bin neuartiger synchronisierter Oszillator 210 enthält einen Schmitt*sehen 3?riggerkrais_p ©inen monostabilen Multivibrator und eine SchaltverzögerwagseiBrichtung und ermöglicht fixe Synchronisation der gesamtem Ea.®rgie¥ersorguag» Soll, beispielsweise eine Gruppe von Wisdargabsgerätem gespeist werden,, so ist die Treiberfrequens für die Horizontalableakiaag das Tiiedergabegerätes charakteristisch©rw@ise 15»β kHs_p was ämr Saßeren Synchroni sations-Taktfrequsns entspricht. Wenn AbweicSamgan. von dieser Frequenz innerhalb einer Grease von annäheEmä. 9 % auftreten, so wird der sjncteonisierte Osaillator 210 weiterhin von dieser Taktfrequsag geführt. Frequenzänderung®^ laiche über diesem Prozentsatz liegen» macht der Oszillator 210 nicht ait und schwingt daaa frei. Die Synchronisation. ü®t S"fcroiaq.u©ll© geht daher nicht verlorea_s wann größar© V©räad®nmg@a €®γ ftuB@- ren Synchronisatioas-^alitfrequezis auftreten und ©im© g©aaue Synchronisation wird ©iiagehalteiip solasige die Ere-queiaglaäerys,·= gen der äußeren TaktfE'equ.ens. klein bleiben^ Bas y©e« Oszillator 210 abgeleitete Synchroaisationssignal wird des mit Impulsbjfeite-Modulation arbeitenö.©n Sekalt^sgl©? 204 sls Iapuilswi©[email protected] und d©is Gl©iehstr^>@m=©l©iehatr©E-Daf@ss©2^!> 212 als Schaltfrequenz zugefüiurto Dar fix® Schaltfr©qm©3ag bestliasiemd© Ausgang des Oszillators 210 wird toh dsr StümeraeMaltiMag 214 für den Gleichstrom-Gleichstrom-Umf©msr verstärkt w&& öann über Traasformatoreiiiriclitmigea an 'd@a Umformer 212 angekoppelt«

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Der Umformer 212 ist ein mit hohem Wirkungsgrad arbeitender, einen einzigen Schalter aufweisender Schalteruniformer, welcher aus der geregelten Gleichspannung vom Ausgang des Schaltreglers 204 eine zyklische Wellenform mit Synchronisationsfrequenz bildet, die mittels des Leistungstransformators 216 in eine Anzahl geregelter und isolierter Niederspannungen für die Verbraucher 218 bie 224 umgeformt wird. Eine Hochspannung wird von der Ansteuerung 214 des Gleichstrom-Gleiehstrom-Umformers vermittels einer Hochspannungs-Generatorschaltung 225 erhalten, welche die Ausgangsspannung der Ansteuerung des Umformers vor der Zuführung zu einer Spannungsverdopplungseinrichtung heraufsetzt, um eine Spannung von annähernd 17 kV zur Verwendung als Anodenspannung in den Wiedergabegeräten zu erhalten. Übergangszustände werden in den Wiedergabeeinrichtungen vermieden, da die genannte Spannung mit dem Rasterabtastungsrücklauf synchronisiert ist, wie man aus der Kurvenform nah Figur 8f ersieht. Aufgrund der hier vorgeschlagenen Ausbildung des Gleichstrom-Gleichstrom-Uraformers 212 wird sämtliche Ausgangsleistung während der 3inschaltzeit des Schalttransistors dieses Umformers abgeleitet. Eine etwa während der Ausschaltzeit existierende Spannung kann selbstverständlich ebenfalls verwendet werden und tatsächlich wird mit dieser Spannung eine Hilfsstromquelle 230 betrieben, welche den synchronisierten Oszillator 210 und die Ansteuerung 214 des Umformers 212 versorgt, wie sich im einzelnen aus den Figuren 5 bis 7 ergibt.

Ein Schutz gegen Überströme ist durch eine Überatromschutzschaltung 226 geschaffen, welcher ein Stromüberwachungssignal in Serie mit dem Gleichstrom-Gleichstrom-Umformertransistor 218 über ein« Taetungs- bzw. Überwachungsschaltung 226 zugeführt wird, welche auf die Ausgangsbelastung anspricht. Im Falle zu großer Stromaufnahme wird der Speisestrom von der Gleichrichterschaltung 202 zu dem Impulsbreiten-Modulator 208 und zu dem Gleichstrom-Gleichstrom-Umformer 212 augenblicklich unterbrochen. Hierdurch wird die Hilfsstromquelle 230 an die Gleichrichterschaltung 202 gelegt und eine Rückstellung folgt nach etwa fünf Sekunden.

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Anhand der Figuren 5 bis 7 wird nun ein Schaltplan der in Figur 3 als Blockschaltbild gezeigten, allgemein mit 300 bezeichneten elektrischen Stromquelle beschrieben, welche mit ihrem Verbraucher synchronisiert ist, wobei dieser Verbraucher beispielsweise ein Sichtanzeigegerät in Form eines Fernsehgerätes mit Rasterabtastung oder ein Kleinrechner für die am Ort erfolgende Programmierung von Gruppen von Wiedergabegeräten ist. Eine Wechselspannung von beispielsweise 60 Hz und 115 Volt oder 230 Volt wird der Netz-Gleichrichterschaltung 202 zugeleitet, deren Eingang allgemein mit 302 bezeichnet ist und welche in an sich bekannter Weise eine Brdungsklemme als dritten Anschluß für den Stecker aufweist. Induktivitäten 306 und 308 verhindern zusammen mit Kondensatoren 310, 312 und 314 das Eindringen oder das Abziehen von Hochfrequenzstörungen des Wiedergabegerätes über die Wechselstrom-Leistungszuführung. Wird der Schaltung am Eingang eine Wechselspannung von 230 Volt zugeführt, so befindet sich der Umschalter 3I8 in der in Figur 5 gezeigten Stellung und die Gleichrichter 320, 322, 324 und 326 arbeiten als Gleichrichter-Brückenschaltung zur Vollwellengleichrichtung, Jede Halbwelle des Eingangssignales lädt die Kondensatoren 328 und 330 auf. Wird die Schaltung in Verbindung mit einer Eingangswechselspannung von 115 Volt verwendet, so wird der Umsnalter 318 auf den Kontakt 332 umgelegt und die Gleichrichter 322 und 326 werden hierdurch aus der Schaltung herausgenommen, während die Dioden 320 und 324 als Vollwellen-Spannungsverdoppler arbeiten. An den Kondensatoren 329 und 330 liegt also bei einer Eingangswechselspannung von 115 Volt und von 230 Volt jeweils die gleiche Spannung an. Einen Überlastschutz bieten die Schmelzsicherungen 334 und 336 und Ableitungswege parallel zu den Kondensatoren 328 und 330 sind durch die Widerstände 338 und 340 geschaffen.

Die gleichgerichtete Spannung aus der Gleichrichterschaltung 202 wird in eine genau geregelte Gleichspannung vermittele des mit Impulsbreite-Modulation arbeitenden Schaltreglers 204 umgewandelt. Die vom Schaltregler durchgeführte Regelung legt das Arbeitsniveau für den gesamten Betrieb des Hauptumformers

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216 feat wind bestimmt daher das Niveau für sämtliche Ausgänge der Stromquelle.

Der Schaltregler 204 enthält einen Schalttransistor 342, welcher durch daa Modulationssignal eingeschaltet wird und damit eine Schaltung der vom Gleichrichter bezogenen Gleichspannung mit einer Wiederholungsfrequenz vornimmt, welche in der zu beschreibenden Weise der Synchronisation des Systems entspricht. Ist die Einschaltung erfolgt, so ist die Emitterspannung innerhalb Grenzen von etwa 0,3 Volt gleich der Kollektorspannung von annähernd 260 Volt Gleichspaming. Das Impulsbreiten-Modulationssignal, welches von dem Impulsbreiten-Modulator 203 bezogen wird, erfährt eine induktive Ankopplung über die Wicklung 344 des Transformators 346 zu dem Schalttransistor 342. Der Kondensator 348 lädt sich und entlädt sich für eine Zeitdauer entsprechend dem Ausgang an der Wicklung 344t wobei eine Schutzschaltung aus den Widerständen 350 und 352 eine Vorspannung an die Basis des Schalttransistors 342 liefert und eine aus den Dioden 354 und 356 gebildete Schutzschaltung einen weiteren Stromweg bildet.

Wenn der Transistor 342 eingeschaltet ist, wird in der Drossel 358 ein linear ansteigender Strom erzeugt, Wenn der Transistor 342 ausgeschaltet ist, so bewirkt die in der Drossel 358 gespeicherte Energie, daß die anliegende Spannung sich umzudrehen sucht. Ein negativer Gang der Ausgangswellenform der Drossel 358 wird jedoch durch eine freilaufende oder Rückschwing-Diode 360 verhindert, welche bei Abfall der Spannung auf Null ein weiteres Absinken der Spannung verhindert. Wenn wieder die EinscMtung erfolgt, nachdem eine Anzahl von Arbeitsspielen aufgetreten ist, so wird aus der Rechteckwelle eine mittlere Gleichspannung an dem Glättungs- und Speicherkondensator 362 erzeugt und eine mittlere Gleichspannung von beispielsweise etwa 140 Volt erscheint am Ausgang des Reglers. Eine Tastung dieser Mittelwert-Ausgangsspannung des Heglers wird mit einer Bezugsspannung verglichen, um eine Rege-

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lung der Ausgangs spannung mit Rückkopplung über den Impulsbreitenmodulator ^u erhalt©^ ±n&®m eine Regelung der Betätigung des Schalttransigstors 342 erfolgt. Eine zur Prüfung oder Tastung der Reglerausgangsspannung dienende Schaltung mit den Wiä©rstSnd@n 364 und 366 und einem ßlättungskondensator 363 bildet ©in© Zuleitung zu einem Filter 370, welcher einem Widerstand 372 und einen Kondensator 374 sowie einen Vorepa&mmgewiderstand 376 enthält, und weiter zu eines B@guge^@rstärk@r 378* welcher von einer integrierten Seiialteag der Bautype "Fairchild" uA 723" gebildet ist oder di© Form @in©s entsprechenden Bauteiles hat, welches im Inneren eine Zeser-Bezugsquelle aufweist. Der getastete ©<ä@r geprüfte Ausgang wird also in dem Verstärker 378 verstärkt und mit der internen Zener-Spannung von etwa T₅ 2 Volt verglichen» Der Ausgang des Bezugsverstärkers 378 wird über einen Widerstand 380 an den Eingang ein®© weiteren B@sagS¥erstärkers der Bautype ^HFairchild uA 723" oder entsprechender Bauart angekoppelt, welcher wieder im Iimeren ©ine Z©ner-B©zugsspannungequelle enthält und bei 382 angedeutet ist« Die Vorspannung und Überspannungsschutzeinrichtungen. für die Verstärker 378 und 582 werden durch BiodenscheXtungen 384 bzw. 386 sowie dureh Widerstände 388 und 390 geschaffen.

Dar Rechteckwellfa-Ausgang des s-jucferenisierteii Ossiilators 210 wird durch" ©iae lategratiönsüokaltung mit aem Kondensator 394 und des Widerstand 392 iß eine -Sägezahn— Spannungskurif® ieg©f©rato Di@s© Sägesahnkurv© wird über äem. -Kopplungskoaä.@nsat©r 396 angekoppelt und aa Seiial— tungspunkiä 398 d@EE ^©rs1iS2³k"fe©B, ßl©i©Ästr®mf ©Silers2.gHa.l vos» lusgeag äes B@sUjgsri?©rstärk©ri! 378 überlagert« Si® resultierende Kiss^eiaferB wird Kit; der z\Rj©it©a

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des Verstärkers 378 bestimmt wird, wird entweder ein Bchmälerer oder ein breiterer Impuls an den Schalttransistor 342 des Reglers geliefert.

Die Wirkungsweise der Impulsbreitenmodulation wird anhand on Figur 81 deutlich, in welcher die durchgezogene Linie dLe sägezahnförmige Spannungskurve bedeutet, deren Uleichstrommittelwert sich entsprechend dem Unterschied zwischen der Reglerausgangsspannung gegenüber der fiezugsspannung im Verstärker 378 ändert. Die gestrichelte Kurvenform zeigt, wie sich die Impulsbreite ändert, wenn das Bezugsniveau geändert wird.

Der zur Impulsbreiten-Modulation dienende Ausgang des Verstärkers 382 wird über einen Kopplungskondensator 400 und eine mittels eines Widerstandes 424 in Durchlaßrichtung vorgespannte Diode 410 an einen Verstärker angekoppelt, welcher einen Transistor 402 enthält, der seine Vorspannung über eine Widerstands-8chaltung 404» 406 und 408 erhält. Der verstärkte, zur Modulation dienende Ausgang des Transistors 402 gelangt durch Ankopplung über die Wicklung 412 des Transformators 346 zur Basis des Schalttransistors 342, wie oben bereits gesagt wurde. Die Transformatorwicklung 412 wird über eine Schaltung gespeist, welche einen Widerstand 422 und einen geerdeten Filterkondensator 416 enthält. Mittels einer Diode 420 wird eine Überstrom- oder Überspannungsabschaltung erreicht.

Der Widerstand 414 und der Kondensator 418 stellen eine durch Wechselstromankopplung angeschlossene Belastung für die Primärwicklung 412 dar.

Für die Ausgänge der Stromquelle ist als Schutz gegen einen möglichen Kurzschluß des Schalttransistors 342 eine Überspannungsschutzschaltung 206 vorgesehen. Würde der Schalttransistor 342 kurzgeschlossen, ohne daß eine derartige Schutzvorrichtung vorgesehen wäre, so würde anstelle der Spannung von etwa 140 Volt die volle Spannung von 260 Volt an den Leistungstransforma-

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tor 216 gelegt. Die Überspannungsschutzschaltung 206 enthält zwei Bezugsspannungs-Zenerdioden 426 und 428, welche über einen Widerstand 430 miteinander verbunden sind, so daß eine positive Spannung zur Auslösung einer Schaltung im synchronisierten Oszillator bereitgestellt wird, wenn der Ausgang des Schaltumformers eine Spannung von etwa 160 Volt erreicht. Diese Schaltung enthält einen Schmitt* sehen Triggerkreis, wie nachfolgend beschrieben wird. Die Kollektorspannungen der Transistoren 402 und 520 werden dann augenblicklich über den Transistor 522 und die Dioden 604 bzw. 420 nach Erde hin abgeleitet.

Es soll nun der Gleichstrom-Gleichstrom-Umformer 212 näher beschrieben werden. Diese mit hohem Wirkungsgrad arbeitende Umformerschaltung verwendet nur einen einzigen Transistor 440, dessen Schaltgeschwindigkeit von dem synchronisierten Oszillator über eine Treiberschaltung vermittels einer Wicklung 442 eines Transformators 444 mit der Geschwindigkeit synchronisiert wird, welche der Impulswiederholungsfrequenz des Regler-Schalttransistors 342 entspricht und etwa 15,6 kHz beträgt. Der Transistor 440 wird über die Widerstände 450 und 452 sowie den Kondensator 450 so angesteuert, daß der seiner Basis zugeführte Synchronisationsimpuls, den Transistor einschaltet, wenn die Spannung zwischen Kollektor und Emitter Null ist und in ähnlicher Weise erfolgt auch die Ausschaltung des Transistors bei der Spannung Null zwischen Kollektor und Emitter, so daß die Verluste aufgrund einer Erwärmung im Gleichstrom-Gleichstrom-Umformer ausgeschaltet werden. Die Diode 462 stellt einen Kurzschluß für die Energie dar, welche während der zweiten Hälfte des Abschaltzyklus in der Primärwicklung 460 gespeichert 1st.

Wird die Basis des Transistors 440 gegenüber der Emitterspannung aufgrund der an der Wicklung 442 auftretenden, in Figur 8f gezeigten Steuerspannungskurve negativ, wobei die an der Basis des Transistors 440 anliegende Spannung in Figur Ql gezeigt ist, so bewirkt die in der Primärwicklung 460 des Lei-

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stungstransformators 216 gespeicherte Energie, daß die Spannung am Kollektor» welche in Figur 8h aufgetragen ist, gegenüber den Speisespannungen positiv wird. Die Amplitude der rückschwingenden Spannung an Kollektor wird bei der Leistungszuführung su der Hilfsstromquelle durch die Dioden 542 und 544 auf etwa 550 Volt beschränkt, da anderenfalls die zurückschwingende Spannung am Kollektor die zulässige Spannungsgrense des Transistors 440 übersteigen könnte.

Während die genannte positive Spannung an der Primärwicklung des Leistungetransformators anliegt, baut sich der in Figur Bj wiedergegebene Magnetisierungsstrom des Transformators in entgegengesetster Richtung bis auf einen Wert auf, der in der Primärwicklung des Transformators während der Einschaltfieit des Transistors fließt. Wenn der Magnetisierungsstrom und der su der Hilfsstromquelle geführte Strom den Stromwert zur Ausschaltzeit erreichen, so fällt die Spannung an der Primärwicklung ab, bis sie durch die Diode 463 festgehalten wird. Die Spannung am Transistor 440 ist dann Null und die Basisspannung des Transistors bewirkt eine Einschaltung aufgrund der Wellenform 8j» welche in geeigneter Weise verzögert wird, so daß die Einschaltung durchgeführt wird, nachdem die Kollektorspannung auf Hull abgefallen ist. Die Verbraucher sind an die Sekundärwicklungen des Transformators über Dioden und Filterkondensatoren angeschlossen, welche nur während der Einschaltzeit des Transistors 440 leiten, wie man aus Figur 8k erkennt.

Diese wirkungsvolle Arbeitsweise der Schaltung beruht auf der Verwendung der asymmetrischen Kurvenform gemäß Figur 4» welche die Ausgangsspannung am Kollektor des Transistors 440 darstellt und zur Erläuterung der Zeitbeziehungen auch in Figur 8h gezeigt ist. Man ersieht aus der Kurvenform, daß erfindungsgemäB dsr Transistor 440 während d»r längsten Zeit, nämlich über 65 f>, eingeschaltet ist, so daß sich die unsymmetrischen Eigenschaften des Ausganges ergeben. Sämtliche Ausgangsleistung wird während der Einschaltzeit übertragen, wie durch die

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in der Kurve schraffiert dargestellten Bereiche gezeigt ist« Es ist bekannt, daß in einer Induktivität_a beispielsweise der Wicklung 460 des Leistungstransformators 216, während einer verhältnismäßig langen Zeitdauer Energie gespeichert werden kann und dann beim Abschalten während einer verhältnismäßig kurzen Zeit hohe Spannungsspitzen erhalten werden. Dies ist das Rücklauf prinzip, wie es in Fernsehsystemen verwendet wird, um dl· hohe Spannung von beispielsweise bis zu 25 kV für die Bildröhre zu erzeugen» Die Flächen unterhalb der Hochspannungsspitze und unter dem Impuls der eingeschalteten Niederspannung sind mit Bezug auf die Speisespannung gleich, so daß die Unsymmetrie der Kurve umso größer wird, je kürzer die Ausschaltzeit des Transistors ist. In bekannten Rücklaufschaltungen wird der Teil geringer Spannung der Kurve, nämlich die umgeformten 140 Volt, welche in Fernaehsystemen die Ablenkspulenspannung ist, nur zum Aufbau der Energie in der Induktivität verwendet, wobei während dieser Zeit keine Leistung auf irgend eine Sekundärwicklung übertragen wird. Erfindungsgemäß wurde herausgefunden, daß bei der Anwendung auf Leistungsumformer dieser andere Teil der Hochspannungskurve, welcher der !inschal tzeit entspricht, die Möglichkeit einer Leistungsübertragung mit größerem Wirkungsgrad bietet, als dies bei Umformern mit zwei Transistoren möglich ist, da während der tatsächlichen Schaltzeit vom Einschaltzustand zum Ausschaltzustand und umgekehrt keine Spannung an dem Transistor anliegt. Natürlich können gegebenenfalls die Hochspannungsspitzen auch bei dem vorliegenden System Verwendung finden» Die Leistungsübertragung des geregelten Gleichstromes allein ergibt jedoch, einen größeren Wirkungsgrad als dies bei bekannten Stromquellen der Fall ist und während des normalen Betriebes werden die Hochspannungsspitzen nur zur Speisung einer Hilfsstromquelle verwendet.

Dem Transistor 440 ist außerdem noch eine Schutzschaltung zugeordnet, welche von einer Diode 462 und einer Schaltuisg 448 gebildet ist, welche einen Widerstand454 und einen Kondensator 458 enthält. Diese Schaltung hindert Überspannungen am Auf tr e-

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ten an dem Transistor 440 im Falle möglicher Schaltungefehler.

In Figur 6 sind der synchronisierte Oszillator und die Ansteuerungsschaltung für den Gleichstrom-Gleichstrom-Umformer der erfindungsgemäßen Stromquelle dargestellt. Der synchronisierte Oszillator 210 erhält über eine Klemme 466 ein äußeres Synchronisationssignal von dem Taktgeber des Wiedergabegerätes oder des Kleinrechners mit einer Wiederholungegeschwindigkeit, weiche normalerweise außerhalb des hörbaren Bereiches liegt und beispielsweise etwa 15,6 kHz oder darüber beträgt. Die Schaltung ist so ausgebildet, daß sie eich an die äußere Synchronisation anhängt, jedoch dann, wenn die äußere Synchronisation verloren geht, frei weiterschwingt, so daß die ordnungsgemäße Wirkungsweise des Oszillators sichergestellt ist, gleichgültig, ob die äußere Synchronisation vorhanden ist oder verloren geht. Charakteristischerweise werden Veränderungen der Frequenz in Grenzen von beispieleweise 5 % durch automatische Nachregeleinrichtungen für die interne Taktgeschwindigkeit mitgemacht, während größere Veränderungen, ( über 5 $) unberücksichtigt bleiben. Das äußere Taktsignal wird mittels eines Transformators 469 über einen Koppelkondensator 468 einem zwei Eingänge aufweisenden Torschaltglied 470 zugeführt, welches von einer integrierten Schaltung der Bauart "Texas Instrumente 7400" gebildet sein kann. Der Teil des synchronisierten Oszillators. 210 mit dem frei schwingenden oder selbst schwingenden Multivibrator enthält einen monostabilen Multivibrator 472, beispielsweise in Form einer integrierten Schaltung der Bauart "Texas Instruments 74121" oder einer ähnlichen Schaltung und einen Schmitt*sehen Triggerkreis, welcher von einem Schmitt'sehen Triggerkreis der dualen Schmitt*sehen Triggerschaltung 476 gebildet wird und durch eine integrierte Schaltung der Bauart Texas Instruments 7413 oder eine entsprechende Schaltung verwirklicht werden kann.

Um sicherzustellen, daß der frei schwingende Oszillator stets anschwingt, arbeitet der Schmitt*sehe Trigjerkreis mit einer

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niedrigen Frequenz von etwa 1 kHz. Die aus dem Multivibrator und dem Schmitt'sehen Triggerkreis gebildete Schaltungsschleife ist über integrierte Schaltungen 478 und 491» welche den liderstand 482 und den Kondensator 484 bzw. den Widerstand und den Kondensator 492 enthalten, zusammengekoppelt, wobei jeweils abwechselnd Verzögerungen eingeführt werden, um eine Regenerierung des monostabilen Multivibrators 472 zu ermöglichen. Die Unterschiede der Verzögerungszeiten ergeben gleichsam ein zeitliches Fenster, während welchem ein äußerer Synchronisationsimpuls erwartet und angenommen wird.

Anhand der Figuren 8a und 8b sei die Wirkungsweise des monostabilen Multivibrators 472 und des Schmitt*sehen Trigprkreises 478 erläutert. Der Multivibrator 472 kann durch einen äußeren Synchronisationsimpuls ausgelöst werden, welcher zwischen den Zeiten t· und t, auftritt oder die Auslösung kann zu der Zeit t, durch den Schmitt·sehen Triggerkreis erfolgen. Durch t. ist die minimale Rückstellzeit festgelegt, mit welcher äußere Impulse den monostabilen Multivibrator auszulösen vermögen, während durch U^ die Maximalzeit gegeben Ist, mit welcher äußere Synchronisationsimpulse eine Ausläsung des Multivibrators bewirken können. Mit tp ist die Zeit des Auftretens eines von außen zugeführten Impulses bezeichnet, welcher eine Auslösung des Multivibrators bewirken kann oder tg bezeichnet die Zeit innerhalb des Fensters, welches durch die Zeiten t_i und t-, gegeben ißt. Beispielsweise beträgt die Zeit zwischen den Zeitpunkten t_Q und t- etwa 8 MikroSekunden, die Zeit zwischen t· und t-, beträgt ebenfalls 8 Mikrosekunden und die Zeit zwischen den Zeitpunkten t^ und tp kann 4 Mikrosekunden betragen. Die gesamte Schwingungsperiode hat beispielsweise eine Länge von 64 Mikrosekunden, welche sich auf 68 Mikrosekunden erhöht, wenn der Auslöseimpuls wegbleibt. Tritt innerhalb der Zeit zwischen den Punkten t^ und t, der äußere Synchronisationsimpuls auf, so wird der Multivibrator unmittelbar zu der Zeit t₂ ausgelöst. Bleibt jedoch die äußere Synchronisation dadurch aus, daß die Zeit größer als die durch das sogenannte Fenster vorgegebene Zeit ist und beispielsweise eine

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Abweichung von 10 $ besitzt, so daß der Synchronisationeimpulβ außerhalb des durch die Zeit t-> vorgegebenen Fensters auftritt, so wird zu der Zeit t, von dem Schmitt'sehen Triggerkreis 476 ein Impuls erzeugt, der nun den monostabilen Multivibrator auslöst, um die Schwingungen aufrecht zu erhalten.

Ist der Multivibrator 472 einmal ausgelöst, so gibt er einen verzögerten Impuls Über die Torschaltung 470 ab, wobei die Größe der Verzögerung durch die von dem Kondensator 492 und dem Widerstand 494 gebildete Integrationsschaltung bestimmt wird. Der Ausgang der Integrationsschaltung führt über die Torschaltung 470 eine Verzögerung ein, welche eine Regenerierung des Multivibrators 472 für die Bückstellung ermöglicht, bevor eine neuerliche Auslösung erfolgt, da die Schaltung einen maximalen nutzbaren Betriebszyklus von etwa 90 % besitzt. Der monostabile Multivibrator 472 wird durch eine Widarβtandsschaltung aus den Widerständen 498 und 500 vorgespannt, wobei die Breite der Ausgangsimpulse durch den Wert der Widerstandsschaltung und des Kondensators 502 bestimmt ist. Die Schaltung arbeitet als digitaler Frequenzfilter, da der Oszillatorausgang nur innerhalb des kleinen Bereiches von Änderungen der Synchronisationsfrequenz entsprechende Schwankungen mitmacht. Tritt kein Synchronisationsimpuls innerhalb der durch das erwähnte zeitliche Fenster vorgegebenen Zeitdauer auf, so wird der Schmitt'sehe Triggerkreis 476 nach einer Verzögerungszeit ausgelöst, die durch die Integrationsschaltung mit dem Widerstand 490 und dem Kondensator 484 vorgegeben ist. Der Ausgang der Schmitt*sehen Triggerschaltung bewirkt dann seinerseits die Auslösung des monostabilen Multivibrators 472.

Wenn durch den in Reihe mit dem Gleichatrom-Gleichstrom-Umformertransistor 440 liegenden Widerstand 464 ein zu großer Strom fließt, so bewirkt dieser Stromfluß eine Erhöhung der am Widerstand 464 auftretenden Spannung, welche auf der Leitung 518 auftritt und den monostabilen Multivibrator 474 auslöst, so daß augenblicklich die Ansteuerung der Transistoren 402 und

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520 unterbrochen wird, wodurch wiederum die Ansteuerung der Transistoren 342 und 440 beendet wlrd₈ was durch. Ausschalten dee VeretärkertransiBtors 584 geschieht. Im Falle des Auftretens einer Überspannung ist Sie Zeuerdiode 426 leitend und bewirkt eine Einschaltung des aaäeren Schmitt¹sehen Triggerkreises der dualen Schmitt*sehen !Trigger-schaltung 476, wodurch eine augenblickliche Unterbrechung der Speisung der Transistoren 342 und 440 erfolgt. Tritt dieser Zustand auf, so wird die Hilfsstromquelle 230 in Betrieb gesetzt, um weiterhin Leistung zu dem Rest der Schaltung zuführen zu können, welche bisher unmittelbar zugeführt worden war. Die Widerstände 496, 524 und 526 sind sogenannte Pull-up-WMerstände, welche dem Multivibrator 472 bzw. der Torschaltung 470 zugeordnet sind.

Die Rückstellzeit des monostabilen Multivibrators 474 beträgt etwa 5 Sekunden, wobei diese Zeit durch die Schaltungswarte des Kondensators 512 und des Widerstandes 506 bestimmt ist. Nach Ablauf dieser Rückstellzeit wird ein Versuch gemacht,, die Stromquelle wieder einzuschalten. Wenn weiterhin ein Zustand übergroßer Ströme herrscht, so wird die Stromversorgung wieder abgeschaltet und die Rückschaltung beginnt von Neuem. Die Zener diode 514, der Kondensator 516 und der Widerstand 508 bilden eine geregelte 5-Volt-Stromversorgung für den Multivibrator 474.

Die Hilfsstromquelle 230, welche aus der Netz-Gleichrichterschaltung gespeist wird, setzt den synchronisierten Oszillator 210 und den Impulsbreiten-Modulator 208 in Betrieb, bevor der schaltende Regler und die Ausgangsstromkreise arbeiten. Ist die Stromquelle einmal eingeschaltet, so bezieht die Hilfsstromquelle ihre Leistung von einem ausgabeseitigen Verbraucheranschluß anstelle von der Netz-Gleichrichterschaltung» um den Wirkungsgrad zu verbessern.

Die Hilfsstromquelle 230 ist eine Widerstandsschaltung, welcher über eine Leitung 530 von einem normalerweise geahlosse-..

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ηβη Schalter 532 her eine Anlaufgleichspannung zugeführt wird, wobei der Schalter 532 Verbindung zu der Haupt-Gleichstromspeiseleitung hat. Biese Anlaufgleichspannung wird durch eine Widerstandaschaltung mit den Widerständen 534» 536 und 538 aufgeteilt» so daß an Zenerdioden 540, 542 und 544 Spannungen von 5 Volt bzw. 25 Volt bzw. 100 Volt erzeugt werden, wobei die Ausgangsspannungen von den Zenerdioden durch Filterkondensatoren 546 baw. 548 bzw. 550 gefiltert werden, welche sämtlich nach Erde oder Masse rückverbunden sind. Die Leitungen 552 und 554 liefern über die Dioden 562 und 564 einen 100-Volt-Ausgang für die Speiseschaltungen. Eine Leitung 556 liefert über die Diode 566 und einen Widerstand 570 eine Spannung von 37 Volt, um die 25-Volt-Zenerdiode zu versorgen und eine Leitung 558 liefert über die Diode 568 und den Widerstand 572 eine Ausgangsspannung von 11 Volt an die 5-Volt-Zenerdiode.

Die Gleichstrom-Gleichstrom-Umformerspeiseschaltung 214 liefert das Synchronisationseignal über den Kondensator 443 an den Gleichstrom-Gleichstrom-Umformer. Das Synchronisationssignal wird von dem monostabilen Multivibrator 472 über einen Widerstand 598 an einen Verstärker 590 angekoppelt, welcher mittels eines Widerstandes 600 vorgespannt ist. Bin Leistungsverstärker 520, welcher über den Kopplungskondensator 592 angeschlossen und durch die Widerstände 594 und 596 mit Vorspannungen versorgt ist, speist eine Wicklung 602 des Transformators 444 im Synchronisationstakt. Die Spannungszuführung erfolgt über den Widerstand 606 unter Verwendung eines Entkopplungskondensators 610 und eine Dämpfung der Transformatorwicklung 602 ist in Form des Widerstandes 608 und des Kondensators vorgesehen.

Im Falle einer Überspannung oder eines Überstromes wird an der Basis des Transistors 572 durch die Widerstände 580 und 584 eine positive Spannung erzeugt. Der Kollektor des Transistors 572 steht mit den Kollektoranschlüssen der Transistoren 402 bzw. 520 der Ansteuerung für den Impulsbreiten-Modulator bzw.

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der Speiseschaltung für den Gleichstrom-Gleichstrom-Umformer über die Dioden 420 bzw« 604 in Verbindung.

In Figur 7 ist schließlich der Ausgangsteil der erfindungsgemäßen Stromquelle dargestellt. Die verschiedenen Ausgangsspannungen, welche zur Betätigung der angeschlossenen Wiedergabegeräte erforderlich sind, werden von Wicklungsabschnitten 700, 702, 704, 705, 706, 708, 710, 712, 714 und 716 der Sekundärwicklung des Leistungstransformators 216 erzeugt, wobei die Wicklungsabschnitte beispielsweise Ausgangs spannungen von + 35 Volt, - 35 Volt, 12 Volt, 5 Volt, - 12 Volt, 100 Volt sowie interne Versorgungsspannungen von 37 Volt und 11 Volt Gleichstrom erzeugen helfen. Gebräuchliche, rasch shaltende Gleichrichterdioden 720 bis 730 und zugehörige Filterkondensatoren ,732 bis 742 ermöglichen die Abgabe gleichgerichteter gefilterter Gleichspannungsausgänge an den Klemmen 744 bis 754« Wie zuvor schon erwähnt, müssen die Dioden 720 bis 730 nur während der Einschaltzeit des Transistors 440 des Gleichstrom-Gleichstrom-Umformers ihrerseits gleichrichten. Die Ausgangsanschlüsse der Wicklungen 708, 710, 712 und 714 bieten Spannungen von 100 Volt, 37 Volt und 11 Volt als Bezugsspannungen für die Hilfsstromquelle über die Leitungen 760, 762, 764 und 766 dar. Eine zusätzliche Wicklung 718 des Ausgangstransformatörs 444 der Speiseschaltung für den Gleichstrom-Gleichstrom-Umformer kann Speiseimpulse für eine äu&ere Schaltung, beispielsweise für die Horizontalablenkungs-Treiberschaltung der Wiedergabegeräte an den Klemmen 768 und 770 abgeben. Eine Hochspannung von etwa 17 kV kann von dieser Wicklung abgeleitet werden, indem die Sekundärspannung über einen weiteren Transformator verstärkt bzw. hochtransformiert und ein Spannungsverdopplar vorgesehen wird, um eine synchronisierte Anodenspannung für eine Kathodenstrahlröhre oder eine Bildröhre zu erhalten.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Synchronisierte elektrische Stromquelle ait einer Schalteinrichtung zum taktweisen Schalten der eine» Verbraucher zuzuführenden elektrischen Leistung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Taktgebereinrichtung (102, 104, 106 bzw. 210, 214) zum Ein- und Ausschalten der Schalteinrichtung (112 bzw. 212) mit vorbestiamter Geschwindigkeit vorgesehen ist und daß an der Schalteinrichtung eine nur nach Durchführung des Ein- oder Ausahaltens herrschende Spannung aufrecht erhalten wird.

   2. Stromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung einen Transistor (112 bzw. 440) enthält.

   3* Stromquelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Leistung vom Tranaistor (112 bzw. 440) nur während dessen Ein-Rchaltzeit abgegeben wird.

   4. Stromquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltzeit der Schalteinrichtung bzw. des Transistors (112 bzw. 440) bedeutend größer ist als seine Ausehaltzeit, derart, daß die zu schaltende Spannung die Form einer asymmetrischen Kurve mit hohen Spannungsspitzen während der Ausschaltzeit und einer niedrigen Spannung während der Einschaltzeit hat.

   5. Stromquelle nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die zu schaltende Leistung eine Gleichetromleistung ist.

   6. Stromquelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Gleichrichtermittel (120 bzw. 720 bis 730) zur Gleichrichtung der asymmetrischen Kurvenform nur während der Einschaltzeit des Transistors (112 bzw. 440) vorgesehen sind.

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   7. Verwendung einer Stromquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem Gleichstrom-Gleiehstrora-Umformer, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalteinrichtung (112 bzw. 212, 440) ein elektrischer Gleichstrom zuführbar (204, 342) ist, welcher durch das Sin- und Ausschalten der Schalteinrichtung in eine asymmetrische Spannungskurve umformbar ist, welche an einen Transformator (116 bzw. 216) anlegbar ist.

   8. Gleichstrom-Gleichstrom-Umformer nach Anspruch 7_t gekennzeichnet durch Einrichtungen (118 bzw. 462) zum Abschneiden der hohen Spannungsspitzen unterhalb eines vorbestimmten Wertes.

   9. Synchronisierte elektrische Stromquelle insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit Regelung durch Impulsbreiten-Modulation, gekennzeichnet durch einen schaltenden Hegler (204» 342) zur Schaltung einer gleichgerichteten Wechselspannung (202) mit vorbestimmter Geschwindigkeit, ferner durch einen synchronisierten Oszillator (210) zur Ableitung eines Synchronisationstaktes von einer äußeren Synchronisationssignalquell® derart, daß sich der abgeleitete Synchronisationstakt innerhalb bestimmter Grenzen (t-j, t,) ändern kann, wobei ein interner Synchronisationstakt erzeugt wird, wann der abgeleitete Synchronisationstakt der Synchronisationssignalquelle die genannten Grenzen überschreitet, ferner durch Umformermittel (212) zur Umformung des Regler ausganges in eine unsymmetrische Spannungskurve, welche mittels eines Transformators (216) an einen Verbraucher ankoppelbar ist.

   10. Stromquelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfrequenz des mit Impulsbreiten-Modulation arbeitenden, schaltenden Reglers (204 t 342) mit dem abgeleiteten Synchronisationstakt der äußeren Synchronisationsquelle übereinstimmt.

   11. Stromquelle nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulswiederholungsfrequenz der erwähnten aaymme-

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   trisehen Kurve mit dem von der äußeren Synchronisationseignalquelle abgeleiteten Synchronisationstakt Übereinstimmt.

   12. Synchronisationseinrichtung insbesondere für eine synchro nisierte elektrische Stromquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 9 bis 11, gekennzeichnet durch Taktgebereinrichtungen (472), welche abhängig von einem äußeren Synchronisationstakt (466) auslösbar sind sowie durch Auslösemittel (476) zur Betätigung der Taktgebereinrichtungan beim Ausbleiben des äuße ren Synchronisationstaktes innerhalb bestimmter Zeitgrenzen

   13. Synchronisationseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktgebereinrichtungen (472) von einem monostabilen Multivibrator mit bestimmter Rückstellzeit gebildet sind.

   14. Synchronisationseinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösemittel (476) einen Impuls zur neuerlichen Auslösung des monostabilen Multivibrators (472) zu einer bestimmten Zeit nach der Rückstellung des Multivibrators erzeugen, so daß die neuerliche Auslösung des Multivibrators durch den Synchronisationstakt der äußeren Synchroni sationssignalquelle (466) nur während einer bestimmten Zeitdauer «wischen der vorbestimmten Rückstellzeit und der genannten Zeit nach dem Rückstellzeitpunkt geschehen kann.

   15. Synchronisationseinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösemittel von einem Schmitt'sehen Triggerkreis (476) gebildet sind.

   16. Synchronisierte elektrische Stromquelle, insbesondere nach ein·» der Ansprüche 1 bis 6 oder 9 bis 11, gekennzeichnet durch einen Gleichrichter (202, 320 bis 326) zur Umwandlung einer Eingangswechselspannung in eine erste Gleichspannung, ferner durch einen Umformer (212) zur Umwandlung der ersten Gleich-

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   spannung in mindestens eine zweite Gleichspannung, weiter durch Einrichtungen zur Erzeugung einer dritten, gegenüber der ersten und der zweiten Gleichspannung bedeutend höheren Gleichspannung (444, 718, 768, 770), fernerhin durch Synchronisationseinrichtungen (210) zur Synchronisation der genannten Flaichspannnngen untereinander und mit einer äußeren Synchronisationssignalquelle sowie durch Mittel (210, 472, 476) zur Aufrechterhaltung der Synchronisation zwischen den genannten Gleichspannungen bei Abweichung des äußeren Synchronisationstaktes von bestimmten Grenzwerten,

   17» Stromquelle nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gleichspannung eine geregelte (342) Gleichspannung ist, daß die zweite Gleichspannung eine gleichgerichtete (720 bis 730) Umformerausgangsspannung ist und daß die dritte Gleichspannung eine von der Synchronisationseinrichtung ζ210) abgeleitete (210, 214, 212, 444) Hochspannung zur Verwendung als Anodenspannung für eine Kathodenstrahlröhre ist.

   18. Verwendung einer Stromquelle bzw. eines Gleichstrom-Gleichstrom-Umformers bzw. einer Synchronisationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 in einer Datenverarbeitungseinrichtung, gekennzeichnet durch zentrale Datenspeichermittel (12), ferner durch eine Anzahl mit diesen gekoppelter, örtlicher Datenspeichereinrichtungen (14, 16), mit welchen jeweils mehrere Datenauswerteinrichtungen (20, 22, 24, 26) zum Abruf der in den örtlichen Datenspeichermittel enthaltenen Daten ohne Zugriff zu den zentralen Datenspeichermitteln verbunden sind sowie durch synchronisierte elektrische Stromquellen (23, 30, 32, 34) zur Speisung der örtlichen Datenspeichermittel und der Auewerteinrichtungen in einem Synchronisationstakt entsprechend der Synchronisation der Auswerteinrichtungen·

   19, Datenverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteinrichtungen Wiedergabegeräte

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   (20, 22, 24, 26) enthalten, in welchen die Baten auf den Bildschirm einer Bildröhr· entsprechend eines Abtaatraeter darstellbar sind.

   20. Datenverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronisationstakt der Auswerteinrichtungen bzw. der Wiedergabegeräte ( 20, 22, 24, 26) der Zeilenfrequenz entspricht.

   21. Datenverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiedergabe auf der Kathodenstrahlröhre entsprechend einer Punktmatrix erfolgt.

   22. Datenverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dafl die zentralen Speichermittel einem digitalen Rechner (12) angehören und daß die örtlichen Speichereinrichtungen jeweils einzelnen, programmierbaren Datenverarbeitungseinheiten (14, 16) angehören, welche jeweils die Datenwiedergabe auf einer Gruppe von Wiedergabegeräten (20, 22, 24, 26) steuern.

   23. Datenverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dafl die Stromquellen zur Speisung der Auswerteinrichtungen und/oder die Stromquellen zur Speisung der örtlichen Speichermittel die bzw. eine Synchroni-Bationseinrichtung enthalten, welche durch einen äußeren Synchronisations takt auslösbar ist und daS Auslöseeinrichtungen zur Auslösung der Synchronisationseinrichtung vorgesehen sind, falls der äuflere Synchronisationstakt innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer ausbleibt.

   24. Datenverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daS der äuflere Synchronisationstakt von den örtlichen Speichermitteln (14, 16) ableitbar ist.

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   25· Datenverarbei/tungaeinriehtung naeh Anspruch 24» dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle bzw. die Stromquellen entweder durch den äußeren Synchroni sat ions takt oder durch die Einrichtungen zur Auslösung der Synchronisationaeinrichtungen beim Auebleiben de β äußeren Synchronisations takt es synchronisiert wird bzw. synchronisiert werden.

   26. Batenverarbeitungaeinrichtung nach einem der Ansprüche bia 25 mit einer synchronisierten elektrischen Stromquelle nach einem der Ansprüche t bis 6 oder 9 bis 11.

   27. Datenverarbeitungaeinrichtung nach einem der'Ansprüche bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß sie von einem Vielfach-Sichtanzeigesystem gebildet ist.

   28. Datenverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 27, dadurch ge kennzeichnet, daß beim Ausbleiben eines äußeren Synchronisationstaktes ein Datenverlust durch Umschalten auf einen inneren. Synchronieationstakt vermieden wird.

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