DE1175269B - Fremdgesteuerte multistabile Kippschaltung zur Erzeugung von rechteckigen Impulsen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 k

Deutsche KL: 21 al-36/02

Nummer: 1175 269

Aktenzeichen: A 40427 VIII a / 21 al

Anmeldetag: 13. Juni 1962

Auslegetag: 6. August 1964

Die Erfindung betrifft eine fremdgesteuerte multistabile Kippschaltung zur Erzeugung von Rechteckimpulsfolgen mit derselben Frequenz und Phasenzahl wie die einer gegebenen mehrphasigen Steuerspannung und mit einer von dieser abhängigen Phasenlage. Einen solchen Impulsgenerator braucht man z. B. für Stromrichter, um mit Hilfe einer mehrphasigen Wechselspannung irgendeiner Form eine mehrphasige Wechselspannung mit rechtwinkligen Impulsen zu erzeugen.

Die Erfindung ergibt mit Hilfe von einfachen Kreisen einen derartigen Impulsgenerator in der Form einer multistabilen Kippschaltung zur Erzeugung von rechtwinkligen Impulsen mit Hilfe einer mehrphasigen Steuerwechselspannung, und zwar einer multistabilen Kippschaltung zur Erzeugung von Rechteckimpulsfolgen mit derselben Frequenz und Phasenzahl wie die einer gegebenen mehrphasigen Steuerspannung und mit einer von dieser abhängigen Phasenlage, wobei die Schaltung eine der Phasenzahl der Steuerspannung entsprechende Anzahl gesteuerter elektronischer Schaltorgane umfaßt, beispielsweise Transistoren, die über Belastungen von einer gemeinsamen Gleichspannungsquelle gespeist werden. Die Kippschaltung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Phasen der Steuerspannung über Dioden je an der Steuerelektrode eines der elektronischen Schaltorgane angeschlossen sind, während die Ausgangsspannung der Schaltung in an sich bekannter Weise je von einer der genannten Belastungen entnommen wird, und daß jede der genannten Steuerelektroden an jeder der genannten Ausgangsspannungen angeschlossen ist, abgesehen von der in der Phase entsprechenden, wobei jedoch der Anschluß an die in der Phase vorhergehende Ausgangsspannung über die entsprechende der genannten Dioden erfolgt.

Bei einer solchen Schaltung wird jedes Schaltorgan gesperrt, wenn die Polarität der entsprechenden Phase der Steuerspannung zu der Polarität überwechselt, die der entsprechenden Diode eine Sperrspannung gibt, und das Schaltorgan ist gesperrt, bis das in der Phase folgende Organ gesperrt wird. In dieser Weise wird immer eins der genannten Schaltorgane gesperrt sein, während alle anderen leitend sind.

Besonders einfach wird die Schaltung nach der Erfindung bei instabiler, d. h. dreiphasiger Ausführung, und mit Transistoren als Schaltorgane, wobei die Basis jedes Transistors über einen Widerstand am Kollektor des in der Phase folgenden Transistors und über die dem betreffenden Transistor entspre-Fremdgesteuerte multistabile Kippschaltung
zur Erzeugung von rechteckigen Impulsen

Anmelder:

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget,

Västeräs (Schweden)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Missling, Patentanwalt,
Giessen, Bismarckstr. 43

Als Erfinder benannt:

Nils-Ake Bjäresten, Jönköping (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 15. Juni 1961 (6245)

chenden Diode am Kollektor des in der Phase vorhergehenden Transistors angeschlossen ist.

Es sind ähnliche selbstschwingende Kippschaltungen bekannt, bei denen an Stelle der über Dioden angeschlossenen Steuerspannung Kondensatoren verwendet werden. Diese Kippschaltung hat aber den Nachteil, daß die Frequenz der Ausgangsspannung der Schaltung der Kondensatoren wegen nicht beliebig geändert werden kann bzw. bei niedrigen Frequenzen sehr große Kondensatoren verwendet werden müssen. Weiter ist die Ausgangsspannung auf Grund der Kondensatoren nicht rechteckig, sondern ganz unregelmäßig.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der schematischen Zeichnung näher beschrieben, in der

Fig. 1 eine tristabile Kippschaltung nach der Erfindung zeigt, während

Fig. 2 Spannungskurven für die steuernde Eingangsspannung und die Ausgangsspannung des Generators zeigt.

Der in Fig. 1 gezeigte Generator umfaßt drei parallel geschaltete Transistoren I, II und III in der genannten Phasenfolge, die von einer gemeinsamen Gleichspannungsquelle E je über einen Widerstand 1, 2, 3 gespeist und von einer Steuerspannung r, s, t gesteuert werden, die hier als von der Sekundärwicklung 16 eines Transformators kommend angedeutet ist. Die Basis jedes Transistors ist über einen Widerstand 4, 5, 6 am Kollektor des in der Phase folgenden Transistors angeschlossen. Weiter ist jede Transistorbasis über eine Diode 10, 11, 12 teils an

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den Phasen r, s, t der Steuerspannung, teils über die Dioden über einen Widerstand 7, 8, 9 am Kollektor des in der Phase vorhergehenden Transistors angeschlossen. Die Ausgangsspannung des Generators wird als die Kollektorspannung KI, KII und KHI 5 der verschiedenen Transistoren herausgenommen.

Um das Potential der Speisespannung im Verhältnis zur Steuerspannung festzulegen, ist der positive Pol der Speisespannung £ sowie der Nullpunkt der Transformatorwicklung 16 geerdet. Um einem plötzliehen Stromanstieg in den Steuerkreisen vorzubeugen, sind die Dioden 13, 14, 15 vorgesehen.

Wenn die Speisespannung £ und die Steuerspannung r, s, t angeschlossen werden, findet ein gewisser Einschwingvorgang statt, aber nachdem dieser ungefähr nach einer Periode der Steuerspannung beendet ist, entsteht ein stationärer, periodischer Verlauf, bei dem zu einem gewissen Zeitpunkt die Ströme der Schaltung verlaufen, wie mit vollen Pfeilen angedeutet ist. Der Zeitpunkt entspricht dem Zeitpunkt t₁ ao in Fig. 2.

In dem gezeigten Fall ist die Spannung r positiv, während die Spannungen s und ί negativ sind, und das Ventil 10 ist gesperrt. Der Basisstrom im Transistor I ist Null, demzufolge wird auch der Kollektor- as strom Null. Die Kollektorspannung KI wird somit negativ. Da die Phasen s und t im Verhältnis zum Erdpunkt negativ sind, sperren die Ventile 14 und 15. Von dem Nullpunkt durch den Transistor II, das Ventil 11 und den Widerstand 8 fließt nun ein Basisstrom gegen den Punkt KI, was bedeutet, daß der Transistor II stromführend und die Kollektorspannung KH folglich nahe Null wird. Im Transistor III fließt ein Basisstrom durch den Resistor 6 zum Kollektor KI. Auch dieser Transistor ist somit stromführend, und das Potential im Punkt KUI wird auch nahe Null. Dieser Zustand geht aus F i g. 2 hervor.

Beim Zeitpunkt r₉ wird die Eingangsspannung s positiv mit der Folge, daß das Ventil 14 öffnet. Mit dem Wachsen der Spannung kommutiert der Basisstrom durch den Transistor II und das Ventil 11 hinüber zum Ventil 14, und das Ventil 11 sperrt. Weil die Spannung im Punkt KIII gleich Null ist, kann der Transistor II nicht langer einen Basisstrom erhalten, sondern der Transistor wird gesperrt. Der Punkt ini wird dann negativ. Dies führt seinerseits dazu, daß ein Basisstrom durch den Transistor I und den Widerstand 4 zu dem Punkt .OI fließen kann, weshalb dieser Transistor öffnet und das Potential Null im Punkt KI herstellt. Für den Transistor III bedeutet dies, daß der Basisstrom, der früher durch den Widerstand 6 zu KI floß, Null wird, aber gleichzeitig kann der Basisstrom über das Ventil 12 und den Widerstand 9 zu dem negativen Punkt KII fließen, so daß der Transistor III immer noch leitend ist.

Dieser Zustand bleibt bis zu dem Zeitpunkt^ stabil, in dem die Spannung t positiv wird. Hierbei wird der ganze Verlauf wie oben beschrieben wiederholt, aber mit einer Permutation von einem Schritt, d.h. der Transistor III wird gesperrt, der Transistor II öffnet, und der Transistor I bleibt — nur unter Ändern des Basisstromweges — leitend.

Ein periodischer Verlauf entsteht somit, und es geht aus Fig. 2 hervor, daß jeder Transistor über einen Bereich von 240 elektrische Grade offen und über einen Bereich von 120 elektrische Grade gesperrt sein wird. Es entsteht eine mehrphasige pulsierende Wechselspannung mit ausgeprägter rechtwinkliger Kurvenform, was oben als besonders wünschenswert für Stromrichtersteuerung hervorgehoben worden ist.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Multistabile Kippschaltung zur Erzeugung von Rechteckimpulsfolgen mit derselben Frequenz und Phasenzahl wie die einer gegebenen mehrphasigen Steuerspannung und mit einer von dieser abhängigen Phasenlage, wobei die Schaltung eine der Phasenzahl der Steuerspannung entsprechende Anzahl gesteuerter elektronischer Schaltorgane umfaßt, beispielsweise Transistoren, die über Belastungen von einer gemeinsamen Gleichspannungsquelle gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Phasen der Steuerspannung (r, s, t) über Dioden (13, 14, 15) je an der Steuerelektrode eines der elektronischen Schaltorgane angeschlossen sind, während die Ausgangsspannung der Schaltung in an sich bekannter Weise je von einer der genannten Belastungen (1, 2, 3) entnommen wird, und daß jede der genannten Steuerelektroden an jeder der genannten Ausgangsspannungen angeschlossen ist, abgesehen von der in der Phase entsprechenden, wobei jedoch der Anschluß an die in der Phase vorhergehende Ausgangsspannung über die entsprechende der genannten Dioden erfolgt.

2. Tristabile Kippschaltung nach Anspruch 1, bei der die elektronischen Organe aus Transistoren bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis jedes Transistors über einen Widerstand am Kollektor des in der Phase folgenden Transistors und über die dem betreffenden Transistor entsprechende Diode am Kollektor des in der Phase vorhergehenden Transistors angeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Electronic Engineering«, Februar 1958, S. 94 und 95.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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