DE69112470T2

DE69112470T2 - Elektrisches Speisegerät mit Energiereserve, insbesondere für eine Mikrowellenröhre.

Info

Publication number: DE69112470T2
Application number: DE69112470T
Authority: DE
Inventors: Gerard Lorec
Original assignee: Dassault Electronique SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1990-04-05
Filing date: 1991-03-07
Publication date: 1996-02-15
Anticipated expiration: 2011-03-08
Also published as: EP0450999B1; DE69112470D1; FR2660812A1; FR2660812B1; EP0450999A1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Speisegerät, insbesondere jener Art, die mit hoher Frequenz arbeiten muß.
Sie findet eine vorteilhafte, aber sie nicht beschränkende Anwendung bei der Realisierung einer Speisung einer Mikrowellensenderöhre, wie sie in einem Impulsradar verwendet wird.
Bei bestiinmten Anwendungen erweist es sich als notwendig, daß diese Röhre innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne sehr starke Stromstöße erhalten kann.
Es ist daher unumgänglich, daß das Speisegerät dieser Röhre in der Lage ist, innerhalb der gleichen Zeit zu reagieren und die erforderliche Spannung und Leistung zu liefern.
Aus den Schriften US-A-4 761 722 oder EP-A-301 923 ist ein elektrisches Speisegerät bekannt, welches umfaßt:
- einen Eingang für eine Gleichspannungsquelle mit einer ersten Eingangsklemme und einer zweiten Eingangsklemme,
- einen Ausgang für eine Last mit einer ersten und einer zweiten Ausgangsklemme,
- eine Drosselspule mit einer Ausgangsklemme und einer Eingangsklemme,
- einen Transformator, der eine Primärwicklung und mindestens eine Sekundärwicklung besitzt,
- eine Spannungsverstärkerbaugruppe, welche eine aus einer Vielzahl von miteinander verbundenen Spannungsverdopplungsbausteinen bestehende Kette enthält, wobei der erste Baustein mit der Sekundärwicklung des Transformators verbunden ist, und wobei die beiden Ausgangsklemmen des Gerätes durch zwei Klemmen der Verstärkerbaugruppe gebildet werden,
- Verbindungsumschaltungsmittel, die geeignet sind, die besagte Primärwicklung in Reihe mit der besagten Drosselspule mit den besagten Eingangsklemmen zu verbinden, und die einen ersten und einen zweiten Zustand haben, wobei diese Zustände das Fließen eines Induktionsstromes in der Primärwicklung in der einen bzw. in der anderen Richtung ermöglichen,
- Verteilungsumschaltungsmittel, die drei unterschiedliche Zustände haben; sowie
- Steuermittel, die in der Lage sind:
* die Verteilungsumschaltungsmittel und Verbindungsumschaltungsmittel entsprechend einer Steuerfolge mit gewählter Periodendauer zu steuern, wobei jede Periode zwei aufeinanderfolgende Zyklen von gleicher Dauer umfaßt,
* innerhalb jedes Zyklus die Verteilungsumschaltungsmittel nacheinander in ihren ersten Zustand und danach in wenigstens entweder ihren zweiten oder dritten Zustand zu versetzen,
* die Verbindungsumschaltungsmittel während des ersten Zyklus in entweder ihren ersten oder zweiten Zustand und danach während des zweiten Zyklus in ihren anderen Zustand zu versetzen, und
* innerhalb jedes Zyklus die jeweiligen Dauern der Versetzung der Verteilungsumschaltungsmittel in ihre entsprechenden Zustände zu modulieren.
Jedoch sind solche elektrischen Speisegeräte nicht in der Lage, die oben erwähnten Leistungen zu realisieren, wenn sie gleichzeitig eine einfach und mit industriell vertretbaren Kosten realisierbare Struktur aufweisen sollen.
Das Hauptziel der Erfindung besteht darin, eine Lösung für dieses Problem anzugeben.
Ein Ziel der Erfindung ist es, ein Speisegerät vorzuschlagen, das gewissermaßen eine Energiereserve besitzt, die im Falle eines starken Stromstoßes der Last praktisch sofort verfügbar ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine solche Vorrichtung auf einfache Weise zu realisieren.
Gemäß einem allgemeinen Merkmal der Erfindung umfassen die Verteilungsumschaltungsmittel:
- eine erste Umschaltungseinheit, welche die Eingangsklemme der Drosselspule mit der ersten Eingangsklemme verbindet und einen Stromsperrzustand besitzt, sowie einen Durchgangszustand, der den Stromdurchgang in der Richtung von der ersten Eingangsklemme zur Eingangsklemme der Drosselspule gestattet,
- eine zweite Umschaltungseinheit, welche die Ausgangsklemme der Drosselspule mit der ersten Eingangsklemme verbindet und einen Stromsperrzustand besitzt, sowie einen Durchgangszustand, der den Stromdurchgang in der Richtung von der Ausgangsklemme der Drosselspule zur ersten Eingangsklemme gestattet,
- eine dritte Umschaltungseinheit, welche die Eingangsklemme der Drosselspule mit der zweiten Eingangsklemme verbindet und einen Sperrzustand besitzt, der den Stromdurchgang in der Richtung von der Eingangsklemme der Drosselspule zur zweiten Eingangsklemme verhindert, sowie einen Durchgangszustand, der den Stromdurchgang in der entgegengesetzten Richtung gestattet, und
- eine vierte Umschaltungseinheit, welche die Ausgangsklemme der Drosselspule mit der zweiten Eingangsklemme verbindet und einen Stromsperrzustand besitzt, sowie einen Durchgangszustand, der den Stromdurchgang in der Richtung von der Ausgangsklemme der Drosselspule zur zweiten Eingangsklemme gestattet,
* im ersten Zustand der Verteilungsumschaltungsmittel, in welchem diese die Eingangsklemme der Drosselspule mit der ersten Eingangsklemme und ihre Ausgangsklemme mit der zweiten Eingangsklemme verbinden, so daß das Fließen eines Stroms durch die von der Quelle gespeiste Drosselspule hindurch von ihrem Eingang zu ihrem Ausgang ermöglicht wird, befinden sich die erste und die vierte Umschaltungseinheit in ihrem jeweiligen Durchgangszustand, während sich die anderen Umschaltungseinheiten in ihrem jeweiligen Sperrzustand befinden,
* im zweiten Zustand der Verteilungsumschaltungsmittel, in welchem diese das Fließen eines Stroms durch die Drosselspule hindurch von ihrem Eingang zu ihrem Ausgang und seine Wiedereinspeisung in die Quelle ermöglichen, befinden sich die erste und die vierte Umschaltungseinheit in ihrem jeweiligen Sperrzustand, während sich die anderen Umschaltungseinheiten in ihrem jeweiligen Durchgangszustand befinden, und
* im dritten Zustand der Verteilungsumschaltungsmittel, in welchem diese das Fließen eines Stroms durch die Drosselspule hindurch von ihrem Eingang zu ihrem Ausgang und durch die Primärwicklung ermöglichen, befinden sich die zweite, dritte und vierte Umschaltungseinheit in ihrem jeweiligen Sperrzustand, während sich die erste Umschaltungseinheit in ihrem Durchgangszustand befindet.
Wenn die Last eine Mikrowellensenderöhre für ein Impulsradar ist, ist die zweite Ausgangsklemme die eine der Klemmen des ersten Bausteins der Spannungsverstärkerbaugruppe, und sie ist mit der Wendel dieser Röhre verbunden, während die erste Ausgangsklemme mit der Katode der Röhre verbunden ist; die Periode der Steuerfolge ist dann synchron mit der Impulswiederholungszeit des Radars.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung sowie den Zeichnungen im Anhang ersichtlich werden, wobei:
- die Figur 1 ein schematisches Blindschaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes ist,
- die Figur 2 eine ausführlichere Darstellung eines Spannungsverdopplungsbausteins des Gerätes der Figur 1 ist,
- die Figur 3 auf sehr schematische Weise eine Ausführungsform der Wicklungen des Transformators zeigt,
- die Figuren 4 bis 7 vier Ablaufdiagramme der Funktion des Gerätes der Figur 1 zeigen und
- die Figur 8 schließlich ein Diagramm zur Darstellung der Funktionsweise des Gerätes nach Figur 1 zeigt.
Die Zeichnungen enthalten im wesentlichen Elemente mit bestimmtem Charakter. Aus diesem Grunde sind sie ein untrennbarer Bestandteil der Beschreibung und können nicht nur einem besseren Verständnis der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung dienen, sondern gegebenenfalls auch zur Definition der Erfindung beitragen.
Es wird nun angenommen, daß die Last TOP, die von dem in der Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Gerät gespeist werden soll, eine Mikrowellensenderöhre für ein Impulsradar ist.
In dieser Figur bezeichnen die Klemmen BE1 und BE2 eine erste Eingangsklemme bzw. eine zweite Eingangsklemme (die mit Masse verbunden sein kann) für eine Gleichspannungsquelle.
Diese Gleichspannung kann von einer herkömmlichen Gleichspannungsquelle erzeugt werden. Wie es im allgemeinen an Bord eines Flugzeugs der Fall ist, wird diese Gleichspannung jedoch von einem Drehstromnetz abgezweigt, auf geeignete Weise durch eine Gruppe von Dioden gleichgerichtet und dann mit Hilfe einer induktiv-kapazitiven Schaltung gefiltert. In diesem Falle kann die zwischen den Klemmen BE1 und BE2 vorhandene gleichgerichtete Spannung einen Nennwert von etwa 270 Volt haben, jedoch Schwankungen zwischen 130 und 420 Volt unterworfen sein.
Ein wichtiges Element der Erfindung besteht in einer Drosselspule L, deren zwei Klemmen, die Eingangsklemme LM und die Ausgangsklemme LV, mit den zwei Klemmen BE1 und BE2 über vier als vollständige Brückenschaltung installierte Umschaltungseinheiten verbunden sind, welche sogenannte "Verteilungsumschaltungsmittel" MCD bilden. Ein Fachmann ist in der Lage, den Wert des Selbstinduktionskoeffizienten der Drosselspule in Abhängigkeit von den gewünschten Funktionsbedingungen anzupassen.
Die erste Umschaltungseinheit verbindet die Eingangsklemme der Drosselspule mit der ersten Eingangsklemme BE1 und besitzt allgemein einen Stromsperrzustand sowie einen Durchgangszustand, der den Stromdurchgang in der Richtung von der Eingangsklemme BE1 zur Eingangsklemme LM der Drosselspule L gestattet. Diese erste Umschaltungseinheit wird hier hier durch einen Feldeffekt-Leistungstransistor Q5 repräsentiert, dessen Quelle mit der Eingangsklemme LM der Drosselspule verbunden ist und dessen Senke mit der Klemme BE1 verbunden ist.
Die zweite Umschaltungseinheit verbindet die Ausgangsklemme LV der Drosselspule mit der Eingangsklemme BE1 und besitzt allgemein einen Stromsperrzustand sowie einen Durchgangszustand, der den Stromdurchgang von der Ausgangsklemme der Drosselspule zur ersten Eingangsklemme BE1 gestattet. Diese zweite Umschaltungseinheit umfaßt hier einen weiteren Feldeffekttransistar Q6, der mit einer Diode D6 oder einem Gleichrichter in Reihe geschaltet ist. Die Quelle des Transistors Q6 ist mit der Senke des Transistors Q5 und somit mit der Klemme BE1 verbunden, während die Anode der Diode D6 mit der Ausgangsklemme LV der Drosselspule L verbunden ist.
Die dritte Umschaltungseinheit verbindet die Eingangsklemme LM der Drosselspule mit der zweiten Eingangsklemme BE2 und besitzt allgemein einen Sperrzustand, der den Stromdurchgang in der Richtung von der Eingangsklemme der Drosselspule zu dieser zweiten Eingangsklemme verhindert, sowie einen Durchgangszustand, der den Stromdurchgang in der entgegengesetzten Richtung gestattet. Diese Einheit umfaßt hier eine Diode D7, deren Katode mit der Eingangsklemme LM der Drosselspule verbunden ist und deren Anode über einen Widerstand R7, dessen Funktion weiter unten erläutert wird, mit der Klemme BE2 verbunden ist.
Die vierte Umschaltungseinheit verbindet die Ausgangsklemme LV der Drosselspule mit der Klemme BE2 und besitzt allgemein einen Stromsperrzustand sowie einen Durchgangszustand, der den Stromdurchgang in der Richtung von der Ausgangsklemme der Drosselspule zur Klemme BE2 gestattet. Sie umfaßt hier einen Feldeffekttransistor Q8, dessen Senke mit der Ausgangsklemme der Drosselspule verbunden ist und dessen Quelle über einen weiteren Widerstand R8, dessen Funktion weiter unten erläutert wird, mit der Klemme BE2 verbunden ist.
Die zwei Klemmen der Primärwicklung 11 eines Transformators 1 mit dem Übersetzungsverhältnis. Eins sind mittels zweier Leistungsschalter Q3 bzw. Q4, wie etwa Feldeffekttransistoren vom Typ VMOS, über den Widerstand R7 mit der zweiten Eingangsklemme des Gerätes BE2 verbunden.
Die zwei Klemmen dieser Primärwicklung sind auch mittels zweier weiterer Leistungsschalter Q1 bzw. Q2, die zu den Schaltern Q3 und Q4 analog sind, mit der Ausgangsklemme der Drosselspule L verbunden. Die zwei Paare von Schaltern Q1-Q4 bilden sogenannte "Verbindungsumschaltungsmittel" MCL.
Zum Zwecke der Vereinfachung wurde hier für jeden Schalter oder jede Umschaltungseinheit ein einziger, eventuell mit einem Gleichrichter gekoppelter Feldeffekttransistor dargestellt. Bei bestimmten Anwendungen kann jedoch jede Umschaltungseinheit oder jeder Schalter aus einer Vielzahl von Leistungstransistoren bestehen, die parallelgeschaltet und eventuell mit einer Vielzahl von Gleichrichtern gekoppelt sind.
Wenn die Schaltfrequenz 200 bis 300 kHz erreichen kann und der zu schaltende Strom die Größenordnung von mehreren Ampere hat, kann man Feldeffekttransistoren vom Typ VMOS jener Art verwenden, wie sie von der amerikanischen Firma INTERNATIONAL RECTIFIER unter der Bezeichnung IRF PE 50 vertrieben wird.
Bei anderen Anwendungen, die weniger hohe Anforderungen bezüglich der Leistung und der Schaltfrequenz stellen, kann man andere Arten von Transistoren verwenden, zum Beispiel bipolare Transistoren.
Die jeweiligen Gitter dieser Feldeffekttransistoren sind mit einer Steuerlogik 52 verbunden, die, wie weiter unten ersichtlich wird, in der Lage ist, sie entsprechend einer Steuerfolge mit gewählter Periodendauer zu steuern.
Der Transformator 1 ist mit einer ersten Sekundärwicklung 12 ausgestattet, deren zwei Klemmen BS1 und BD2 mit einer Spannungsverstärkerbaugruppe 4 verbunden sind, welche eine aus einer Vielzahl von Spannungsverdopplungsbausteinen 41-i bestehende Kette enthält. Wie weiter unten ersichtlich wird, bildet die eine Klemme dieser Spannungsverstärkerbaugruppe eine erste Hochspannungsausgangsklemme für die Röhre TOP, während die zweite Klemme BS2 dieser Sekundärwicklung 12 eine zweite Ausgangsklemme für das Gerät bildet.
Die Figur 2 veranschaulicht den Aufbau eines Spannungsverdopplungsbausteins 41-i.
Allgemein kann man in diesem als Spannungsverdoppler geschalteten Vierpol eine erste Eingangsklemme E1-i und eine zweite Eingangsklemme E2-i sowie eine erste Ausgangsklemme S1-i und eine zweite Ausgangsklemme S2-i definieren. Ein erster Kondensator C1-i ist zwischen der ersten Eingangs- und der ersten Ausgangsklemme geschaltet, während ein zweiter Kondensator C2-i zwischen der zweiten Eingangs- und der zweiten Ausgangsklemme geschaltet ist. Ein erster Gleichrichter R1-i ist zwischen der ersten Ausgangsklemme S1-i und der zweiten Eingangsklemme E2-i geschaltet, während ein zweiter Gleichrichter zwischen der ersten und der zweiten Ausgangsklemme geschaltet ist, und zwar derart, daß die erste Ausgangsklemme S1-i mit der Anode des einen Gleichrichters und mit der Katode des anderen verbunden ist.
Obwohl in dieser Figur für die zwei Gleichrichter eine spezielle Richtung des Anschlusses gewählt wurde, kann diese Richtung des Anschlusses in Abhängigkeit von der Last einerseits und, wie weiter unten ersichtlich wird, in Abhängigkeit von der Lage des Bausteins innerhalb der Kette der Verstärkerbaugruppe 4 andererseits variieren.
Diese Kette von Spannungsverdopplungsbausteinen umfaßt ein erste Reihe von m Bausteinen 41-1 bis 41-m. Die erste E1-1 und die zweite E2-1 Eingangsklemme des ersten Bausteins 41-1 dieser ersten Reihe sind mit der ersten (BS1) bzw. der zweiten (BS2) Klemme der Sekundärwicklung verbunden, während die erste und die zweite Eingangsklemme eines anderen Bausteins dieser Reihe mit der ersten bzw. zweiten Ausgangsklemme des vorhergehenden Bausteins verbunden sind. Weiterhin ist die Richtung des Anschlusses der zwei Gleichrichter an die Klemmen des zweiten Kondensators eines Bausteins für alle Bausteine dieser Reihe gleich. Anders ausgedrückt, eine Klemme (zum Beispiel die Anode) des zweiten Gleichrichters R2-i des Bausteins 41-i ist mit der entgegengesetzten Klemme (zum Beispiel der Katode) des ersten Gleichrichters 41-i+1 des folgenden Bausteins 41-i+1 dieser Reihe verbunden.
Im vorliegenden Falle, wo die Last eine Mikrowellensenderöhre ist, die eine Wendel (oder ein Gehäuse) H, einen ersten Kollektor CO1, einen zweiten Kollektor CO2 und eine Katode K besitzt, ist die Katode des ersten Gleichrichters R1-i eines Bausteins 41-i dieser ersten Reihe mit der zweiten Eingangsklemme E2-i verbunden, während die Anode dieses ersten Gleichrichters mit der Katode des zweiten Gleichrichters R2-i verbunden ist, dessen Anode somit mit der zweiten Ausgangsklemme S2-i verbunden ist.
Obwohl es denkbar wäre, die Spannungsverdopplungsbausteine in nur einer einzigen Reihe anzuordnen (die zweite Ausgangsklemme des letzten Bausteins dieser Reihe würde dann die erste Hochspannungs-Ausgangsklemme des Gerätes definieren), hat der Anmelder festgestellt, daß es besonders vorteilhaft ist, diese Kette von Spannungsverdopplungsbausteinen zusätzlich in einer zweiten und einer dritten Reihe anzuordnen und diese Anordnung mit der Verwendung einer zusätzlichen Sekundärwicklung 13 des Transformators zu kombinieren.
Diese zusätzliche Sekundärwicklung 13 besitzt zwei Klemmen BSS1 und BSS2, die den Klemmen BS1 bzw. BS2 der Sekundärwicklung 12 entsprechende Klemmen sind. Da die Richtung des in den beiden Sekundärwicklungen 12 und 13 induzierten Stroms für diese beiden Wicklungen die gleiche ist, werden jeweils zwei Klemmen der zwei Wicklungen 12 und 13 als einander entsprechend bezeichnet, wenn sie beide entweder ein Ausgangspunkt für den in der Sekundärwicklung fließenden Strom oder ein Endpunkt sind.
Die dritte Reihe von Bausteinen umfaßt n-j Bausteine. Der erste Baustein dieser dritten Reihe trägt das Bezugszeichen 41-j+1, während der letzte Baustein das Bezugszeichen 41-n trägt. Auf die gleiche Weise wie zuvor sind die erste und zweite Ausgangsklemme eines Bausteins dieser dritten Reihe mit der ersten bzw. zweiten Eingangsklemme des folgenden Bausteins verbunden. Dagegen sind die erste E1-j+1 und zweite E2-j+1 Eingangsklemme des ersten Bausteins dieser dritten Reihe mit der ersten (BSS1) bzw. zweiten (BSS2) Klemme der zusätzlichen Wicklung 13 verbunden. Die Richtung des Anschlusses der zwei Gleichrichter an die Klemmen des zweiten Kondensators eines Bausteins dieser dritten Reihe ist für alle Bausteine dieser dritten Reihe die gleiche, und sie ist auch die gleiche wie die der ersten Reihe. Anders ausgedrückt, hier ist die Katode des ersten Gleichrichters R1-j+1 des ersten Bausteins dieser dritten Reihe mit der zweiten Eingangsklemme E2-j+1 dieses ersten Bausteins verbunden, während die Anode des zweiten Gleichrichters R2-n des letzten Bausteins dieser dritten Reihe mit der zweiten Ausgangsklemme S2-n dieses letzten Bausteins verbunden ist.
Die zweite Reihe von Bausteinen umfaßt m-j Bausteine. Der erste Baustein dieser zweiten Reihe trägt das Bezugszeichen 41-j, während der letzte Baustein das Bezugszeichen 41-m+1 trägt. Auch hier sind die erste und zweite Ausgangsklemme eines Bausteins dieser zweiten Reihe mit der ersten bzw. zweiten Eingangsklemme des folgenden Bausteins verbunden. Dagegen ist die zweite Eingangsklemme E2-j des ersten Bausteins dieser zweiten Reihe mit der zweiten Eingangsklemme E2-j+1 des ersten Bausteins der dritten Reihe verbunden, und die erste Eingangsklemme E1-j des ersten Bausteins dieser zweiten Reihe ist mit der ersten Eingangsklemme E1-j+1 des ersten Bausteins der dritten Reihe verbunden. Weiterhin ist, obwohl die Richtung des Anschlusses der zwei Gleichrichter an die Klemmen des zweiten Kondensators eines Bausteins für alle Bausteine dieser zweiten Reihe die gleiche ist, diese Richtung des Anschlusses entgegengesetzt zu der der ersten und der dritten Reihe. Anders ausgedrückt, hier ist die Anode des ersten Gleichrichters R1-j des ersten Bausteins dieser zweiten Reihe mit der zweiten Eingangsklemme E2-j dieses ersten Bausteins verbunden.
Die zweite Ausgangsklemme S2-m+1 des letzten Bausteins dieser zweiten Reihe ist mit der zweiten Ausgangsklemme S2-m des letzten Bausteins dieser ersten Reihe identisch.
Es muß auf die Verbindungen der Eingangsklemmen der ersten Bausteine der zweiten (41-j) und dritten (41-j+1) Reihe hingewiesen werden:
Die zusätzliche Sekundärwicklung befindet sich, von den Dioden dieser Bausteine 41-j und 41-j+1 aus betrachtet, in entgegengesetzten Richtungen, so daß die Spannungen an den Klemmen ihrer Kondensatoren dieselbe Polarität haben. Dies gilt auch für die anderen Bausteine der zweiten und der dritten Reihe. Diese Anordnung gestattet es, bis zu zweimal so viel Reihen in Reihe zu schalten, wie Sekundärwicklungen vorhanden sind.
In dieser Kette von Spannungsverdopplungsbausteinen definiert die zweite Ausgangsklemme S2-n des letzten Bausteins der dritten Reihe die erste Hochspannungs- Ausgangsklemme für die Röhre TOP, und sie ist mit der Katode K derselben verbunden. Die zweite Eingangsklemme E2-1 definiert die zweite Ausgangsklemme des Gerätes und ist mit der Wendel der Röhre verbunden. Die zweite Ausgangsklemme S2-m des letzten Bausteins der ersten Reihe definiert eine dritte Hochspannungs-Ausgangsklemme dieser Verstärkerbaugruppe 4 und ist mit dem ersten Kollektor CO1 der Röhre verbunden, während die zweite Eingangsklemme E2-j+1 des ersten Bausteins der dritten Reihe eine vierte Hochspannungs-Ausgangsklemme definiert und mit dem zweiten Kollektor CO2 der Röhre TOP verbunden ist.
Für einen Fachmann ist offensichtlich, daß ein solches Gerät gestattet, zwischen den Klemmen E2-1 und S2-n eine Hochspannung zu erhalten, die in Wirklichkeit die Summe von drei Hochspannungen ist, welche zwischen den Klemmen E2-1 und S2-m, S2-m und E1-j bzw. E1-j und S2-n geliefert werden.
Wie aus dem nachfolgenden ersichtlich ist, liefert der Transformator 1 bei Betrieb an den Klemmen der Sekundärwicklungen abwechselnd eine positive und eine negative Spannung von ungefähr 550 Volt. Die Anzahl der Spannungsverdoppler wird dann so angepaßt, daß im stationären Betrieb eine Potentialdifferenz mit einem Absolutwert von ungefähr 13 Kilovolt zwischen der Wendel und dem ersten Kollektor, mit einem Absolutwert von ungefähr 4 Kilovolt zwischen dem ersten und dem zweiten Kollektor und mit einem Absolutwert von ungefähr 9 Kilovolt zwischen dem zweiten Kollektor und der Katode K erhalten wird. Somit beträgt die verfügbare Spannung am zweiten Kollektor ungefähr 17 Kilovolt und die verfügbare Spannung an der Katode ungefähr 26 Kilovolt.
Eine solche Schaltung mit zwei Sekundärwicklungen läßt sich besonders gut für die Speisung einer solchen Mikrowellensenderöhre anwenden. Tatsächlich ist dem Fachmann bekannt, daß bei einer solchen Röhre der Energieverbrauch zwischen der Katode und dem zweiten Kollektor und zwischen der Katode und dem ersten Kollektor größer ist als zwischen der Katode und der Wendel. Somit gestattet die zweite Sekundärwicklung 13, die Kondensatoren der verschiedenen an diesen Klemmen angeschlossenen Spannungsbausteine sehr schnell zu laden, und insbesondere diejenigen, die sich zwischen dem zweiten Kollektor und der Katode befinden, so daß es also möglich ist, die notwendige Leistung zwischen dem zweiten Kollektor und der Katode sehr schnell zu liefern. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, daß die Kondensatoren der Spannungsverdopplungsbausteine der zweiten und dritten Reihe größere Kapazitäten haben als die Kondensatoren der ersten Reihe, das heißt die, welche sich zwischen der Wendel und dem ersten Kollektor befinden.
Allgemeiner gilt, daß die Werte der Kapazitäten leicht so angepaßt werden können, daß gewünschte Kenngrößen erhalten werden für:
- die statische Impedanz,
- die dynamische Impedanz, insbesondere für die Reaktion auf einen kurzen Starkstromstoß,
- das Restwellenspektrum.
Von besonderem Interesse ist dies bei der Verwendung einer Mikrowellensenderöhre, die einen leistungsstarken Sender mit breitem Frequenzband darstellt, mit synchronen Impulsen für die bei der hier beschriebenen Speisung vorgenommene Beschneidung.
Die zweite Sekundärwicklung 13 weist einen zusätzlichen Vorteil auf. Sie gestattet es, die Impedanz der Spannungsverstärkerbaugruppe 4 zu verringern und damit die Funktion des Gerätes günstig zu beeinflussen.
Die an der Ausgangsklemme S2-m der Spannungsverstärkerbaugruppe gelieferte Hochspannung ist in Abhängigkeit vom Stromstoß der Senderöhre Schwankungen unterworfen. Daher ist vorgesehen, daß die Steuermittel 5 der Umschaltungsmittel eine Regelschleife 51 für die Regelung dieser an der Katode K gelieferten Spannung umfassen. Genauer, diese Schleife enthält eine Spannungsteilerbrücke, die aus zwei Widerständen 511 und 512 gebildet wird, welche in der Lage sind, einen Spannungswert von 26000 Volt auf einen Wert von ungefähr 10 Volt zu reduzieren. Die Abweichung zwischen dieser Spannung und einem Bezugswert wird in einem Verstärker 513 verstärkt. Dieser Bezugswert, der ebenfalls in der Größenordnung von 10 Volt liegt, kann von einer mit Masse verbundenen Zenerdiode geliefert werden. Diese verstärkte Abweichung wird anschließend in einem Komparator 514, welcher der Logikeinheit 52 eine für den Stromstoß der Röhre repräsentative Information ICH liefert, mit einem Schwellenwert verglichen. Wie aus dem obigen ersichtlich ist, ist diese Information mit der Abweichung zwischen der an den Klemmen der Röhre verfügbaren Spannung und der Nennspannung verknüpft.
Innerhalb der Steuermittel 5 sind weiterhin Stromregelungsmittel vorgesehen, zu denen die Widerstände R7 und R8 gehören. Diese umfassen außerdem einen Verstärker A7 mit der Verstärkung -1, der zu den Klemmen des Widerstandes R7 parallelgeschaltet ist, sowie einen weiteren Verstärker A8 mit der Verstärkung 1, der zu den Klemmen des Widerstandes R8 parallelgeschaltet ist. Der Ausgang des Verstärkers A7 ist mit der Anode einer Diode D1 verbunden, während der Ausgang des Verstärkers A8 mit der Anode einer Diode D2 verbunden ist. Die jeweiligen Katoden dieser beiden Dioden sind zusammen mit einem ersten Eingang eines Fehlerverstärkers AE verbunden, dessen zweiter Eingang eine Bezugsspannung empfängt, welche hier von einer Zenerdiode DZ erhalten wird, deren Anode mit Masse verbunden ist.
Ein Filterkondensator C verbindet ebenfalls die Katoden der Dioden D1 und D2 mit Masse.
Der Ausgang des Fehlerverstärkers AE ist mit einem ersten Eingang eines Komparators COMP verbunden, dessen anderer Eingang geeignet ist, eine Bezugs-Sägezahnspannung REF zu empfangen. Der Ausgang dieses Komparators ist mit der Steuerlogik 52 verbunden.
Der Fachmann wird feststellen, daß an der zusätzlichen Sekundärwicklung 13 eine Gleichspannung von ungefähr 17 Kilovolt erzeugt wird. Demzufolge ist es ratsam, die in jedem Transformator zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung existierende Streuinduktivität zu minimieren, um zu vermeiden, daß an den Leistungsschaltern Q1-Q4 während der Schaltvorgänge starke Überspannungen auftreten. Der Anmelder hat dieses Problem gelöst, ohne daß sich dies nachteilig auf die Abmessungen des Gerätes auswirkt, und zwar durch Verwendung eines Transformators, dessen Primär- und Sekundärwicklung aus Koaxialkabeln gebildet werden, so wie sie stark schematisch in der Figur 3 dargestellt sind.
Die zwei Koaxialkabel F12 und F13 sind um einen Magnetkern gewickelt (in dieser Figur zwecks Vereinfachung nicht dargestellt). Der Kern A12 des Kabels F12 bildet die erste Sekundärwicklung 12, während der Kern A13 des Kabels F13 die zweite Sekundärwicklung 13 bildet. Die Hüllen G12 und G13 dieser Koaxialkabel sind dann parallelgeschaltet, so daß sie zusammen die Primärwicklung 11 des Transformators bilden. Die Kerne und Hüllen dieser Koaxialkabel sind mit Hilfe von Isolatoren IA12, IA13, IG12, IG13 isoliert, die in der Lage sind, was das Kabel F13 betrifft, einer sehr hohen Gleichspannung standzuhalten. Man kann zum Beispiel Polytetrafluorethylen wählen ("Teflon").
Das allgemeine Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen Gerätes beruht insbesondere auf der Tatsache, daß die Verteilungsumschaltungsmittel drei Zustände besitzen, nämlich:
- einen ersten Zustand, in dem sie die Eingangsklemme LM der Drosselspule L mit der Eingangsklemme BE1 und ihre Ausgangsklemme LV mit der Klemme BE2 verbinden, so daß das Fließen eines Stroms durch die von der Quelle gespeiste Drosselspule L hindurch von ihrem Eingang zu ihrem Ausgang ermöglicht wird. Anders ausgedrückt, man kann diesen Zustand als einen Zustand des "Ladens" der Drosselspule L durch die Quelle betrachten;
- einen zweiten Zustand, in dem sie das Fließen eines Stroms durch die Drosselspule L hindurch von ihrem Eingang zu ihrem Ausgang, das heißt eines von der Eingangsklemme LM zur Ausgangsklemme LV fließenden Stroms, und seine Wiedereinspeisung in die Quelle ermöglichen. Dieser zweite Zustand kann somit als ein Zustand des "Entladens" der Drosselspule L in die Quelle betrachtet werden oder auch als eine Rückgabe der in der Drosselspule gespeicherten Energie an die Quelle;
- einen dritten Zustand, in dem sie das Fließen eines Stroms durch die Drosselspule L hindurch von ihrem Eingang zu ihrem Ausgang und durch die Priinärwicklung 11 des Transformators ermöglichen. Dieser dritte Zustand kann daher als eine Rückgabe der durch die Drosselspule L gespeicherten Energie an die Primärwicklung betrachtet werden.
Vom praktischen Standpunkt aus befinden sich im ersten Zustand die erste und die vierte Umschaltungseinheit Q5 und Q8 in ihrem jeweiligen Durchgangszustand, während sich die anderen Umschaltungseinheiten Q6, D6 und D7 in ihrem jeweiligen Sperrzustand befinden. Anders ausgedrückt (da die Diode D7 nichtleitend ist), fließt der Strom von der Eingangsklemme BE1 durch den Transistor Q5, danach durch die Drosselspule L und durch den Transistor Q8 und den Widerstand R8 zur Eingangsklemme BE2.
Im zweiten Zustand befinden sich die erste und die vierte Umschaltungseinheit Q5, Q8 in ihrem jeweiligen Sperrzustand, während sich die anderen Umschaltungseinheiten in ihrem jeweiligen Durchgangszustand befinden. Anders ausgedrückt, die Eingangsklemme LM der Drosselspule ist mit der Klemme BE2 verbunden (da die Diode D7 leitend ist), und der Strom, der die Drosselspule in der Richtung von der Eingangsklemme zur Ausgangsklemme durchfließt, fließt durch die Diode D6 und den Transistor Q6, um wieder in die Klemme BE1 der Quelle eingespeist zu werden.
Im dritten Zustand befindet sich nur die erste Umschaltungseinheit Q5 in ihrem Durchgangszustand, während sich die anderen in ihrem jeweiligen Sperrzustand befinden. Anders ausgedrückt, es erfolgt ein Stromfluß von der Quelle durch den Transistor Q5, durch die Drosselspule in der Richtung von der Eingangsklemme zur Ausgangsklemme und durch die Primärwicklung des Transformators.
Was die Verbindungsumschaltungsmittel MCL betrifft, so besitzen diese einen ersten Zustand, in dem sich der eine Schalter eines ersten Paares (zum Beispiel Q1) und der eine Schalter des zweiten Paares (zum Beispiel Q4) in ihrem Durchgangszustand befinden, während sich die anderen Schalter (Q2, Q3) in ihrem Sperrzustand befinden. Sie besitzen weiterhin einen zweiten Zustand, in dem sich der andere Schalter des ersten Paares (hier Q2) und der andere Schalter des zweiten Paares (hier Q3) in ihrem Durchgangszustand befinden, während sich die anderen Schalter (hier Q1, Q4) in ihrem Sperrzustand befinden.
Somit wird ersichtlich, daß die zwei Ströme, die in den zwei obengenannten Zuständen in der Priinärwicklung fließen, entgegengesetzte Richtungen haben.
Die Steuerlogik 52 ist dann in der Lage, die Umschaltungsmittel entsprechend einer Steuerfolge S mit einer gewählten Periodendauer 2T zu steuern, welche mit der lmpulswiederholungszeit des Radars synchron ist. Jede Steuerfolge S umfaßt zwei aufeinanderfolgende Zyklen CY1, CY2 von gleicher Dauer, hier von der Dauer T, der Hälfte der Impulswiederholungszeit des Radars. Diese Dauer T kann zwischen 5 Mikrosekunden und 10 Mikrosekunden betragen. Innerhalb jedes Zyklus versetzt die Steuerlogik die Verteilungsumschaltungsmittel (Q5, Q6, Q7, Q8) nacheinander in ihren ersten Zustand und danach in wenigstens entweder ihren zweiten oder dritten Zustand. Weiterhin ist diese Steuerlogik in der Lage, innerhalb dieses Zyklus die jeweiligen Dauern der Versetzung der Umschaltungsmittel in ihre entsprechenden Zustände zu modulieren.
Während des ersten Zyklus CY1 jeder Steuerfolge versetzt die Steuerlogik 52 die Verbindungsumschaltungsmittel Q1-Q4 in entweder ihren ersten oder zweiten Zustand (hier in den ersten), danach während des zweiten Zyklus CY2 in ihren anderen Zustand (hier in den zweiten) (Figur 4).
Es wird nun angenommen, daß das Gerät im stationären Betriebszustand arbeitet, das heißt, daß die Drosselspule L mit einer vorgegebenen Energiemenge geladen wurde, welche der maximalen Leistung entspricht, die von der Röhre TOP voraussichtlich verbraucht wird. Anders ausgedrückt, es wird angenommen, daß durch die Drosselspule L ein genau konstanter Strom 10 fließt.
Für den Fachmann ist ersichtlich, daß die auf die Primärwicklung des Transformators rückgeführte Spannungsverstärkerbaugruppe als ein Kondensator betrachtet werden kann, der bei Vollast eine Spannung von etwa 550 Volt aufweist.
Demzufolge wird angenommen, daß im dritten Zustand in der Primärwicklung 11 ein Stromfluß vorliegt, der zur Entstehung einer Spannung VP von etwa 550 Volt (als Absolutwert) an den Klemmen dieser Primärwicklung führt.
Die Figur 5 zeigt ein Ablauf diagramm der Funktionsweise des Gerätes, welche einer Konfiguration entspricht, in der kein Strom in der Primärwicklung 11 erzeugt wird und an den Klemmen der Verstärkerbaugruppe 4 eine Spannung aufrechterhalten wird, die gleich ihrem Nennwert ist. Anders ausgedrückt, das Gerät arbeitet hier gewissermaßen "im Leerlauf".
Während des ersten Zyklus befinden sich die Verteilungsumschaltungsmittel in ihrem ersten Zustand. Die Transistoren Q5 und Q8 sind im Durchgangszustand, und die Diode D7 leitet nicht. Somit fließt in der Drosselspule L und im Widerstand R8 ein Strom I, und sein Wert wächst, beginnend beim Wert I0. Zum Zeitpunkt T/2 werden die Verteilungsumschaltungsmittel in ihren zweiten Zustand versetzt. Die Transistoren Q5 und Q8 sind in ihrem Sperrzustand, während sich der Transistor Q6 in seinem Durchgangszustand befindet, da die Diode D7 leitend ist. Der Strom in der Drosselspule nimmt dann ab, beginnend bei seinem Maximalwert, bis er den Wert I0 erreicht.
Wenn das Gerät einen idealen Wirkungsgrad von 100% hätte, wäre der Zeitpunkt der Umschaltung genau gleich T/2. Dem Fachmann ist jedoch bekannt, daß ein solches Gerät Verluste aufweist, die zu einer Verschiebung dieses theoretischen Umschaltungszeitpunktes führen. Es ist daher angebracht, diesen Umschaltungszeitpunkt in der Nähe von T/2 zu halten. Dies ist die Aufgabe der Regelungsmittel.
Der zu den Klemmen des Widerstandes R8 parallelgeschaltete Verstärker A8 liefert an seinem Ausgang eine Spannung, die für den durch den Widerstand R8 fließenden Strom repräsentativ ist. Ebenso liefert der Verstärker A7 an seinem Ausgang eine Spannung, die für den durch den Widerstand R7 fließenden Strom repräsentativ ist. Der Inverter A7 gestattet es, das Vorzeichen der Spannung an den Klemmen des Widerstandes R7 umzukehren und somit eine Spannung zu liefern, die das gleiche Vorzeichen hat wie die am Ausgang des Verstärkers A8 zur Verfügung stehende Spannung (in der Tat hat der durch den Widerstand R7 fließende Strom die entgegengesetzte Richtung wie der durch den Widerstand R8 fließende Strom).
Die zwei über ihre jeweiligen Katoden verbundenen Dioden D1 und D2 realisieren eine Funktion "ODER", welche nach der Filterung mittels des Kondensators C eine Spannung liefert, die einen gleichmäßigen Verlauf aufweist. Anders ausgedrückt, hier wird ein Mittelwert der Ströme realisiert, die durch den Widerstand R8 bzw. durch den Widerstand R7 fließen, das heißt, während sich die Verteilungsumschaltungsmittel in ihrem ersten Zustand und danach in ihrem zweiten Zustand befinden.
Die Abweichung zwischen dem tatsächlichen Umschaltungszeitpunkt und dem Sollzeitpunkt T/2 führt zu einer Abweichung zwischen den Verläufen der Spannungen an den Klemmen der Widerstände R8 und R7, was sich in einem entsprechenden Signal am Ausgang des Komparators COMP äußert. Dieses Signal, das an die Steuerlogik 52 geliefert wird, gestattet es dieser, durch Einwirkung auf die Steuergitter der Transistoren die Dauer der Versetzung der Verteilungsumschaltungsmittel in ihren ersten Zustand und in ihren zweiten Zustand zu modulieren. Anders ausgedrückt, der Zeitpunkt der Umschaltung vom ersten Zustand in den zweiten Zustand wird bezüglich des Sollzeitpunktes T/2 um einen Wert Epsilon moduliert. Somit wird der in der Drosselspule fließende Strom ständig so geregelt, daß er genau auf dem Wert I0 gehalten wird.
Der Fachmann wird feststellen, daß im zweiten Zustand der Umschaltungsmittel die Wiedereinspeisung des Stromes aus der Drosselspule L in die Quelle möglich ist, weil die Spannung an den Klemmen des zur Primärwicklung rückgeführten Kondensators größer ist als die Spannung der Eingangsquelle.
Wenn sich die Verteilungsumschaltungsmittel in ihrem ersten Zustand befinden (Q5 und Q8 im Durchgangszustand), verhindert das Vorhandensein der Diode D6 außerdem einen Kurzschluß der Drosselspule L durch die Leitfähigkeit der äquivalenten Diode Quelle-Senke des Transistors Q6.
Die Figuren 6 und 7 zeigen Ablaufdiagramme des Gerätes, die sich auf starke bzw. schwache Stromstöße der Röhre TOP beziehen. Bei der Beschreibung der Funktionsweise wird auch auf die Figur 8 Bezug genommen, die den Verlauf der Spannung VP an den Klemmen der Primärwicklung des Transformators zeigt.
Wenn der Wert der von der Verstärkerbaugruppe 4 gelieferten Spannung gegenüber der Nennspannung abfällt, wird die für diese Spannungsabweichung repräsentative Information ICH an die Steuerlogik 52 übermittelt. Es sei hier daran erinnert, daß dieser Nennspannungsabfall auch in einem Spannungsabfall an den Klemmen des zur Primärwicklung rückgeführten Kondensators zum Ausdruck kommt.
Die Steuerlogik versetzt dann innerhalb jedes Zyklus die Verteilungsumschaltungsmittel nacheinander während einer Zeitdauer, die gleich der Hälfte des Zyklus ist, in ihren ersten Zustand und danach, während des restlichen Zyklus oder während einer in Abhängigkeit von der Information ICH kleineren Zeitdauer, in ihren dritten Zustand.
Wenn man annimmt, daß der Spannungsabfall groß ist, also einem starken Stromstoß entspricht, versetzt somit die Steuerlogik während mehrerer aufeinanderfolgender Perioden die Verteilungsumschaltungsmittel abwechselnd im Verlaufe eines jeden Zyklus während der Zeitdauer T/2 in ihren ersten Zustand und während der anderen Hälfte des Zyklus in ihren dritten Zustand, was zur Folge hat, daß sich die Spannung VP, ausgehend von einen Wert VI1, der zwischen dem Wert VS der Spannung an den Klemmen der Quelle (270 Volt) und dem Grenzwert 550 Volt liegt, auf einen Wert V12 erhöht, der in der Nähe des Grenzwertes 550 Volt liegt.
Von da an verringert die Steuerlogik nach und nach die Dauer der Versetzung der Umschaltungsmittel in ihren dritten Zustand, um sie während des restlichen Zyklus erneut in ihren zweiten Zustand zu versetzen. Anders ausgedrückt, die Umschaltungsmittel werden zum Beispiel im Verlaufe des vierten Zyklus CY4 (Figur 8) während der Dauer T/2 in ihren ersten Zustand versetzt, dann während der Dauer t1 in ihren dritten Zustand, dann während der Dauer T-t1 in ihren zweiten Zustand. Mit zunehmender Anzahl der Umschaltungen strebt die Spannung VP gegen die Grenzspannung 550 Volt, welche der von der Verstärkerbaugruppe 4 gelieferten Nennspannung entspricht, was somit zu einer Verkürzung der Dauern t2 und t3 führt, während der die Verteilungsumschaltungsmittel in ihren dritten Zustand versetzt werden.
Wenn die Nennspannung erreicht ist, oder wenn die Spannung VP den Grenzwert 550 Volt erreicht hat, versetzt die Steuerlogik als Reaktion auf den Empfang der Information ICH das Gerät wieder in seine Konfiguration des Leerlaufbetriebs, indem sie die Verteilungsumschaltungsmittel abwechselnd in ihren ersten und ihren zweiten Zustand versetzt.
Der Fachmann wird feststellen, daß der Strom, wenn er durch die Primärwicklung des Transformators fließt, auch durch den Widerstand R7 fließt. Es gibt daher keine Diskontinuität der Information am Fehlerverstärker AE.
Was die Verbindungsumschaltungsinittel Q1-Q4 betrifft, so hat, da man während zweier aufeinanderfolgender Zyklen zwei Ströme erhält, die in der Primärwicklung des Transformators in entgegengesetzten Richtungen fließen, die während eines Zyklus an den Klemmen der Sekundärwicklung des Transformators erzeugte Spannung folglich das entgegengesetzte Vorzeichen wie die während des vorhergehenden Zyklus erzeugte Spannung.
Der Fachmann erkennt, daß der Transformator 1 folglich die Kondensatoren der Spannungsverstärkerbaugruppe 4 abwechselnd mit Spannungen lädt, die den gleichen Wert, aber entgegengesetzte Vorzeichen haben. Somit erhält man bei einer Spannung VP mit einem Absolutwert von ungefähr 550 Volt eine Spannung mit einem Absolutwert von 1100 Volt an den Klemmen des zweiten Kondensators jedes Spannungsverdopplungsbausteins. Das gleiche gilt für die Klemmen des ersten Kondensators jedes Bausteins, mit Ausnahme der Klemmen der ersten Bausteine jeder Reihe, für welche der Absolutwert der Spannung an ihren Klemmen 550 Volt beträgt.
Oben wurde eirie Funktionsweise des Gerätes beschrieben, welche einen allmählichen, sich über mehrere Perioden erstreckenden Anstieg der Spannung der Last in Richtung ihres Nennwertes aufweist, insbesondere durch schrittweise Verringerungen der Werte t1, t2 und t3. Selbstverständlich könnte man Ablaufdiagramme der Funktionsweise entwerfen, die einen schnelleren, steileren Anstieg der Spannung ermöglichen.
Das so beschriebene Gerät weist somit eine Induktionsspule auf, in der ständig ein Nennstrom fließt, welcher der für die Röhre TOP benötigten maximalen Energie entspricht. Wenn die letztere keinen Stromstoß hervorruft, wird der Strom 10 wieder in die Eingangsquelle eingespeist. Im Falle eines Stromstoßes steht dagegen die von der Drosselspule L gespeicherte Energie praktisch sofort zur Verfügung, um die Primärwicklung mit dem Strom 10 zu speisen und die gewünschte Leistung zu liefern. Im Vergleich zu einer klassischen Situation, in welcher der Strom vom Wert Null auf den Wert 10 ansteigen müßte, wird eine beachtliche Zeiteinsparung erzielt.
Oben wurde eine Funktion des Gerätes im stationären Betriebszustand beschrieben. Während des Übergangszustandes, der erforderlich ist, damit sich ein in der Drosselspule fließender Strom mit einem Wert einstellt, der gleich dem Nennwert 10 ist, werden die Verteilungsumschaltungsmittel abwechselnd in ihren ersten Zustand ("Laden" der Drosselspule durch die Quelle) und dann in ihren dritten Zustand ("Rückgabe" der Energie an die Primärwicklung) versetzt, bis sich an den Klemmen der Verstärkerbaugruppe 4 die Nennspannung eingestellt hat. Man erkennt somit, daß dieser Übergangszustand analog zu einer Funktion des Gerätes im stationären Betriebszustand bei einem starken Stromstoß ist.
Allgemein kann Veranlassung bestehen, die Ablaufdiagramme der Steuerung der Umschaltung in Abhängigkeit von den speziellen Merkmalen der Umschaltungsmittel zu modifizieren, insbesondere wenn es sich um Feldeffekt-Leistungstransistoren handelt, und eine Lösung besteht darin, eine Sperrzeit für alle Schalter vorzusehen, um das Laden ihrer Störkapazität Senke-Quelle in den Leistungsstromkreis zu verhindern und um eine gute Leerlaufregelung des Gerätes sicherzustellen.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern umfaßt deren sämtliche Varianten, die im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche enthalten sind, insbesondere folgende:
- Man könnte beabsichtigen, in Reihe mit dem Gleichrichter D7 einen Feldeffekttransistor Q7 anzuordnen, dessen Quelle mit der Anode der Diode D7 verbunden ist und dessen Senke mit dem Widerstand R7 verbunden ist;
- man könnte beabsichtigen, den Transformator mit weiteren zusätzlichen Sekundärwicklungen auszustatten, die auf geeignete Weise mit der Spannungsverstärkerbaugruppe verbunden sind; - ebenso könnten weitere Reihen von Spannungsverdopplungsbausteinen zumindest zu einigen der bereits in Reihe geschalteten Reihen der Spannungsverstärkerbaugruppe parallelgeschaltet werden.
Natürlich können einige der oben beschriebenen Mittel bei den Varianten, bei denen sie keinen Zweck erfüllen, entfallen.

Claims

1. Elektrisches Speisegerät, welches umfaßt:

- einen Eingang für eine Gleichspannungsquelle mit einer ersten Eingangsklemme (BE1) und einer zweiten Eingangsklemme (BE2),

- einen Ausgang für eine Last (TOP) mit einer ersten (S2-n) und einer zweiten (E2-1) Ausgangsklemme,

- eine Drosselspule (L) mit einer Ausgangsklemme (LV) und einer Eingangsklemme (LM),

- einen Transformator (1), der eine Primärwicklung (11) und mindestens eine Sekundärwicklung (12, 13) besitzt,

- eine Spannungsverstärkerbaugruppe (4), welche eine aus einer Vielzahl von miteinander verbundenen Spannungsverdopplungsbausteinen bestehende Kette enthält, wobei der erste Baustein mit der Sekundärwicklung des Transformators verbunden ist, und wobei die beiden Ausgangsklemmen des Geräts durch zwei Klemmen der Verstärkerbaugruppe (S2-n, E2-1) gebildet werden,

- Verbindungsumschaltungsmittel (Q1-Q4), die geeignet sind, die besagte Primärwicklung (11) in Reihe mit der besagten Drosselspule (L) mit den besagten Eingangsklemmen (BE1, BE2) zu verbinden, und die einen ersten und einen zweiten Zustand haben, wobei diese Zustände das Fließen eines Induktionsstromes in der Primärwicklung in der einen bzw. in der anderen Richtung ermöglichen,

- Verteilungsumschaltungsmittel (Q5, Q6, D7, Q8), die drei unterschiedliche Zustände haben; sowie

- Steuermittel, die in der Lage sind:

* die Verteilungsumschaltungsmittel und Verbindungsumschaltungsmittel entsprechend einer Steuerfolge mit gewählter Periodendauer zu steuern, wobei jede Periode zwei auf einanderfolgende Zyklen (CY1, CY2) von gleicher Dauer (T) umfaßt,

* innerhalb jedes Zyklus die Verteilungsumschaltungsmittel (Q5, Q6, D7, Q8) nacheinander in ihren ersten Zustand und danach in wenigstens entweder ihren zweiten oder dritten Zustand zu versetzen,

* die Verbindungsumschaltungsmittel (Q1-Q4) während des ersten Zyklus (CY1) in entweder ihren ersten oder zweiten Zustand und danach während des zweiten Zyklus (CY2) in ihren anderen Zustand zu versetzen, und

* innerhalb jedes Zyklus die jeweiligen Dauern der Versetzung der Verteilungsumschaltungsmittel (Q5, Q6, D7, Q8) in ihre entsprechenden Zustände zu modulieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungsumschaltungsmittel (MCD) umfassen:

- eine erste Umschaltungseinheit (Q5), welche die Eingangsklemme (LM) der Drosselspule (L) mit der ersten Eingangsklemme (BE1) verbindet und einen Stromsperrzustand besitzt, sowie einen Durchgangszustand, der den Stromdurchgang in der Richtung von der ersten Eingangsklemme (BE1) zur Eingangsklemme (LM) der Drosselspule (L) gestattet,

- eine zweite Umschaltungseinheit (Q6, D6), welche die Ausgangsklemme (LV) der Drosselspule (L) mit der ersten Eingangsklemme (BE1) verbindet und einen Stromsperrzustand besitzt, sowie einen Durchgangszustand, der den Stromdurchgang in der Richtung von der Ausgangsklemme (LV) der Drosselspule (L) zur ersten Eingangsklemme (BE1) gestattet,

- eine dritte Umschaltungseinheit (D7), welche die Eingangsklemme (LM) der Drosselspule (L) mit der zweiten Eingangsklemme (BE2) verbindet und einen Sperrzustand besitzt, der den Stromdurchgang in der Richtung von der Eingangsklemme (LM) der Drosselspule (L) zur zweiten Eingangsklemme (BE2) verhindert, sowie einen Durchgangszustand, der den Stromdurchgang in der entgegengesetzten Richtung gestattet, und

- eine vierte Umschaltungseinheit (Q8), welche die Ausgangsklemme (LV) der Drosselspule (L) mit der zweiten Eingangsklemme (BE2) verbindet und einen Stromsperrzustand besitzt, sowie einen Durchgangszustand, der den Stromdurchgang in der Richtung von der Ausgangsklemme (LV) der Drosselspule (L) zur zweiten Eingangsklemme (BE2) gestattet,

dadurch, daß im ersten Zustand der Verteilungsumschaltungsmittel, in welchem diese die Eingangsklemme (LM) der Drosselspule (L) mit der ersten Eingangsklemme (BE1) und ihre Ausgangsklemme (LV) mit der zweiten Eingangsklemme verbinden, so daß das Fließen eines Stroms durch die von der Quelle gespeiste Drosselspule (L) hindurch von ihrem Eingang zu ihrem Ausgang ermöglicht wird, die erste (Q5) und die vierte (Q8) Umschaltungseinheit sich in ihrem jeweiligen Durchgangszustand befinden, während sich die anderen Umschaltungseinheiten (Q6,D6; D7) in ihrem jeweiligen Sperrzustand befinden, dadurch, daß im zweiten Zustand der Verteilungsumschaltungsmittel, in welchem diese das Fließen eines Stroms durch die Drosselspule (L) hindurch von ihrem Eingang zu ihrem Ausgang und seine Wiedereinspeisung in die Quelle ermöglichen, die erste (Q5) und die vierte (Q8) Umschaltungseinheit sich in ihrem jeweiligen Sperrzustand befinden, während sich die anderen Umschaltungseinheiten (Q6,D6; D7) in ihrem jeweiligen Durchgangszustand befinden,

dadurch, daß im dritten Zustand der Verteilungsumschaltungsmittel, in welchem diese das Fließen eines Stroms durch die Drosselspule (L) hindurch von ihrem Eingang zu ihrem Ausgang und durch die Primärwicklung (11) ermöglichen, die zweite (Q6,D6), dritte (D7) und vierte (Q8) Umschaltungseinheit sich in ihrem jeweiligen Sperrzustand befinden, während sich die erste Umschaltungseinheit (Q5) in ihrem Durchgangszustand befindet.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Last eine Mikrowellensenderöhre für ein Impulsradar ist, dadurch, daß die zweite Ausgangsklemme die eine der Klemmen (E2-1) des ersten Bausteins der Verstärkerbaugruppe ist, und daß sie mit der Wendel (H) der Röhre verbunden ist, während die erste Ausgangsklemme mit der Katode (K) der Röhre verbunden ist,

und dadurch, daß die Periode der Steuerfolge synchron mit der Impulswiederholungszeit des Radars ist.

3. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel in der Lage sind, innerhalb einer Periode in Abhängigkeit von einer repräsentativen Messung des Stromstoßes der Last (TOP) den Übergang der Verteilungsumschaltungsmittel in ihren zweiten Zustand oder in ihren dritten Zustand zu bewirken.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die repräsentative Messung des Stromstoßes der Last (TOP) an der ersten Ausgangsklemme (S2-n) vorgenommen wird und einer Messung der Abweichung zwischen der an dieser ersten Ausgangsklemme gelieferten Spannung und einer Bezugsspannung entspricht.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel einen Regelkreis (S1) für die an der ersten Ausgangsklemme (S2-n) gelieferte Spannung umfassen, mit dem die besagte Messung vorgenommen werden kann, und daß sie in der Lage sind, die Dauer der Versetzung der Verteilungsumschaltungsmittel in ihren zweiten und dritten Zustand wertmäßig zu beeinflussen.

6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel Stromregelungsmittel umfassen, die in der Lage sind, während eines jeden Zyklus den Mittelwert aus dem Strom, der durch die Drosselspule (L) fließt, wenn sich die Verteilungsumschaltungsmittel in ihrem ersten Zustand befinden, und dem während des restlichen Zyklus durch die Drosselspule fließenden Strom zu realisieren.

7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungsumschaltungsmittel im zweiten Zustand die Eingangsklemme (LM) der Drosselspule (L) mit der zweiten Eingangsklemme (BE2) und ihre Ausgangsklemme (LV) mit der ersten Eingangsklemme (BE1) verbinden, und dadurch, daß sie im dritten Zustand die Eingangsklemme (LM) der Drosselspule (L) mit der ersten Eingangsklemme (BE1) verbinden.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Umschaltungseinheit wenigstens einen Feldeffekttransistor (Q5) umfaßt, dessen Senke mit der ersten Eingangsklemme (BE1) verbunden ist und dessen Quelle mit der Eingangsklemme (LM) der Drosselspule (L) verbunden ist,

dadurch, daß die zweite Umschaltungseinheit wenigstens einen Feldeffekttransistor (Q6) und einen Gleichrichter (D6) umfaßt, die in Reihe geschaltet sind, wobei die Quelle des Transistors mit der ersten Eingangsklemme (BE1) verbunden ist und die Anode des Gleichrichters mit der Ausgangsklemme (LV) der Drosselspule (L) verbunden ist,

dadurch, daß die dritte Umschaltungseinheit wenigstens einen Gleichrichter (D7) umfaßt, dessen Katode mit der Eingangsklemme (LM) der Drosselspule (L) und dessen Anode mit der zweiten Eingangsklemme (BE2) verbunden ist, und dadurch, daß die vierte Umschaltungseinheit wenigstens einen Feldeffekttransistor (Q8) umfaßt, dessen Senke mit der Ausgangsklemme (LV) der Drosselspule (L) und dessen Quelle mit der zweiten Eingangsklemme (BE2) verbunden ist.

9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsumschaltungsmittel zwei Paare von zwei Schaltern umfassen, die einen Durchgangszustand und einen Sperrzustand haben, wobei die zwei Schalter (Q3, Q4) des einen Paares die beiden Klemmen der Primärwicklung (11) jeweils mit der einen (BE2) der Eingangsklemmen des Geräts verbinden, während die zwei Schalter (Q1, Q2) des anderen Paares die beiden Klemmen der Primärwicklung (11) jeweils mit der Ausgangsklemme der Drosselspule (L) verbinden,

und dadurch, daß sich im ersten Zustand der eine Schalter eines ersten Paares und der eine Schalter des zweiten Paares in ihrem Durchgangszustand befinden, während sich die anderen Schalter in ihrem Sperrzustand befinden, wohingegen sich im zweiten Zustand der andere Schalter des besagten ersten Paares und der andere Schalter des besagten zweiten Paares in ihrem Durchgangszustand befinden und sich die anderen Schalter in ihrem Sperrzustand befinden.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Schalter der Verbindungsumschaltungsmittel Leistungs-Feldeffekttransistoren umfassen.