186116. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés nagyfeszültségű impulzusok előállítására, valamint vezérlőáramkör
1 186116 2 À találmány tárgya kapcsolási elrendezés nagyfeszültségű impulzusok előállítására kis egyenfeszültségből, amelynek transzformátora van, a transzformátor szekunder tekercsének a kivezetései a nagyfeszültségű impulzuskimenetet alkotják, a transzformátor első primer tekercse, valamint kapcsolóáramkör és kondenzátor hurokáramkört alkot. A találmány tárgya továbbá vezérlőáramkör, a találmány szerinti kapcsolási elrendezés működtetésére, amelynek a nagyfeszültségű impulzusok megjelenését vezérlő kapcsolója van. Ismeretesek olyan nagyfeszültségű impulzusokat előállító elrendezések, amelyek az impulzus energiáját induktiv, illetve kapacitiv energia-tárolókból nyerik. Transzformátoros energia átvitelnél a transzformátor felmágneseződésekor keletkező induktív energia és kapacitiv energia együttes alkalmazása nem ismeretes. Periodikus energiaátvitelnél olyan közbenső kapacitiv energiatárolást lehet megvalósítani, amelyben az a mágneses energia tárolódik, amely a transzformátoros energiaátvitelnél mint mágneses energia megmaradt. Ilyen erendezések nem ismertesek. Az ilyen nagyfeszültségű impulzusokat előállító készülékek jelentős része robbanómotorok gyújtóáramkörében használatos. A nagyfeszültségű impulzusokat ezekben az esetekben a robbanómotor által működtetett megszakító érintkezők váltják ki, amelyeknél a megszakítás pillanata — a megszakító érintkező rugójának mechanikus berezgései következtében, valamint a keletkező szikra és annak kioltási bizonytalansága következtében — kismértékben bizonytalan, vagyis nem tökéletesen azonos fázisban jelenik meg a motor különböző fordulatainál. A találmány elé célul tűztük ki egy nagyfeszültségű impulzusok előállítására szolgáló kapcsolási elrendezés kidolgozását, amelynél az energia átalakítás a korábbi megoldásokhoz képest előnyösebb. A találmány elé célul tűztük ki továbbá egy olyan vezérlőáramkör kidolgozását, amelynél jelentősen kiküszöbölhető a megszakító érintkező mechanikus berezgései következtében fellépő kapcsolási bizonytalanság, továbbá, amelynél a megszakító érintkezőnél a kis áramterhelés következtében szikra gyakorlatilag nem keletkezik. A kitűzött célt bevezetőben említett kapcsolási elrendezéssel a találmány szerint úgy értük el, hogy a kondenzátor egyik kivezetése a kis egyenfeszültségforrás egyik pólusára csatlakozik, a kondenzátor másik kivezetése a transzformátor másik primer tekercsének és diódának soros kapcsolásán keresztül a feszültségforrás másik pólusára van vezetve. Egy előnyös kivételi alak szerint a dióda a feszültségforrás polaritásához képest nyitó irányban van az áramkörbe beiktatva. Egy további előnyös kivételi alaknál a második primer tekercs menetszáma nagyobb, mint az első primer tekercs menetszáma. Egy még további előnyös kiviteli alak szerint a kapcsolóáramkört a nagyfeszültségű impulzusok ütemében vezérelt tranzisztor emitter-kollektor szakasza al-, kotja, és a vezérlő bemenet a tranzisztor bázisa. A találmány egy másik előnyős kiviteli alakjánál a kapcsoló áramkört a nagyfeszültségű impulzusok ütemében vezérelt tranzisztor emitter-kollektor szakasza alkotja, amely egy második tranzisztorral Darlington kapcsolásban van, és a második tranzisztor bázisa a kapcsoló áramkör vezérlő bemenete. A találmány egy további előnyös kiviteli alakja szerint a tranzisztor földelt emitteres kapcsolásban van, és a második primer tekercs csatlakozik a feszültségforrás másik pólusára, továbbá a vezérlő bemenettel harmadik tranzisztor emitter-kollektor szakasza kapcsolódik párhuzamosan, amelynek a bázisa hőfokfüggő ellenálláson keresztül össze van kötve a második primer tekercs és a dióda csatlakozási pontjával. A kitűzött másik célt továbbá a bevezetőben említett vezérlő áramkörrel a találmány szerint úgy érjük el, hogy a kapcsoló egy tekerccsel van sorbakapcsolva, amely soros kapcsolás a feszültségforrás kapcsaira csatlakozik, a tekerccsel egy a feszültségforrás szempontjából záróirányú első dióda és egy ellenállás soros kapcsolása van párhuzamosan kötve, ezek közös pontja kondenzátoron keresztül tranzisztor bázisára van vezetve, a tranzisztor emittere a feszültségforrásnak a tekercs felőli pólusára csatlakozik, míg a kollektor a vezérlő áramkör kimenetét alkotja, és a bázis emitter körrel egy a feszültségforrás szempontjából záróirányú második dióda van párhuzamosan kapcsolva. Egy előnyös kiviteli alak szerint a tekercs a hozzá kapcsolódó ellenállással együtt, valamint a kapcsoló áramkört alkotó tranzisztor kollektora egy közös ellenálláson keresztül csatlakozik a feszültségforráshoz. Ebben a megoldásban egy pozitív visszacsatolás jön létre, amelynek eredményeként a kapcsoló áramakört alkotó tranzisztor biztosan zárja az áramkört a nagyfeszültségű impulzus lefutása végéig. Abban a kiviteli alakban, amelynél a kapcsoló áramkört alkotó tranzisztor földelt emitteres kapcsolásban van, a pozitív visszacsatolást egy a transzfomátor első primer tekercse és a hozzá kapcsolódó kondenzátor közös pontja, valamint a vezérlő áramkörben az első dióda és a vele sorosan kapcsolt ellenállás közös pontja közé egy további ellenállásból és kondenzátorból álló soros kapcsolás van közbeiktatva. Előnyös továbbá, ha a vezérlő kapcsolóval egy ellenállás van sorosan kapcsolva. A találmány szerinti kapcsolási elrendezést az alábbiakban a mellékelt rajzokon is bemutatott kiviteli példák kapcsán ismertetjük részletesebben, ahol az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés legegyszerűbb kiviteli alakja, a 2. ábra egy, a gyakorlatban is megvalósított találmány szerinti kapcsolási elrendezést mutat, végül a 3. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy további lehetséges kiviteli alakja látható. Az 1. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés legegyszerűbb és legáltalánosabb kiviteli alakja látható, amelynek segítségével elsősorban annak működése érthető meg. A nagyfeszültségű impulzusok előállítására szolgáló kapcsolási elrendezés egy 1 transzfomátort tartalmaz, amelynek 2 szekunder tekercse, valamint első 3 primer tekercse és második 4 primer tekercse van. Az 1. ábrán a 4 és 3 primer tekercsek egymással közvetlenül sorba vannak kapcsolva. Az első 3 primer tekercs egy 5 kapcsolóáramkörön keresztül kisfeszültségű 8 feszültségforrás egyik pólusára csatlakozik. A második 4 primer tekercs 7 diódán keresztül a 8 feszültségforrás másik pólusára van kötve. A 3 és 4 primer te5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
