DE3411712A1 - Schaltung zur erzeugung von sehr kurzen leistungsimpulsen - Google Patents

Schaltung zur erzeugung von sehr kurzen leistungsimpulsen

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Description

  • Schaltung zur Erzeugung von sehr kurzen Leistungs-
  • impulsen.
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Erzeugung von sehr kurzen Leistungsimpulsen, insbesondere zur Auf- und Zutastung einer Laufzeitröhre, unter Verwendung eines Transistorschalters, der in seinem Eingangskreis zur Ansteuerung eine Impulssteuerquelle und in seinem Ausgangskreis außer der Last, d.h. z.B. der Laufzeitröhre, als Energiespeicherelement einen Kondensator aufweist, der sich jeweils während einer Impulsdauer teilweise auf die Last entlädt und der während der Impulspausen von einer Gleichspannungsquelle wieder aufgeladen wird.
  • Zur Erzeugung von Leistungsimpulsen sind aus der Radartechnik zwei unterschiedliche Prinzipien bekannt. Im einen Fall ist eine Laufzeitkette oder ein Verzögerungsnetzwerk als Speicherelement vorgesehen, da dieses einen Rechteckimpuls erzeugen und durch eine gasgefüllte Röhre (Thyratron) oder einen Thyristor betrieben werden kann.
  • Diese Kombination, bestehend aus der Laufzeitkette und der Gasröhre bzw. dem Thyristor wird gewöhnlich als Leitungstyp-Modulator bezeichnet. Sie hat zwar einen weiten Anwendungsbereich in der Radartechnik wegen ihrer Einfachheit, der kompakten Abmessungen und der Fähigkeit, abnormale Belastungszustände zu überstehen, wie sie beispielsweise durch Funkenüberschläge beim Magnetron verursacht werden können.
  • Pulsgeneratoren, die nach diesem Speicher-Entladeprinzip arbeiten, weisen allerdings den Nachteil auf, daß sich nur feste Impulslängen erzeugen lassen und sich somit Schwierigkeiten bei einer Änderung der Impulsbreiten ergeben. Die Ursache für diesen Nachteil beim Laufzeitketten-Pulsmodulatortyp liegt darin, daß der durch die Gasröhre oder den Thyristor realisierte Schalter nur jeweils den Anfang der Impulse steuert.
  • Beim zweiten Prinzip zur Bildung von Leistungsimpulsen wird mit einem Schalter gearbeitet, der sowohl den Anfang als auch das Ende der Impulse steuert. Das Energiespeicherelement ist hierbei ein Kondensator. Als Schalter wird eine Vakuumröhre oder ein gesteuertes Halbleiterbauelement verwendet. Um einen stärkeren Abfall in der Pulsform aufgrund der Exponentialfunktion der Kondensatorentladung zu vermeiden, wird nur ein kleiner Anteil der gespeicherten Energie zur Impulslieferung an die Last herangezogen. Der sogenannte Hard-Tube-Modulator oder auch als Active-Switch-Modulator bezeichnete Impulsgenerator gestattet mehr Flexibilität und Genauigkeit als ein Laufzeitketten-Pulsmodulator. Es ist möglich, mit unterschiedlichen Pulsbreiten und verschiedenen Pulswiederholfrequenzen zu arbeiten, und es lassen sich dicht aufeinanderfolgende Impulse erzeugen. Im Zusammenhang mit den letztgenannten Impulsgeneratoren wird auf das Buch von M.Skolnik: "Radar Handbook", McGraw-Hillbook Comp. 1970, Seiten 7-78 bis 7-87 hingewiesen.
  • Es stößt jedoch auf Schwierigkeiten, mit gesteuerten Halbleiterelementen, z.B. Transistoren, ausgestattete Leistungsimpulsgeneratoren nach dem letztgenannten Prinzip für extrem kurze Schaltzeiten, d.h. einige Nanosekunden (ns), und damit auch für sehr kurze Impulslängen, bis herunter zu 30 ns, zu realisieren.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung zur Erzeugung von sehr kurzen Leistungsimpulsen anzugeben, welche die angegebenen extrem kurzen Schaltzeiten bewältigt, so daß sich Radarmodulatoren in einem Leistungsbereich bis zu etwa 100 kW mit beliebig variablen Impulslängen bis herunter zu ca.30 ns verwirklichen lassen.
  • Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Schaltung zur Erzeugung von sehr kurzen Leistungsimpulsen der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als Transistor ein sogenannter Power-MOS-Feldeffekttransistor vorgesehen ist, der in seinem Eingangskreis einen an seiner Primärwicklung von der Impulssteuerquelle beaufschlagten Eingangsübertrager aufweist, dessen Sekundärwicklung nur aus einer einzigen Windung oder aus wenigen Windungen besteht, wobei die beiden Sekundärwicklungsenden unmittelbar mit den beiden Eingangselektroden des Power-MOS-Feldeffekttransistors verbunden sind, so daß sich ein verhältnismäßig hoher Steuerstrom ergibt. In den Datenblättern für Power-MOS-Feldeffekttransistoren sind als Einschalt- und Ausschaltzeiten für die verschiedensten Typen zumindest immer 50 ns angegeben, so daß sich daraus eine Verwendung derartiger Transistoren für das in diesem Fall vorliegende Schaltproblem nicht herauslesen läßt. Durch die Beschaltung des Eingangskreises mit einem Eingangsübertrager, dessen Sekundärwicklung nur eine einzige Windung oder sehr wenige Windungen aufweist, können hohe Steuerströme erreicht werden. Dadurch ergeben sich die geforderten extrem kurzen Schaltzeiten von einigen Nanosekunden.
  • In vorteilhafter Weise ist der Übertrager als Ringkernübertrager ausgebildet. Eine besonders günstige Funktion der Schaltung hat sich dann ergeben, wenn auf dem Ringkern des Ringkernübertragers lediglich die eine größere Anzahl von Windungen aufweisende Primärwicklung aufgewickelt ist und die aus der einen Windung bestehende Sekundärwicklung aus einem zylinderförmigen Metalltopf mit einem koaxialen Innenzylinder besteht, der am Boden des in Verlängerung mit dem Hohlraum des Innenzylinders eine Öffnung aufweisenden Metalltopfes befestigt ist. Der Ringkern ist dann zusammen mit der darauf angebrachten Primärwicklung im Raum zwischen dem Metalltopf und dem Innenzylinder angeordnet. Die zwei Anschlußleiter für die Primärwicklung lassen sich ohne Schwierigkeiten durch ein kleines Loch im Metalltopf herausführen. Die vorstehend ausgeführte Ausbildung des Eingangsübertragers als Ringkernübertrager gestattet einen vorteilhaften Einsatz bei gedruckten Schaltungen. Die dem Boden abgewandten kreisförmigen Ränder des Metalltopfes und des koaxialen Innenzylinders lassen sich auf voneinander isolierten Leiterbereichen einer gedruckten Leiterplatte leitend auflegen. Auf dieser Leiterplatte wird auch der jeweilige Power-MOS-Feldeffekttransistor angebracht. Die topfartige Sekundärwicklung läßt sich vergleichen mit einer größeren Anzahl parallelgeschalteter Einzel windungen auf der Sekundärseite des Ringkernübertragers.
  • Die MOS-Feldeffekttransistoren lassen sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ohne Einschränkung parallel schalten. Dadurch können Radarmodulatoren im 100 kW-Bereich mit beliebig variablen Pulslängen bis herunter zu 30 ns ohne Schwierigkeiten realisiert werden. Die Parallelschaltung der MOS-Transistoren läßt sich in verschiedener Weise realisieren. Es können z.B. nur die im Ausgangskreis liegenden Elektroden mehrerer MOS-Transistoren zueinander parallelgeschaltet werden, wobei dann in jedem Eingangskreis dieser Transistoren jeweils ein Eingangsübertrager liegt, und die Primärseiten aller Ubertrager parallelgeschaltet sind. Eine andere Möglichkeit der Parallelschaltung besteht darin, mehrere Power-MOS-Feldeffekttransistoren mit ihren sich entsprechenden Elektroden zueinander parallel zu schalten und für mehrere dieser parallel geschalteten Transistoren nur einen einzigen Eingangsübertrager zur Ansteuerung vorzusehen.
  • Ein besonders günstiges Arbeiten der Schaltung zur Erzeugung von Leistungsimpulsen nach der Erfindung ergibt sich dann, wenn zwei im Gegentakt betriebene Transistorschalter vorgesehen sind, die in ihrem Eingangskreis von einer ebenfalls im Gegentakt arbeitenden Impulssteuerquelle beaufschlagt werden. Jeder der beiden erwähnten Transistorschalter kann dabei aus einer Parallelschaltung mehrerer Power-MOS-Feldeffekttransistoren bestehen.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand von fünf Figuren erläutert.
  • Es zeigen Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der Schaltung zur Erzeugung von sehr kurzen Leistungsimpulsen nach der Erfindung, Fig. 2 in perspektivischer Ansicht einen Eingangsübertrager nach der Erfindung mit Draufsicht auf einen Ausschnitt einer dazugehörenden Leiterplatte, Fig. 3 eine Schaltung zur Erzeugung von sehr kurzen Leistungsimpulsen nach der Erfindung unter Verwendung einer Gegentakt-Source-Schaltung, Fig. 4 das vollständige Schaltbild einer Schaltung zur Erzeugung von sehr kurzen Leistungsimpulsen nach der Erfindung unter Verwendung einer Gegentakt-Gate-Schaltung, Fig. 5 eine Schaltung zur Erzeugung von sehr kurzen Leistungsimpulsen nach der Erfindung mit mehreren in Kaskade geschalteten Power-MOS-Feldeffekttransistoren.
  • Fig.1 zeigt in einem Schaltbild eine Schaltung nach der Erfindung zur Erzeugung von sehr kurzen Leistungsimpulsen.
  • Diese Leistungsimpulse sollen eine Last R beaufschlagen.
  • Diese Last R kann z.B. durch ein Magnetron gebildet werden, welches auf- und zugetastet werden soll. Zur Bildung der sehr kurzen Leistungsimpulse wird ein Transistorschalter verwendet, der einen Power-MOS-Feldeffekttransistor T in Source-Schaltung aufweist. Die Last R liegt im Ausgangskreis dieses Transistors T und wird über einen Ausgangsübertrager Ü angesteuert. An der Sekundärwicklung dieses Übertragers ü liegt die Last R, während an der Primärwicklung am einen Ende die Drain-Elektrode und am anderen Ende der Pluspol einer Leistungs-Gleichspannungsquelle UG liegt, welche eine Spannung von z.B. 400 V abgibt. Der Minuspol dieser Gleichspannungsquelle UG liegt an Masse. Parallel zur Gleichspannungsquelle UG liegt noch ein Kondensator C, der als Energiespeicherelement dient und sich jeweils während einer Impulsdauer teilweise auf die Last R entlädt, dagegen während der Impulspausen von der Gleichspannungsquelle UG wieder aufgeladen wird. Die Source-Elektrode des Feldeffekttransistors T liegt an Masse. Im Eingangskreis des Transistors T liegt ein Eingangsübertrager E, der an seiner eine größere Anzahl von Windungen aufweisenden Primärwicklung von einer Impulssteuerquelle Q beaufschlagt wird. Die Sekundärwicklung des Eingangsübertragers E besteht aus nur einer einzigen Windung oder aus wenigen Windungen, wobei die beiden Sekundärwicklungsenden unmittelbar mit den beiden Eingangselektroden, d.h.
  • der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode, des Power-MOS-Feldeffekttransitors T verbunden sind. Es ergibt sich durch diese Maßnahme im Eingangskreis des Transitors T ein verhältnismäßig hoher Steuerstrom. Dieser hohe Steuerstrom läßt extrem kurze Schaltzeiten, bis zu einigen Nanosekunden, zu. Die Leistungsimpulslänge an der Last R hängt bei dieser Schaltung direkt von den Steuerimpulsen der Quelle Q ab, da sowohl die Eingangsflanke eines Leistungsimpulses als auch dessen Ausgangsflanke vom Transistor T in Abhängigkeit vom Eingangsimpuls geschaltet werden.
  • Es lassen sich mehrere Power-MOS-Transistoren T ohne Einschränkung parallelschalten, so daß Radarmodulatoren im 100 kW-Bereich mit beliebig variablen Impulslängen, bis herunter zu 30 ns, realisiert werden können.
  • Als Eingangsübertrager E wird in zweckmäßiger Weise ein Ringkernübertrager verwendet. Das Ausführungsbeispiel eines solchen Ringkernübertragers, wie er z.B. bei der Schaltung nach Fig. 1 in vorteilhafter Weise verwendet werden kann, ist in Fig.2 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt.
  • Auf dem Ringkern 1 dieses Ringkernübertragers ist lediglich die eine größere Anzahl von Windungen aufweisende Primärwicklung 2 aufgewickelt. Die aus der einen einzigen Windung bestehende Sekundärwicklung weist einen zylinderförmigen Metalltopf 3 mit einem koaxialen Innenzylinder 4 auf, der am Boden 5 des Metalltopfes 3 befestigt ist. In Verlängerung mit dem Hohlraum 6 des metallischen Innenzylinders 4 ist der Boden 5 mit einer Öffnung 7 versehen. Der Ringkern 1 ist zusammen mit der darauf angebrachten Primärwicklung 2 im Raum zwischen dem Metalltopf 3 und dem Innenzylinder 4 angeordnet. Die zwei nach außen isolierten Anschlußleiter 8 und 9 für die Primärwicklung 2 sind durch ein kleines Loch 10 aus dem Metalltopf 3 herausgeführt. Der Metalltopf mit dem metallischen Innenzylinder 4 und dem Boden 5 entspricht der Parallelschaltung einer Vielzahl von Windungen auf der Sekundärseite und führt zu einem extrem niedrigen Widerstand auf der Eingangsseite des Power-MOS-Feldeffekttransistors.
  • Dieser sehr niedrige Eingangswiderstand läßt dann den gewünschten hohen Steuerstrom zu. Der Hohlraum 6 des metallischen Innenzylinders ist nur wegen der möglichen Schraubbefestigung auf einer Leiterplatte 15 erforderlich.
  • Der dem Boden 5 abgewandte kreisförmige Rand 11 des Metalltopfes 3 und der koaxiale Innenzylinder 4 mit seiner Stirnfläche 12 werden auf voneinander isolierten Leiterbereichen 13 und 14 einer gedruckten Leiterplatte 15 leitend aufgelegt. Auf dieser Leiterplatte 15 kann dann auch der Power-MOS-Feldeffektransistor angebracht werden. In Fig. 2 ist lediglich ein Ausschnitt der Leiterplatte 15 dargestellt, die eine Vielzahl derartiger Anordnungen aufweisen kann.
  • Fig. 3 zeigt das Schaltbild einer Schaltung zur Erzeugung von sehr kurzen Leistungsimpulsen nach der Erfindung unter Verwendung zweier im Gegentakt betriebener Transistorschalter. Beide Transistorschalter bestehen aus Power-MOS-Feldeffekttransistoren T1 bzw. T2, welche in Source-Schaltung betrieben sind. Angesteuert werden die beiden Transistoren T1 und T2 in ihrem Eingangskreis von einer Impulssteuerquelle Q und über jeweils einen Eingangsübertrager El bzw.
  • E2. Die Primärwicklungen der Ubertrager El und E2 liegen dabei an der Impulssteuerquelle Q. Die aus nur einer einzigen Windung oder aus wenigen Windungen bestehende Sekundärwicklung des Ubertragers El bzw. E2 ist mit ihrem einen Anschluß mit der Gate-Elektrode des Transistors Tl bzw. T2 verbunden. Der andere Anschluß der Sekundärwicklung des Übertragers El bzw. E2 liegt über einen niederohmigen Widerstand R1 bzw. R2 an der Source-Elektrode des Transistors T1 bzw. T2. Die Widerstände R1 und R2 dienen als die Transistoren T1 und T2 schützende Strombegrenzer im Falle eines Funkenüberschlags auf seiten der Last R, die z.B. ein Magnetron sein kann. Als Energiespeicherelemente für die beiden Transistorstufen sind zwei Kondensatoren C1 und C2 vorgesehen, die gleichstrommäßig parallel zur Leistungs-Gleichspannungsquelle UG liegen, welche z.B. eine Spannung von 400 V abgibt. Der mit seiner Sekundärwicklung an die Last R angeschlossene Ausgangsübertrager Ü liegt mit seiner Eingangswicklung zum einen an der Drain-Elektrode des Transistors T2 und zum anderen am einen Anschluß des Kondensators C1, dessen anderer Anschluß über eine Drossel Dr an den Minuspol der Leistungs-Gleichspannungsquelle UG geführt ist. An jedem Ende der Primärwicklung des Ubertragers Ü liegt außerdem eine Diode D1 bzw. D2, von denen jede mit ihrem anderen Ende an Masse liegt, die elektrisch mit dem Pluspol der Gleichspannungsquelle UG verbunden ist.
  • Die kurzen Leistungsimpulse werden gleichzeitig über die beiden Transistorstufen auf die Last R geschaltet.
  • Die beiden Eingangsübertrager El und E2 werden in vorteilhafter Weise als Ringkernübertrager gemäß Fig.2 ausgebildet.
  • Es lassen sich in der Schaltung nach Fig. 3 mehrere Power-MOSFeldeffekttransistoren T1 und T2 mit ihren sich entsprechenden Elektroden zueinander parallelschalten. Dabei ist es möglich, daß entweder für mehrere dieser parallelgeschalteten Transistoren T1 bzw. T2 nur ein einziger Eingangsübertrager El bzw. E2 vorgesehen ist oder daß nur die im Ausgangskreis liegenden Elektroden mehrerer Power-MOS-Feldeffekttransistoren, d.h. die Drain- und Source-Elektroden, zueinander parallelgeschaltet sind und in jedem Eingangskreis dieser Transistoren T1 bzw. T2 jeweils ein Eingangsübertrager El bzw. E2 liegt, deren Primärseiten parallelgeschaltet sind.
  • Fig. 4 zeigt ein vollständiges Ausführungsbeispiel einer Schaltung zur Erzeugung von sehr kurzen Leistungsimpulsen nach der Erfindung mit einer Ansteuerschaltung. Die als Impulssteuerquelle Q dienende Ansteuerschaltung wird an ihrem Eingang M1 von Modulationsimpulsen beaufschlagt. Am Ausgang M2 der Impulssteuerquelle Q liegen die Transistoren T1 und T2 bei einem Funkenüberschlag auf seiten der Last (Magnetron M) schützende Strombegrenzungswiderstände R3 bzw R4, welche jeweils der eine größere Anzahl von Windungen aufweisenden Primärwicklung der Eingangsübertrager El bzw.
  • E2 in Serie geschaltet sind. Die aus einer einzigen Windung oder wenigen Windungen bestehende Sekundärwicklung der Ubertrager El bzw. E2 ist mit ihrem einen Ende mit der Source- und mit ihrem anderen Ende mit der Gate-Elektrode jeweils eines Power-MOS-Feldeffekttransistors T1 bzw. T2 verbunden. Es sind jeweils eine Vielzahl von Transistorstufen T1 bzw. T2 mit zugeordneten Eingangsübertragern El bzw. E2 und Strombegrenzungswiderständen R3 bzw. R4 parallelgeschaltet. Die mit den Transistoren T1 bzw. T2 bestückten Schalter arbeiten im Gegentakt und werden im Gegentakt von der ebenfalls als Gegentaktstufe arbeitenden Impulssteuerquelle Q beaufschlagt. Alle Transisoren T1 und T2 arbeiten in Gate-Schaltung, d.h. die im Eingangskreis liegenden Elektroden sind die Source- und die Gate-Elektrode und die im Ausgangskreis liegenden Elektroden die Gate- und Drain-Elektrode. Die Drain-Elektrode der Transistoren T1 liegt an Masse, welche mit dem Pluspol einer Leistungs-Gleichspannungsquelle UG verbunden ist, welche z.B. eine Gleichspannung von 400 V abgibt. Die Gate-Elektroden der Transistoren T7 sind außer mit dem einen Anschluß der Sekundärwicklung des zugeordneten Eingangsübertragers El zum einen über eine Drossel Dr mit dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle UG und zum anderen über einen ersten Kondensator C1 mit dem einen Anschluß der Primärwicklung eines Ausgangsübertragers U verbunden. An der Verbindungsstelle zwischen diesem ersten Kondensator C1 und der Primärwicklung des Ausgangsübertragers ist mit ihrer Kathode eine erste Diode D1 angeschlossen, deren Anode an Masse liegt. Am anderen Anschluß der Primärwicklung des Ausgangsübertragers U liegen zum einen die Drain-Elektroden der zweiten Power-MOS-Feldeffekttransistoren T2 und zum anderen ist mit ihrer Anode eine zweite Diode D2 angeschlossen, deren Kathode mit Masse verbunden ist. Die Gate-Elektroden der Transistoren T2 sind außer mit dem einen Anschluß der Sekundärwicklung des jeweils zugeordneten Eingangsübertragers E2 zum einen noch über einen zweiten Kondensator C2 mit Masse und zum anderen mit dem Minuspol der Gleichspannungsquelle UG verbunden. An der Sekundärwicklung des Ausgangsübertragers Ü liegt eine Last, die im dargestellten Fall ein Magnetron M ist. Die Anschlüsse für den Heizstrom sind mit H und für den Magnetronstrom mit IM bezeichnet. Die Kondensatoren Cl und C2 sind Energiespeicherelemente. Während einer Impulsdauer entladen sie sich teilweise, wogegen sie während der Impulspausen von der Gleichspannungsquelle UG wieder aufgeladen werden.
  • Damit die transistorenzerstörenden Spikes unterdrückt werden, sind die Kondensatoren C3 und C6 sowie die Dioden D3 und D4 vorgesehen. Darüber hinaus sind gegen die Spikes noch zwei Tiefpässe vorgesehen, die jeweils aus einer Drossel Drl bzw. Dr2, einem Widerstand R5 bzw. R6 und einem Kondenator C4 bzw. C5 zusammengesetzt sind.
  • Dadurch, daß die Strombegrenzungswiderstände R3 bzw. R4 wegen der Betreibung der Transistoren T1 bzw. T2 in Gate-Schaltung auf der Primärseite der beiden Eingangsübertrager El bzw. E2 angeordnet werden können, müssen sie nicht so extrem niederohmig ausgelegt werden, wie bei Anbringung auf der Sekundärseite des Eingangsübertragers El bzw. E2. Die Eingangsübertrager El und E2 weisen ein Übersetzungsverhältnis von beispielsweise 25 : 1 auf. Sie können in der gleichen Weise realisiert werden, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die gesamte Schaltung mit allen Leistungs-MOS-Feldeffekttransistoren T1 und T2 läßt sich dann auf einer einzigen Leiterplatte ohne große Schwierigkeiten anbringen.
  • Fig.5 zeigt in einem anderen Ausführungsbeispiel das Schaltbild einer Schaltung zur Erzeugung von sehr kurzen Leistungsimpulsen nach der Erfindung unter Verwendung von N in Kaskade geschalteten Power-MOS-Feldeffekttransistoren Tl ,T2, ..., TN, die in Gate-Schaltung betrieben werden. Prinzipiell ist auch ein Betrieb in Source-Schaltung möglich. Auf der Eingangsseite weist jede Kaskadenstufe einen Eingangsübertrager E auf, der von einer Impulssteuerquelle Q über einen als Strombegrenzer wirksamen Reihenwiderstand RE auf der Primärseite beaufschlagt wird. Jede Sekundärwicklung des Eingangsübertragers E weist eine einzige Windung oder wenige Windungen auf und ist an ihren Enden mit dem Source- und den Gate-Anschluß jeweils eines Transistors T1, T2, ..., TN verbunden. Die Ausgangskreise der Transistoren Tl,T2, TN sind in Kaskade geschaltet und beaufschlagen die Last R, der auch ein Impulstransformator vorgeschaltet sein kann.
  • Als Energiespeicher dienen die Kondenatoren C1, C2, ..., CN.
  • Die Schaltung nach Fig. 5 hat den Vorteil, daß sich bei einer Betriebsgleichspannung von z.B. 400 Volt eine Pulsspannung U von N.400 Volt ergibt. Bei Spannungen im puls 1000-Volt-Bereich kann auf einen Impulstransformator vor der Last R verzichtet werden. In jedem Ausgangskreis der Transistoren T1, T2, ...,TN ist eine Schutzschaltung gegen Spikes vorgesehen, die bei induktiver Last oder Funkenüberschlag entstehen können. Jede dieser Schutzschaltungen besteht aus einem Kondensator CS, einer Diode DS und einer Drossel DrS.
  • Durch diese Schutzelemente werden die Transistoren gegen Rückschlagspannungen sowie Unsymmetrien der Spannungsverteilung geschützt. Mit Dr sind Drosseln bezeichnet.
  • 13 Patentansprüche 5 Figuren - Leerseite -

Claims (13)

  1. Patentansprüche: Schaltung zur Erzeugung von sehr kurzen Leistungsimpulsen, insbesondere zur Auf- und Zutastung einer Laufzeitröhre, unter Verwendung eines Transistorschalters, der in seinem Eingangskreis zur Ansteuerung eine Impulssteuerquelle und in seinem Ausgangskreis außer der Last, d.h. z.B.
    der Laufzeitröhre, als Energiespeicherelement einen Kondensator aufweist, der sich jeweils während einer Impulsdauer teilweise auf die Last entlädt und der während der Impulspausen von einer Gleichspannungsquelle wieder aufgeladen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Transistor ein sogenannter Power-MOS-Feldeffekttransistor (T) vorgesehen ist, der in seinem Eingangskreis einen an seiner Primärwicklung von der Impulssteuerquelle (Q) beaufschlagten Eingangsübertrager (E) aufweist, dessen Sekundärwicklung nur aus einer einzigen Windung oder aus wenigen Windungen besteht, wobei die beiden Sekundärwicklungsenden unmittelbar mit den beiden Eingangselektroden des Power-MOS-Feldeffekttransistors verbunden sind, so daß sich ein verhältnismäßig hoher Steuerstrom ergibt.
  2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsübertrager (E) als Ringkernübertrager ausgebildet ist.
  3. 3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Ringkern (1) des Ringkernübertragers lediglich die eine größere Anzahl von Windungen aufweisende Primärwicklung (2) aufgewickelt ist, daß die aus der einen einzigen Windung bestehende Sekundärwicklung aus einem zylinderförmigen Metalltopf (3) mit einem koaxialen Innenzylinder (4) besteht, der am Boden (5) des Metalltopfes befestigt ist, und daß der Ringkern zusammen mit der darauf aufgebrachten Primärwicklung im Raum zwischen dem Metalltopf und dem Innenzylinder angeordnet ist.
  4. 4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Anschlußleiter (8,9) für die Primärwicklung (2) durch ein kleines Loch (10) im Metalltopf (3) herausgeführt sind.
  5. 5. Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Boden (5) abgewandte kreisförmige Rand (11) des Metalltopfes (3) und die eine Stirnseite (12) des Innenzylinders (4) auf voneinander isolierten Leiterbereichen (13,14) einer gedruckten Leiterplatte (15) leitend aufliegen, auf der auch der Power-MOS-Feldeffekttransistor angebracht ist.
  6. 6. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur die im Ausgangskreis liegenden Elektroden mehrerer Power-MOS-Feldeffekttransistoren zueinander parallelgeschaltet sind und in jedem Eingangskreis dieser Transistoren jeweils ein Eingangsübertrager liegt, und daß die Primärseiten dieser Eingangsübertrager einander parallelgeschaltet sind.
  7. 7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Power-MOS-Feldeffekt-Transistoren mit ihren sich entsprechenden Elektroden zueinander parallelgeschaltet sind, daß für mehrere dieser parallelgeschalteten Transistoren zur Ansteuerung nur ein Eingangsübertrager vorgesehen ist, und daß die Primärwicklungen dieser Eingangsübertrager einander parallelgeschaltet sind.
  8. 8. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß zwei im Gegentakt betriebene Transistorschalter (T1,T2) vorgesehen sind, die in ihrem Eingangskreis von einer ebenfalls im Gegentakt arbeitenden Impulssteuerquelle (Q) beaufschlagt werden.
  9. 9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß alle Power-MOS-Feldeffekttransistoren (T1,T2) in Gate-Schaltung betrieben sind und somit die im Eingangskreis liegenden Elektroden die Source-und Gate-Elektrode und die im Ausgangskreis liegenden Elektroden die Gate- und Drain-Elektrode sind, daß zwischen der Gate- und der Source-Elektrode der Transistoren (T1,T2) die Sekundärwicklung jeweils eines Eingangsübertragers (E7,E2) liegt, daß die Primärwicklung eines Eingangsübertragers zwischen den Ausgangsanschlüssen der Impulssteuerquelle (Q) liegt, daß die Drain-Elektrode des einen Transistorschalters (T1) der Gegentaktschaltung an die mit dem Pluspol der Gleichspannungsquelle (UG) auf gleichem Potential liegende Masse angeschlossen und die Gate-Elektrode außer mit dem einen Anschluß der Sekundärwicklung des zugeordneten Eingangsübertragers (El) zum einen über eine Drossel (Dr) mit dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle (UG) und zum anderen über einen ersten Kondensator (C1) mit dem einen Anschluß der Primärwicklung eines Ausgangsübertragers (Ü) verbunden ist, daß an der Verbindungsstelle zwischen diesem ersten Kondensator (C1) und der Primärwicklung des Ausgangsübertragers (Ü) mit ihrer Kathode eine erste Diode (D1) angeschlossen ist, deren Anode an Masse liegt, daß am anderen Anschluß der Primärwicklung des Ausgangsübertragers (Ü) zum einen die Drain-Elektrode des zweiten Transistors (T2) der Gegentaktschaltung liegt und zum anderen mit ihrer Anode eine zweite Diode (D2) angeschlossen ist, deren Kathode mit Masse verbunden ist, daß die Gate-Elektrode des zweiten Transistors (T2) außer mit dem einen Anschluß der Sekundärwicklung des zugeordneten Eingangsübertragers (E2) noch zum einen über einen zweiten Kondensator (C2) mit Masse und zum anderen mit dem Minus pol der Gleichspannungsquelle (UG) verbunden ist, und daß an der Sekundärwicklung des Ausgangsübertragers (Ü) die Last, z.B. ein Magnetron (M), angeschlossen ist (Fig.4).
  10. 10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zur Primärwicklung des Eingangsübertragers (E1,E2) ein ohmscher Widerstand (R3, R4) zur Strombegrenzung liegt.
  11. 11. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Kaskadenschaltung der Ausgangskreise mehrerer Power-MOS-Feldeffekttransistoren (T1,T2, ..., TN in Fig.5).
  12. 12. Schaltung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Schutzschaltung gegen Spikes in jedem Transistor-Ausgangskreis, die aus einem Kondensator (CS) und einer in Reihe dazu liegenden Parallelschaltung einer Diode (DS) und einer Drossel (DrS) besteht.
  13. 13. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anwendung als Modulator in einem Puls-Radarsender.
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