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Schaltung für die Horizontalablenkung und Hochspannungsversorgung in Fernsehempfängern
Die Erfindung betrifft eine Schaltung für die Horizontalblenkung und Hochspannungsversorgung in Fernsehempfängern, umfassend einen den Ablenkstrom liefernden Ausgangstransistor an den eine Ablenkwicklung und ein dazu parallel liegender Rücklaufkondensator angeschlossen ist, einen Hochspannungstransformator mit einer an die Ablenkschaltung angeschlossenen Primärwicklung, einen mit einer Klemme der Sekundärwicklung des Transformators verbundenen Hochspannungsgleichrichter, einen an den Gleichrichter gekoppelten Hochspannungsfilterkondensator zur Entwicklung einer hohen Gleichspannung, einen in Serie zwischen dem Gleichrichter und dem Filterkondensator liegenden Strombegrenzungswiderstand,
einen zwischen der Verbindung des Gleichrichters und des Widerstandes und der andern Klemme der Sekundärwicklung angeschlossenen zweiten Kondensator, ein Hochspannungskabel mit einem von einem Mantel aus Isoliermaterial umgebeneninnenleiter und schliesslich einen leitenden den Mantel abdeckenden Schirm.
Ein hervortretendes Problem, dem man in solchen transistorbestückten Ablenkschaltungsanordnungen begegnet, betrifft den Schutz des Horizontalausgangstransistors gegen den Übertritt hoher Energie, womit unerwünschte imHochspannungsteil auftretende Spannungsüberschläge verbunden sind. Die Hochspannungsschaltung beinhaltet normalerweise einen Transformator, der zur Erzeugung von Hochspannungsimpulsen dient, die während des Rücklauf teiles eines Horizontalablenkzyklus auftreten. Die Hochspannungsschaltung beinhaltet ferner eine aus Hochspannungsgleichrichter und Filterkondensator bestehende Kombination, die mit dem Transformator verbunden ist, um aus den Hochspannungsimpulsen die notwendige hohe Gleichspannung zu erzeugen.
In Übereinstimmung mit dem herkömmlichen Aufbau der Schaltung eines Fernsehempfängers kann der Hochspannungsfilterkondensator vorteilhafterweise durch die Kapazität dargestellt sein, die zwischen der inneren leitenden Beschichtung (Aquadag) und der äusseren leitenden Beschichtung der Bildröhre besteht, wobei die zweitgenannte Beschichtung mit dem Chassis verbunden ist. In einer Schaltung dieser Art kann ein unerwünschter Überschlag innerhalb des Hochspannungsgleichrichters während des Zeilenteiles eines Abtastzyklus auftreten, einer Zeit, während welcher der Hochspannungsgleichrichter normalerweise in Sperrichtung durch eine Spannung vorgespannt ist, die den vollen Hochspannungswert (z. B. 13000 V) überschreitet und über dem Filterkondensator erscheint.
Ein derartiger Überschlag kann als Folge des Abbröckelns von Kathodenmaterial im Hochspannungsgleichrichter oder z. B. zufolge sich aufbauender brückenartige Gebilde eintreten, die zwischen der Anode und der Kathode des Gleichrichters wachsen. Jedenfalls wird im Falle eines Überschlages die im Hochspannungskondensator gespeicherte Energie plötzlich durch den Hochspannungstransformator zum Horizontalablenkausgleichstransistor geleitet.
Wiewohl solche Überschläge für jeden Fernsehempfänger unerwünscht sind, stellen sie eine besondere Sorge bei Transistoren enthaltenden Fernsehempfängern vor, weil Transistoren im allgemeinen nicht imstande sind, hohen Energieschlägen ohne Zerstörung zu widerstehen.
In der deutschen Auslegeschrift 1156 843 ist ein Hochspannungssiebglied für ein Fernsehempfangs-
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gerät mit einem von einem Zeilenablenktransformator gespeisten Hochspannungsgleichrichter geoffenbart, dessen Ausgang mit einer Anode der Bildröhre über das Siebglied verbunden ist. Als Siebwiderstand ist ein gering belastbarer ohmscher Schichtwiderstand vorgesehen, der zur Vermeidung einer Brandgefahr durch eine Funkenstrecke überbrückt ist, die bei Ausbildung eines Lichtbogens den Siebwiderstand kurz schliesst. Ferner besitzt der Kolben der Bildröhre innen einen mit einer Schirmschicht verbundenen leitenden Belag und aussen einen leitenden Belag, der an Masse gelegt ist. Die Kathode des Hochspannungsgleichrichters istüber einAbschirmkabel über den Siebwiderstand mit der Anode derBildröhre verbunden.
Die zwischen den beidenBelägen der Bildröhre auftretende Kapazität bildet zusammen mit dem Siebwiderstand und der Kapazität des Abschirmkabels ein Pi-Tiefpassgerät, welches den Austritt einer zeilenfrequenten Störstrahlung aus dem Abschirmgehäuse stark vermindert. Bei diesem Stand der Technik wird nur der Siebwiderstand geschützt, um eine Brandgefahr zu vermeiden.
Die Erfindung will aber die Ausgangsstufe vor Überlastung schützen. Dabei soll nicht der gesamte transiente Strom zurück über die Horizontalausgangsstufe fliessen, sondern es soll der Ausgang einer Transistorausgangsstufe geschützt werden. Die Erfindung verwendet einen Kondensator von solcher Kapazität, dass nur eine solche Energiemenge gespeichert wird, welche schnell zum Rücklaufkondensator geführt werden kann, ohne dass der Transistor beschädigt wird. Gleichzeitig muss dieser Kondensator eine ausreichende Kapazität besitzen, damit die erforderliche Hochspannung erhalten wird.
Es ist daher ein Gegenstand der Erfindung, Massnahmen zum Schutz des Horizontalausgangsverstärkers eines Horizontalablenkschaltkreises gegen Schäden zu treffen, die durch unerwünschte Wirkungen entstehen können, welche in einem zugeordneten Hochspannungssystem auftreten können. Dies wird bei
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gespeicherteschaltung --48--, die eine Diode --50-- in Serie mit der Parallelkombination eines Speicherkondensators --52-- und eines Widerstandes --54-- umfasst, sind ebenfalls zwischen Emitter --16-- und Kollektor --20-- geschaltet.
Im Betrieb werden Antriebsimpulse, die mit der Horizontal- oder Zeilenabtastfrequenz auftreten, vom Horizontaloszillator und Treiberkreis --10-- über den Transformator --12-- an die Basis --14-des Horizontalausgangstransistors --18-- gelegt. Vereinfacht ausgedrückt, bezwecken diese Antriebsimpulse den während einer Zeit, in welcher der Zeilenabschnitt des Ablenkzyklus auftritt, leitenden Transistor --18-- zu sperren, während welchem Zustand der Rücklaufteil des Ablenkzyklus auftritt. Ein vollständiger Horizontalablenkzyklus sei beschrieben, beginnend im Anfang des Rücklaufteiles des Zyklus.
Unmittelbar vor der Einleitung des Rücklaufes wird der Strom, der durch das Ablenkjoch --28-- fliesst, vom Transistor --18-- geliefert. Zu dieser Zeit erreicht der durch das Joch fliessende Strom einen Maximalwert in einer Richtung, so dass der Elektronenstrahl, der in der Bildröhre --30-- auftritt, an einen Aussenrand des Bildschirmes abgelenkt wird.
Des weiteren wird zu dieser Zeit zwischen dem Emitter --16-- und dem Kollektor --20-- des Transistors --18-- eine vergleichsweise geringe Spannung bestehen und daher über jeder Schaltung erscheinen, die über diese Klemmen gelegt ist (nämlich Diode --34--, Kondensator --32--, die Kombination aus Joch --28-- und Kondensator --26-- usw.) Nach Anlegung eines Antriebsimpulses an die Basis --14-- wird der Transistor --18-- schnell gesperrt.
Der vergleichsweise starke Strom, der durch das Joch --28-- am Ende der Zeilen auftritt, fliesst dann in den Rücklaufkondensator --32--. Der Kondensator --32--, das Joch --28-- und der Transformator --24-sind derartig bemessen, dass Strom und Spannung, die dem Joch --28-- zugeordnet sind, über etwas mehr als einen halben Zyklus während des Rücklaufteiles des Ablenkzyklus schwingen. Während des Rücklaufes kehrt daher der durch dasAblenkjoch --28-- fliessende Strom seine Richtung um, um dadurch den Elektronenstrahl der Bildröhre --30-- an den gegenüberliegenden Rand des Schirmes zu lenken.
Der Scheitelwert der Spannung, die über der Primärwicklung-22-des Rücklauftransformators-24-, während des Rücklaufes erzeugt wird, steht mit der relativen Dauer der Zeilen-und Rücklaufteile des Ablenk- zyklus und der Speisespannung B + in einer Beziehung. Der Rücklaufspannungsimpuls wird mittels des Transformators --24-- hochgespannt und dem Hochspannungsgleichrichter --40-- zugeführt. Der hoch-
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um am Hochspannungsende des Kondensators --44-- eine Spannung von beispielsweise 13000 V zu er- zeugen.
Am Ende des Rücklaufes hat die Spannung über dem Kondensator --32-- und damit auch die Spannung über die Diode --34-- eine solche Polarität und der im Joch --28-- fliessende Strom eine solche Richtung, dass im wesentlichen der gesamte linear ansteigende Jochstrom durch die Diode-34-in Vorwärtsrichtung strömt.
Die Diode --34-- fährt fort, praktisch den gesamten Jochstrom während des Anfangsteiles des Ablenkzyklus durchzulassen, während ein relativ unbedeutender Teil des Jochstromes in umgekehrter Richtung durch den gesperrten Transistor --18-- fliesst. Der Jochstrom nimmt in positiver Richtung zu (d. h. er fällt von einem negativen Wert gegen Null) und geht allenfalls durch den Nullwert, worauf die Diode --34- sperrt, während der Transistor --18-- in der Durchlassrichtung leitet, um den linear zunehmenden Jochstrom für den verbleibenden Teil des Ablenkzyklus zu liefern. Am Ende des Zeilenteiles des Ablenkzyklus wird ein Antriebsimpuls abermals an die Basis --14-- des Transistors - gelegt und der Ablenkzyklus wiederholt.
Die im vorstehenden beschriebene Schaltungsanordnung nach der Erfindung gewährt dem Transistor - Schutz, wenn der Hochspannungsgleichrichter --40-- leitend wird, während er einer hohen Gegenspannung (während irgendeines Zeilenteiles eines Ablenkzyklus) unterworfen ist. Ein solcher abnormaler Zustand besteht während eines gelegentlichen Überschlages innerhalb des Hochspannungsgleichrichters --40--, der etwa als Folge des Abblätterns von Kathodenmaterial im Gleichrichtergefäss auftreten kann.
In einer Schaltungsanordnung der dargestellten Art könntederKondensator-44-eine Kapazität von etwa 500 pF, während die über diesem Kondensator entwickelte Spannung etwa 13000 V betrage.
In diesem Fall speichert der Kondensator --44-- näherungsweise 45 mJ an Energie. Wären der Kondensator--46--und der Widerstand --42-- nicht vorhanden, so würde die gespeicherte Energie etwa 50 mj erreichen. Im letztgenannten Fall würden, falls es im Hochspannungsgleichrichter --40-- während des Zeilenteiles zu einem Überschlag kommt, die Energie von 50 mj, die im Kondensator --44-- gespeichert ist, über den Transformator --24-- in die Ablenkschaltung in einem sehr kurzen Zeitintervall rückgeführt werden. Der plötzliche Energiestoss (hoher Strom, hohe Spannung), der mehrere Male grösser
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ist als die zulässige Verlustleistung des Transistors --18--, würde diesen zerstören.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Kondensator --46-- und der Widerstand --42-vorgesehen, um die Wirkung eines inneren Überschlages im Gleichrichter --40-- auf den Transistor - erheblich zu vermindern, wodurch die Lebensdauer der Ablenkschaltung erheblich vergrössert wird. Der Widerstand --42-- vermindert bei Auftreten eines Überschlages im Gleichrichter --40-- den Strom, der imHochspannungsteil --38-- fliesst und vernichtet in der Schaltung --38-- mindestens einen Teil jener Energie, die sonst in den Transistor --18-- zurückgefördert werden würde. Der Widerstandswert des Widerstandes --42-- ist ausreichend gross gewählt, damit der Transistor --18-- nicht zerstört wird, wenn ein derartiger Überschlag auftritt.
Der Wert des Widerstandes --42- ist in der Praxis beschränkt, indem zwecks Vermeidung eines beträchtlichen Abfalles der Hochspannung der Widerstand - erheblich kleiner sein müsste als der Widerstand --56--. In einer typischen Schaltung, die mit einer Hochspannung von 13000 V und einem Bildröhrenstrom von 200 uA arbeitet, würde der Widerstand --56-- 25 MQ betragen. EinWiderstand --42-- von 2 M Q würde in diesem Falle ausreichend sein.
Die Hinzufügung des Widerstandes --42-- für sich allein würde jedoch die Regelung der Hochspannung, die über den Kondensator --44-- erzeugt wird, ernstlich beeinträchtigen. Da unter normalen Arbeitsbedingungen der Gleichrichter --40-- nur während eines vergleichsweise kleinen Abschnittes des Rücklauf Intervalls jedes Arbeitszyklus leitend wird, ist es wünschenswert, dass die Ladezeitkonstante des Kondensators --44-- so kurz als möglich sei, um die Hochspannung im wesentlichen konstant zu halten. Ein grosser Widerstand --42-- vergrössert an sich diese Ladezeitkonstante erheblich und beeinträchtigt die Hochspannungsregelung erheblich.
Daher ist in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung der Kondensator --46--, der einen Kapazitätswert und infolgedessen
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<tb> zwi-B+Spannungsquelle <SEP> 30 <SEP> V
<tb> Transistor <SEP> 18 <SEP> RCA <SEP> Type <SEP> TA <SEP> 1928A
<tb> Diode <SEP> 50 <SEP> RCA <SEP> Type <SEP> TA <SEP> 1115
<tb> Joch <SEP> 28 <SEP> 200 <SEP> H
<tb> Kondensator <SEP> 26 <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> pf <SEP>
<tb> Kondensator <SEP> 32 <SEP> 0,05 <SEP> ,ut <SEP>
<tb> Kondensator <SEP> 44 <SEP> 500 <SEP> pF
<tb> Kondensator <SEP> 46 <SEP> 20 <SEP> pF
<tb> Kondensator <SEP> 52 <SEP> 0,02 <SEP> ,ut <SEP>
<tb> Widerstand <SEP> 42 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP> min <SEP>
<tb> Widerstand <SEP> 54 <SEP> 220, <SEP> 000 <SEP> n <SEP>
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Hinsichtlich der räumlichen Anordnung des Hochspannungsgleichrichters --40--,
des zweiten Kondensators --46-- und des strombegrenzenden Widerstandes --42-- muss Sorgfalt walten, wenn herkömmliche Bauteile in der Schaltung nach Fig. l verwendet werden. Die Kathode des Hochspannungsgleichrichters, sowohl die Enden des strombegrenzenden Widerstandes als auch ein Ende des zweiten Kondensators mögen normalerweise auf Spannungen in der Nähe von 13000 V liegen, während die zweite Klemme des zweiten Kondensators an Chassismasse liegt.
Es muss ein hinreichender Abstand zwischen der-
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artigen Hoch- und Niederspannungsendpunkten der Bestandteile und eine ausreichende Isolierung für die hochspannungsführenden Leitungen, die sich vom Gleichrichter zu den Bauteilen und zurück zur Bildröhrenelektrode erstrecken, geschaffen werden, um Zusammenbrüche und Überschläge zwischen solchen Bestandteilen oder Leitungen und einem Punkt niedrigen Potentials, etwa dem Chassis, auszuschliessen.
Die erforderliche Parallelkapazität des Kondensators --46-- und der Serienwiderstand --42-- der Fig. l kann durch die einteilige Hochspannungskabelanordnung gemäss Fig. 2 erhalten werden.
Die Kabelanordnung nach Fig. 2 umfasst einen Innenleiter --60--, der beispielsweise aus sieben Adern von je 0,25 mm Durchmesser Kupferdraht bestehen kann. Ein im Strang gepresstes, eng passendes konzentrisches Wandgebilde --62-- aus Isoliermaterial, etwa einem Polymeren von Vinylchlorid oder einer hitzestabilisierten Polyäthylenverbindung einer Dicke von etwa 1,3 mm umgibt den inneren Lei- ter-60-. Eine Abschirmung --64-- aus geflochtenem, gewebtem oder spiralig angeordnetem Draht bedeckt die äussere Oberfläche des isolierenden Materials --62-- und erstreckt sich über eine vorbestimmte Länge --L-- der Kabelanordnung.
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haben soll. Wenn beispielsweise die oben angegebenen Stoffe verwendet werden, erhält man ein Kabel einer Kapazität von zirka 120 pF/m.
Der Schirm --64-- hätte sich dann über etwa 19 cm des Kabels zu erstrecken um eine Kapazität von 20 pF zu ergeben. Demnach entspricht die Kapazität zwischen dem Schirm und dem Innenleiter der Kapazität --46-- der Fig. l. Ein Anschlussende --64a-- des Schirmes - erstreckt sich von der Isolierhülle --63-- weg und gestattet eine elektrische Verbindung des Schirmmaterials --64-- mit dem Chassis. Eine Hülle --66--, die beispielsweise aus einem im Strang gepressten thermoplastischen Vinylmaterial einer ungefähren Stärke von 0, 6 mm besteht, umgibt und schützt den Schirm --64-- gegen Beschädigung.
Das eine Ende --60a-- eines Leiters --60-- kann an die Kathode des Gleichrichters --40-- angeschlossen werden, wozu das Isoliermaterial --62-- über etwa 12 mm vom Leiter --60-- entfernt wird.
Das gegenüberliegende Ende --60b-- des Leiters --60-- ist in ähnlicher Weise beschaffen, um mit einer Leitung --68-- eines Widerstandes --70-- verbunden zu werden, der beispielsweise ein zylindri- scher Kohlewiderstand sein kann. Wie oben in Verbindung mit Fig. l bemerkt, kann der Widerstand --42-- in der Grössenordnung von 2 MO liegen. Des weiteren muss der Widerstand --42-- geeignet sein, den Spitzenspannungen zu widerstehen, die in der Schaltung auftreten können (etwa 15 000 V).
Um den äusseren Durchmesser der Kabelanordnung nach Fig. 2 über seine ganze Länge im wesentlichen konstant zu halten, ist es für Fälle, in denen ein Widerstand von 2 Mss und ein Spitzenspannungswert in der angegebenen Grösse nötig sind, zweckmässig, einen zweiten Widerstand --72-- in Serie mit dem Wider- stand --70-- zu schalten. wobei jeder Widerstand 1 Mu besitzt und eine Spitzenspannung von etwa 10 000 V beträgt. Infolgedessen entsprechen die Widerstände --70 und 72-- dem Widerstand --42-- der Fig. l.
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der Bildröhre --30-- verbunden werden kann.
Eine isolierende, aus Gummi- oder Plastikmaterial bestehende Schale --78-- umgibt die Feder --74-- und dient dem doppelten Zweck der elektrischen Isolierung der Hochspannungsklemme --76-- und der Feder --74-- und trägt and erseits die Kabelanordnung in der gewünschten Lage zwischen dem Gleichrichter --40-- und der Bildröhre --30--.
Eine biegsame, unter Hitzeeinwirkung schrumpfende isolierende Hülse --80--, etwa aus Polyäthylen bestehend, ist über die Widerstände --70 und 72-- geschrumpft und erstreckt sich längs des isolierenden Materials --62-- bis ungefähr an das Ende der Abschirmung --64--, um Überschläge zwischen den Widerständen oder ihren Verbindungsleitungen (von denen alle Hochspannung führen) und Punkten geringerer Spannung, etwa dem Chassis, zu verhindern. Das Rohr --80-- kann beispielsweise eine Wandstärke von zirka 6, 6 mm und einen anfänglichen Innendurchmesser von zirka 8 mm und nach der Erhitzung einen verengten Innendurchmesser von zirka 4 mm besitzen.
Normalerweise schrumpft ein solches Rohr, wenn es erhitzt wird, auf die Hälfte seines ursprünglichen weiteren Innendurchmessers, wozu es über einer offenen Gasflamme über mehrere Sekunden erhitzt wird. Es zweites geeignet bemessenes Rohr aus wärmeschrumpfendem Material --80a-- kann über das Rohr --80-- gezogen werden, wenn dies die notwendige Sicherheit gegen Spannungsüberschläge erforderlich macht.
Anstatt eines Innenleiters aus mehreren Adern kann ein einheitlicher Leiter verwendet werden. Das isolierende Material kann aus einer Mehrzahl von allgemein bekannten Werkstoffen der oben angegebenen Art ausgewählt werden ; die Dimensionen richten sich nach der auftretenden Spannung.
Die erfindungsgemässe Hochspannungskabeleinheit liefert die Parallelkapazität nebst Serienwider-
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stand zu niedrigen Kosten mit einem beträchtlichen Berührungsschutz und Schutz gegen Überschläge, die aus einer nahen Nachbarschaft von hohe und niedrige Spannung führenden Punkten der Schaltung resultieren können. Des weiteren ist die Kabeleinheit so beschaffen, dass sie die gewünschten Schaltungwerte mit einem minimalen Raumbedarf liefert, was beim Bau transistorisierter Fernsehempfänger wün- schenswert ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltung für die Horizontalablenkung und Hochspannungsversorgung in Fernsehempfängern, umfassend einen den Ablenkstrom liefernden Ausgangstransistor (18), an den eine Ablenkwicklung (28) und ein dazu parallel liegender Rücklaufkondensator (32) angeschlossen ist, einen Hochspannungstransformator (24) mit einer an die Ablenkschaltung angeschlossenen Primärwicklung (22), einen mit einer Klemme der Sekundärwicklung (36) des Transformators verbundenen Hochspannungsgleichrichter (40), einen an den Gleichrichter (40) gekoppelten Hochspannungsfilterkondensator (44) zur Entwicklung einer hohen Gleichspannung, einen in Serie zwischen dem Gleichrichter (40) und dem Filterkondensator (44) liegenden Strombegrenzungswiderstand (42),
einen zwischen der Verbindung des Gleichrichters (40) und des Widerstandes (42) und der andern Klemme der Sekundärwicklung (36) angeschlossenen zweiten Kondensator (46), ein Hochspannungskabel mit einem von einem Mantel (62) aus Isoliermaterial umgebenen Innenleiter (60) und schliesslich einen leitenden den Mantel (62) abdeckenden Schirm (64), da-
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leiter (60), der Mantel (62) des Isoliermaterials und der leitende Schirm (64) eine Kapazität von etwa 20 pF bilden, wobei bei Durchschlägen des Gleichrichters (40) die relativ kleine im zweiten Kondensator gespeicherte Energiemenge sich schnell über den Transformator entlädt, wogegen die relativ grosse im Filterkondensator (44) gespeicherte Energiemenge teilweise vernichtet wird und sich langsam über den Transformator entlädt.
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