CN1157935C - 视频显示器保护电路 - Google Patents

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Abstract

用于保护具有一个阳极和一个阴极的视频显示器装置的一种设备和一种方法，以避免发生过强的电子束电流状态。特别是，本发明可保护视频显示器装置避免装置的零偏压，在这种装置中，阴极驱动器电路由多个电源供电，而这些电源中任何一个的失去将引起阴极的零偏压。在具有一个阳极(112)和一个阴极(102)的显示器装置(100)中，为生成和控制该显示器装置中的电子束电流，本发明提供了一种保护电路，电路包括：一个视频信号源(36)；一个连接在视频信号源和阴极(102)上的驱动器电路(40)，驱动器电路和一个驱动器电路电源(+12伏，+215伏)相连，响应于视频信号和驱动器电路电源，驱动器电路使得在阴极上生成阴极电压；一个连接在阳极(112)上的高电压电源(X1)，用以在显示器装置中提供高电压加速电压；和一个连接在驱动器电路电源和高电压电源上的关断电路(44)，若驱动器电路电源的电压降低到低于一个阈值电平时，该关断电路中断高电压电源。

Description

视频显示器保护电路
本发明涉及一种视频显示器保护的装置和方法，特别是，涉及一种用以保护阴极射线管避免发生强电子束电流状态的视频显示器的保护电路。
在包含一个阴极射线管(CRT)的视频显示器装置中，响应于一个视频信号生成电子束电流，并由一个加速电压所加速，使电子束撞击涂敷荧光物的屏幕。在这样一种显示器装置中，需要若干不同的电压以生成电子束电流，使电子束朝向屏幕聚焦并加速。这些电压包括一个丝极激励电压，一个调制阴极电压，一个栅极1电压，一个屏栅2电压，聚焦栅电压，和一个终接的阳极电压。
丝极电压(通常为6.3伏)激励丝极生成自由电子以供给CRT中产生的电子束。在R(红)，G(绿)，和B(蓝)的每一个阴极上生成一个阴极电压，并对CRT中产生的电子束电流的大小进行控制。聚焦栅电压生成一个电场，该电场以类似透镜的方式聚焦在电子束路径的中央。终接的阳极电压，通常为30-32千伏，对电子束进行加速，在没有终接的阳极电压的情况下电子束电流不会由阴极流向阳极。
电子束电流是阴极电压，栅极1电压和一个截止电压的函数。更具体地说，电子束电流响应于Vc-(Vk-Vgl)，其中，Vc为截止电压，Vk为阴极电压和Vgl为栅极1电压。截止电压基于CRT的特性和按照屏栅电压进行设定。由于电子束电流通常通过调制阴极进行控制，以代替调制栅极1的电压，而电子束电流是控制电压的指数函数，这里的讨论使用了与物理学的符号相反的符号标示法。于是，为便于当前的讨论，屏栅电压增加的结果导致Vc增加。
若栅极1电压接近于零，和Vc设定为略小于约+215伏dc的显象管驱动器电源的电压，那么阴极电压Vk的改变控制着在CRT中流动的电子束电流的大小。阴极电压Vk接近于Vc时，电子束电流是可以忽略的，而在小Vk时，可以产生显著的电子束电流。
阴极电压通常通过显象管驱动器电路响应于视频信号而产生，电路包括一个多级放大电路。该多级放大电路通常至少连接在一个低电压电源和一个高电压电源上。多级放大电路可以具体做成一种集成电路的形式，例如由Philips Semiconductors of Sunnyvale，California制作的TDA6120Q。由于它们相对高的带宽和处理相对高的电压的能力，最好在高性能视频监视器中使用IC(集成电路)，如TDA6120Q。
然而，在某些情况下，特别是在显象管驱动器电路具体做成一种集成电路形式时，如TDA6120Q，显象管驱动器电路的低电压或高电压电源的失去将导致阴极电压失去。阴极电压的失去导致CRT的“零-偏压”，这将引起极高的电子束电流。强阴极电流对于已在相对地强电子束电流情况下工作的视频显示器监视器是特别成问题的。希望强电子束电流是为增加显示的亮度并从而改善图像的质量。然而，显象管驱动器电路系统电源中的故障能以易于产生强电子束电流，这将永久性地损伤显示屏幕上的荧光物。就此而论，显象管驱动器电路系统电源的故障可以由各种不同原因所引起，包括，但不限于，在制作和/或运输过程中线路的损坏，和各种电气组件的氧化。
现在，若阳极电压电平超过预定的电平，为防止过强的x-射线强度，安全电路关断阳极电压电源。然而，这种安全电路响应于阳极电压电源的电压电平，但是不响应CRT零偏压状态，这会导致对于显象管驱动器电路的电源的故障。
于是，需要提供一种装置和方法，用以保护视频显示器装置，避免由于多个电源中任何一个的失去所造成的一种零偏压的状态，这种状态在视频显示器装置中产生过强的电子束电流。
特别是，希望提供一种装置和方法，用以保护视频显示器装置，避免由于和多个显象管驱动器电路中的任何一个相关联的多个电源中任何一个的失去，造成的一种零偏压的状态。
还需要提供一种装置和方法，用以保护视频显示监视器，避免由于一个显象管驱动器电路电源的失去造成的零偏压的状态，其中，显象管驱动器电路做成一种集成电路的形式。
还需要提供一种装置和方法，用以保护视频显示监视器，以避免阴极电压的失去，该装置和方法是自-锁定(latch)的，并且直到故障消除之前不重新设置。
还需要提供一种装置和方法，在探测到多个驱动器电路电源中任何一个故障时，中断高电压电源。
在一个典型实施例中，本发明包括一个保护电路，该电路响应于一个显象管驱动器电路电源的失去可关断阳极电源。特别是，本发明为一个保护电路，包括：一个视频信号源；一个连接在视频信号源和阴极上的驱动器电路，驱动器电路连接在一个驱动器电路的电源上，响应于视频信号和驱动器电路电源，驱动器电路使得在阴极上生成阴极电压；一个连接在阳极上的高电压电源，用以在显示器装置中提供高电压加速电压；和一个连接在驱动器电路电源和高电压电源上的关断电路，若驱动器电路电源的输出降低到低于一个阈值电平时，该关断电路中断高电压电源。
本发明提供一种视频显示器装置，包括：一个阳极和一个阴极，用以生成和控制电子束电流；一个视频信号源；一个连接在视频信号源和阴极上的驱动器电路，驱动器电路和一个驱动器电路电源相连，响应于视频信号和驱动器电路电源，驱动器电路使得在阴极上生成阴极电压；一个连接在阳极上的高电压电源，用以在显示器装置中提供高电压加速电压；和一个连接在驱动器电路电源和高电压电源上的关断电路，若驱动器电路电源的电压下降到低于一个阈值电平时，该关断电路中断高电压电源。
以下将参照附图对本发明进行说明，其中：
图1为根据本发明的视频显示器保护电路的方框图；
图2为一个电路示意图，包括根据本发明的用于低电压和高电压阴极电源的总和节点；和
图3为根据本发明的高电压电源和关断电路的一个电路示意图。
图1表示视频显示器装置的一个方框图，其中包括根据本发明的一个保护电路。该装置包括电源板22，电源板用连接器电缆31，32，35和45与输入/输出(I/O)板24和显象管驱动器板20相连。电源板22包括与+12伏电源25，+215伏电源27和高电压电源26相关联的电路系统。+12伏电源和+215伏电源用来生成如下进一步叙述的阴极电压Vk。高电压电源26连接在阳极上并提供加速电压。
CRT 100响应于显象管驱动器板22的激励信号和来自电源板22的高电压提供视频显示。CRT 100的每个阴极由对应的来自显象管驱动器板20的输出驱动，在这里表示为连接器34，尽管连接器可能对每个阴极都是必需的。高电压电源26由连接器电缆33连接在CRT 100上。
I/O板24通常包括允许使用者将各种信号源连接在CRT上的连接装置。在本实施例中，为方便起见，将+12伏电源25经过I/O板24连接在显象管驱动器板20上。然而，根据需要，显然+12伏电源可以任何方式连接到显象管驱动器板20上。
显象管驱动器板20接受视频信号和低与高电压电源，并为每个与视频信号相关联的阴极输出一个阴极电压。+12伏电源25通过连接器31，I/O板24和连接器32连接在显象管驱动器板20上。+215伏电源27通过连接器35连接在显象管驱动器20。在显象管驱动器板20内，各种电源通过对应的电阻器R1和R2彼此连接于传感节点30。传感节点30的电压通过二极管D1和电阻器R4连接到电源板22。与其其阴极驱动器电路相关联的传感节点通过二极管D2和D3连接于节点43。如以下还要说明的，本发明的保护电路的配置使得如果通过总和节点30和连接器45，探测到在电源25或电源27中的故障，可使高电压电源25由关断电路44关断。所述的故障可能是由对应的电源的失效或各种连接器的断路所造成的。
图2为一个电路示意图，示出了显象管驱动器板20，保护延迟电路47和关断电路44等各部分。显象管驱动器板20包括用于红，绿和蓝色每个视频信号的阴极驱动器集成电路40，41和42。每一种组成颜色的电路系统都是相同的，仅就与红色信号相关的部分进行叙述。一种适合的驱动器IC包括，但不限于，由Philips Semiconductors所制造的TDA6120Q。驱动器IC40连接在信号源36上，用以接收用来控制对阴极102的输出的视频信号。驱动器IC 40包括一个设置在其中的多级放大器，并在插脚6和10处与+12伏和+215伏电源连接。在插脚12处提供驱动器IC的输出，并控制红色阴极102的阴极电压。如上所述，阴极电压控制着CRT 100中的电子束电流。
+12伏电源通过电阻器R5和R2也连接在传感节点30上。+215伏电源由电阻器R6和R1连接到传感节点30。传感节点30经过二极管D1与综合传感节点43相连。集成电路41和42的对应的传感节点，通过对应的二极管D2和D3与综合传感节点43相连。传感节点43处的电压表示出集成电路40，41和42的电源中的任何一个是否存在故障。传感节点43连接在关断电路44中Q2的基极。假如集成电路40，41和42中任何一个的+12伏或+215伏电源低于一个阈值，二极管D1，D2或D3将导通。若二极管D1，D2或D3的任一个导通，综合传感节点43处的电压降低，如以下进一步叙述的，将使关断电路44中断高电压激励电路。这样，集成电路40，41和42任一个的低或高电压电源的故障导致阳极的高电压电源被关断。延迟电路47在启动情况下可防止关断阳极高电压电源。因为集成电路40，41和42的电源，在系统启动过程中，直到某一有限时间之前，不会达到其正常的电平，在启动时，Q1在传感节点43上保持必须的电压，以防止启动关断电路44。
同样，与+12伏和+215伏电源串联着的电阻器是可熔的，若集成电路因短路失效将会关断。这种失效将导致CRT的零偏压和过强的电子束电流。响应于关断电路44的输出关断高电压阳极可防止过强的电子束电流。
图3表示与关断电路44和阳极高电压电源相关联的各种元件。传感节点43通过连接器45和节点48与关断电路44中晶体管Q2的基极相连。关断电路44包括一个自-偏移锁定装置，该锁定装置由晶体管Q3和Q4组成。在正常运行情况下，当+12伏和+215伏电源向驱动器集成电路40，41和42提供所需的电压时，晶体管Q2，Q3和Q4处于OFF(关断)的状态。当在传感节点30的任一个节点上探测到故障时，综合传感节点43处的电压下降到低于一个预定的阈值，从而降低节点48处的电压，将Q2置于ON(导通)状态。当Q2导通时，电流传输到Q4的基极，将Q4置于导通状态。当Q4导通时，电流传输到Q3的基极，将Q3置于导通状态。这一动作，将Q3和Q4锁定在导通状态。
在正常运行情况下，高压变压器X1为阳极112提供高电压。高压变压器X1的运行由锁相环路46进行控制，一个推-挽驱动器由晶体管Q5和Q6，以及MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)Q7组成。晶体管Q5和Q6由锁相环路46驱动，生成一个10伏的约50/50占空比的矩形波。矩形波驱动高电压发生器MOSFET Q7，该发生器向高压变压器X1供电。当PLL(锁相环路)46驱动Q6进入导通状态时，Q6的Vcesat驱动Q7的栅极，使其低于为使Q7导电所需的阈值电压，从而使Q7保持在关断状态。当PLL 46驱动Q6基极使其升高时，R28提供基极电流给Q5，以12伏-Vcesat向MOSFET Q7供电，使MOSFETQ7饱和并向高压变压器X1的初级提供电流。
当PLL 46再度对Q6进行驱动并由Q5除去驱动电流时，MOSFET Q7栅极处的电压下降到低于阈值电压，从而将MOSFET Q7置于关断状态。当MOSFETQ7关断时，由高压变压器X1的初级形成的谐振电路和回扫电容器C10生成一个谐振回扫脉冲，脉冲以约1000伏加在高压变压器X1的初级。在回扫的过程中，在高压变压器X1的铁芯中储存的能量，以外加电压的形式转移到高压或“第三”绕组，，该外加电压约为初级脉冲乘以匝数比。这将产生一个第三充电电流，只要第三二极管正向偏置，该电流即对CRT 100的阳极112进行充电。
调整初级供电电压，B+，以便在各种频率和负荷状态下保持一个恒定的阳极电压。对于多频运行，PLL 46使高电压发生器的开关操作同步，使第一环路，高电压发生器，与电平偏移同步；为建立第二环路的误差信号，并对高压变压器X1回扫脉冲进行取样。
在导致失去显象管驱动器板电源，造成过强的电子束电流的故障的情况下，在节点48处的检测电压使Q2置于导通状态。当Q2进入导通状态，由Q3和Q4构成的自-偏移锁定进入导通状态，从而由Q5的基极汲取电流。这将使MOSFET Q7的栅极电压变得不足以超出导通MOSFET Q7所需的阈值电压。因此，在高压变压器X1的铁芯中没有存储能量。如果存在有电子束电流，在没有第三充电电流的情况下，阳极迅速地进行放电。阳极放电后，阳极加速电压不复存在，使得有害于电子束电流。由Q3和Q4构成的自-偏移锁定消除阳极的高电压电源，直到所有的电源都被消除，随后再恢复，使CRT避免了受损伤的状态。由于在阳极电压到高电压电源的负反馈中使用了电阻性元件，阳极迅速进行放电。这导致一个非常迅速的时间常数。
本发明的保护电路可用以响应于一个高电压电平关断阳极电压。如果高电压超过一个预定的阈值，为防止生成过强的X-射线，需要关断阳极电压。在这里，由一个X-射线保护传感电路系统的输出通过Q8的发射器连接在Q4的基极上。这样，如果X-射线保护传感电路系统的输出指示出过强的高电压状态，Q8导通，从而将Q3和Q4锁定在导通状态，并如上所述地启动关断电路44。
虽然本发明是由一个典型实施例进行说明的，本领域的技术人员清楚，在不脱离本发明实质的前提下，可以作出各种修改和变化。因此，应该理解，本发明意在覆盖属于本发明的确切范围和构思的所有修改。

Claims (8)

1.一种视频显示器装置，包括：
一个阳极(112)和一个阴极(102)，用以生成和控制电子束电流；
一个视频信号源(36)；
一个连接在视频信号源和阴极(102)上的驱动器电路(40)，驱动器电路和一个驱动器电路电源(+12伏，+215伏)相连，响应于视频信号和驱动器电路电源，驱动器电路使得在阴极上生成阴极电压；
一个连接在阳极(112)上的高电压电源(X1)，用以在显示器装置中提供高电压加速电压；和
一个连接在驱动器电路电源和高电压电源上的关断电路(44)，若驱动器电路电源的电压下降到低于一个阈值电平时，该关断电路中断高电压电源。
2.根据权利要求1中所述的视频显示器装置，其特征在于，驱动器电路配置在一个集成电路(40)上，驱动器电路的电源提供至少+215伏的电压。
3.根据权利要求1中所述的视频显示器装置，其特征在于，关断电路包括一个自-偏移锁定电路(Q3，Q4)，在驱动器电路电源的电压输出下降到低于阈值电平时，该电路锁定在禁止所述高电压电源的状态上。
4.根据权利要求1中所述的视频显示器装置，其特征在于，驱动器电路电源包括第一和第二驱动器电路电源(+12伏，+215伏)，若第一电源的电压下降到低于第一阈值电平或第二电源的电压下降到低于第二阈值电平，关断电路中断高电压电源。
5.根据权利要求4中所述的视频显示器装置，还包括一个综合传感节点(43)，其提供一个响应于第一和第二驱动器电路电源的综合输出，若综合输出下降到低于第二阈值电平时，关断电路(44)中断高电压电源。
6.根据权利要求4中所述的视频显示器装置，其特征在于，关断电路包括一个自一偏移锁定电路(Q3，Q4)，在驱动器电路电源电压中的任何一个下降到低于阈值电平时，该电路锁定在禁止所述高电压电源的状态。
7.根据权利要求1中所述的视频显示器装置，还包括一个连接在关断电路上的X-射线保护传感器(Q8)，若X-射线保护传感器的输出超过一个第二阈值电平时，关断电路中断高电压电源。
8.根据权利要求1中所述的视频显示器装置，其特征在于，关断电路包括一个自-偏移锁定电路(Q3，Q4)，在驱动器电路电源的电压下降到低于阈值电平时，该电路锁定在禁止所述高电压电源的状态上，X-射线保护传感器连接在自-偏移锁定上。
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