CN1229971C - 高压系统 - Google Patents

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Abstract

一个高压回扫脉冲的采样模拟在一线圈与回扫变压器的低压线圈之间的串联连接的两端的电压。该高压线圈的交流电流通过该线圈馈送以获得与该高压线圈两端的电压波形相同的回扫电压波形。按这种方式模拟的的高压回扫脉冲被二极管和充电电容所整流。该整流的电压通过负载电阻由该电子束电流所加载。该加载使该高压与高压采样之间具有良好的随纹。

Description

高压系统
技术领域
本发明涉及用于具有阴极射线管的彩色电视接收器、显示监视器和投影仪的高压系统，特别涉及直接扫描阴极射线管的最高电压阳极或阳极电压的高压系统。
背景技术
在阳极电压中的波动对偏转电路的性能造成不良影响。当显像管吸引增加的电子束电流时，该阳极电压的高压发生器表现出降低阳极电压的内阻。光栅涨缩(raster breathing)是由于彩色电视接收器、显示监视器、和投影仪所用的阴极射线管的阳极电压波动所造成的偏转失真的一种形式。光栅涨缩造成在阳极电压变化时光栅水平宽度收缩和扩张。性能下降的另一种表现形式是在高电子束电流中峰值亮度下降并且聚焦不良。
通常在作为水平偏转电路的一部分的回扫变压器中产生阳极电压或高压。由于该被调节的电源电压B+，以及均匀的行频和回扫时间，因此在初级线圈两端和在回扫电容两端的回扫脉冲电压的幅值为常量。由于在回扫间隔过程中大量电流能量存在于偏转电路和初级线圈内，因此该回扫脉冲电压可以被认为是用于产生高压的电压源。
二极管抽头结构(A diode split arrangemnet)通常用于高压产生和整流。次级高压线圈被分为几个线圈段。高压二极管耦合于该线圈段之间，并且位于高压线圈的上端与回扫变压器的高压端之间。回扫电压按照回扫变压器的匝比而变化，以获得非常高的次级回扫脉冲电压，例如30kV峰值。在该电压峰值过程中高压整流器导通，并把由显像管的胶体石墨所形成的电容充电到阳极电压。该胶体石墨的容量一般为1500pF至2500pF，这取决于显像管的尺寸和类型。该阳极电压由显像管的电子束电流所加载。平均电子束电流一般为0和2mA之间峰值高达20mA。
特别地，该回扫变压器和抽头绕组被构成以获得在抽头绕组中形成阻尼振荡的谐波调谐。与奇谐波相调谐用于产生更方波形的高压脉冲。结果是增加了二极管的导通时间，反过来降低高压源阻抗。该高压源阻抗在低电子束电流下表现出强非线性，在0mA和0.5mA之间。结果，在低电子束电流下的高压微分下降高于在高电子束电流下的高压微分下降。偏转灵敏度是阳极电压的一个函数，因此是与高压相关的。该非线性高压源阻抗在显示特性(例如，光栅尺寸)上产生所不希望的波动。
现在已知通过对分压电阻两端的电压采样可以从高压发生器中获得感应电压。然后该感应电压被施加到高压控制电路或者被用于限制电子束电流(ABL)以通过E-W校正电路校正光栅涨缩。但是，在感应电压中的变化与电子束电流成比例，而不与该高压成比例。由于高压的非线性不由线性的E-W校正电路或高压控制电路所解决，这导致光栅涨缩校正效果不佳。由于聚焦和G2电极的负载仍然取决于电子束电流，因此这在高压调整或E-W校正中产生不精确的结果。采用分压电阻的另一个缺点是，可能会因为分压电阻与高压电路之间的接触不良而对显像管造成损坏。可以采用第二独立分压电阻，特别是只对高压进行采样的情况。但是，这种方法成本高并且功耗太大。
美国专利4,827,194中公开一种提供用于检测具有根据阳极端负载的变化而变化的幅值的采样脉冲电压的幅值变化的包络检波器的方案。该包络检波器引出随阳极电压而变化的尺寸控制信号。然后，该尺寸控制信号与一调制装置相耦合，用于通过调节光栅尺寸的方式调制扫描电流。
高电压与电子束电流之间的关系是非线性关系。例如，在低电子束电流时，高压源阻抗表现出强非线性。另外，如申请人的图3所示，该高压的微分下降在低电子束电流时比在高电子束电流时大。申请人的采样脉冲产生装置产生采样脉冲，该采样脉冲按照与电子束电流加载的变化相关的相应非线性方式而变化，使得该采样脉冲跟踪该变化的高压脉冲。此后，另一个响应非线性变化采样脉冲的装置产生校正电压。因此，该校正电压可以被提供给如进一步的从属权利要求中所述的光栅校正装置，考虑到这种非线性关系。
在美国专利4,827,194中没有认识到高压脉冲变化以非线性关系与电子束电流负载相关，在此该电子束电流可以在低和高电子束电流电平的范围内变化。因此，该参考文献中没有采用任何措施处理非线性变化的高压。
发明内容
为了适当校正需要对高压进行采样。可以在相似的高压负载条件下进行高压采样，以精确进行高压调整和光栅校正。也可以用经济的方式进行高压采样而不增加功耗。
与发明的方案相应，该高压在阳极电压的相似电子束电流负载条件下被精确复制。开关输出电路和回扫变压器相耦合以产生高压脉冲。该高压脉冲受到电子束电流负载的不良影响。产生采样脉冲使得其在波形和幅值上跟踪该高压脉冲。校正电压根据该采样脉冲产生，并且校正电压跟踪阳极电压。该校正电压被用于校正光栅失真。
根据本发明的另一个方面，为了避免校正电压的外加负载，一种高压系统还包括用于变换阻抗的装置。该阻抗变换装置可以用于驱动光栅校正装置。这对由于温度变化而造成的电压波动提供补偿。
附图说明
图1示出根据现有技术的高压发生器及高压系统；
图2示出用于解释图1的电压的操作的波形；
图3示出图1的电路中高压与电子束电流以及电源阻抗与电子束电流之间的关系；
图4示出体现本发明的一个方面的高压发生器和高压系统；
图5A-5C示出用于解释图5中的电路操作的波形；
图6A-6C示出用于解释图4中的电路操作的波形；
图7A-7C示出用于解释图4中的电路操作的波形；以及
图8示出体现本发明另一个方面的高压发生器和高压系统。
具体实施方式
图1示出一回扫变压器，它是水平偏转电路的一部分，并通常用于产生阳极电压或高压。由于该被调节的电源电压B+，以及均匀的行频fH和回扫时间tr，因此在初级线圈两端和在回扫电容两端的回扫脉冲电压的幅值为常量。由于在回扫间隔过程中大量电流能量存在于偏转电路和线圈W1内，因此电压V1是用于产生高压的电压源。
二极管抽头结构通常用于高压产生和整流。次级高压线圈被分为几个线圈段，在图1中所示为W2a、W2b和W2c。高压二极管耦合于该线圈段之间，并且位于高压线圈W2c的上端与回扫变压器的高压端之间。1000V峰值的回扫电压按照线圈W1和W2之间等于30的匝比N而变化，以获得30kV峰值的次级回扫脉冲电压。在该电压峰值过程中高压整流器导通，并把由显像管的胶体石墨所形成的电容充电到30kV的阳极电压。该胶体石墨的容量一般为1500pF至2500pF，这取决于显像管的尺寸和类型。该阳极电压由显像管的电子束电流所加载。平均电子束电流一般为0和2mA之间，其峰值高达20mA。
该回扫变压器，特别是抽头绕组W2a、W2b和W2c被构成以获得与回扫脉冲电压V1的基频的第三或第五或第七谐波相调谐的谐波。与奇谐波相调谐产生更方波形的高压脉冲。该方波形的电压脉冲增加了二极管的导通时间，因此降低高压源阻抗。图2示出具有显著的第七谐波的波形。
图3示出图1的电路中高压与电子束电流之间的关系以及电源阻抗与电子束电流之间的关系。高压源阻抗示出在低电子束电流下表现出强非线性，在0和0.5mA之间。图3也示出在低电子束电流下的高压微分下降高于在高电子束电流下的高压微分下降。
再次参见图1，高压线圈W2a的低端连接到集成电容C2和电流源电阻R1。然后该电压被用于限制电子束电流(ABL)并用于通过E-W校正电路校正光栅涨缩。
图4示出根据本发明的高压系统。回扫变压器的初级侧类似于图1的电路。图2的波形以及图3的高压(HV)与阻抗特性也可应用于图4的电路。通过把电容探测器接近回扫变压器的上表面而检测在波形上示出的高压回扫脉冲电压V2。
加热丝线圈W3被用作为高压复制电路的电压源。线圈L1和阻尼电阻器R2体现初级线圈W1和高压线圈W2之间的变形的磁漏电感。隔流电容C2把线圈L1连接到高压线圈W2的低端，交流电流i1由线圈W2a、W2b和W2c中的阻尼振荡电流的奇次谐波和高压充电电流所构成，该交流电流调制线圈L1和加热丝线圈W3两端的电压形成高压等价回扫脉冲电压V4。
图5示出在不同电子束电流中的高压等价回扫脉冲电压V4的未加载电压波形。其中还示出交流电流i1和高压回扫脉冲电压V2。未加载高压等价回扫脉冲电压V4通过把D1的阳极直接连接到加热丝线圈W3的带点侧而测量。该未加载高压等价回扫脉冲电压V4的调谐与高压回扫脉冲电压V2相类似。在低电子束流中，其波形与图2中所示的相同。在较高电子束电流中，第三和第五谐波的部分可以在回扫中心处见到。在较高电子束电流中的调制是由水平和垂直显像管消隐信号间隔所引起的，在消隐信号间隔中电子束电流被切断。
高压等价回扫脉冲电压V4由二级管D1所整流。充电电容C3表示高压复制电路和胶体石墨。电流i3等于对胶体石墨电容放电的电子束电流。如图4中所示，等价电路与该高压电路相串联。该交流电路由隔流电容C1所实现，并且直流电路由电阻R3所实现(假设ABL负载小到可以被忽略)。隔流电流C2与高压线圈W2和加热丝线圈W3相耦合。高振幅阻尼振荡电流i1调制线圈L1两端的电压，使得加热丝线圈W3与线圈L1两端的电压之和等于变换后的高压回扫脉冲电压V2。电阻R3使高压发生器(高压线圈和整流器)与低压发生器(加热丝线圈W3、线圈L1、二级管D1以及充电电容C3)之间的直流通道闭合。作为电流i3的直流成分的负载电流从地流过加热丝线圈W3、线圈L1、二级管D1、电阻R3、线圈W2a、W2b和W2c以及显像管的阳极与阴极之间的通道。因此，电流i3等于电子束电流，从而电容C3与胶体石墨电容的负载相等。
高压复制电路产生从典型的高压脉冲采样中推导出的校正电压V5，该高压脉冲采样被整流并由实际电子束电流所加载。形成高压等价回扫脉冲电压V4和由电流i3所加载的两个步骤在高压和校正电压V5之间产生极好的扫描。利用类型为1182.0857的电子双共振(ELDOR)回扫变压器并包含在此所述的根据本发明方案的高压系统对110”SELECO彩色电视底盘进行测试，其中示出扫描误差小于2每密尔(毫英寸)。
图4示出作为到E-W校正电路的输入的校正电压V5。光栅涨缩校正是通过把E-W电路耦合到高压复制电路而实现的。在Haferl的美国专利5,399,945中更加具体地描述E-W电路的优选实例的操作。
通过采用阻抗变换射极跟随器Q1驱动用于光栅涨缩补偿的东-西光栅校正电路或控制高压发生器可以避免校正电压V5的附加负载。射极跟随器Q1的射极-基极二级管补偿正向电压随着二极管D1的温度而波动。
图6示出在不同电子束电流中高压回扫脉冲电压V2、高压等价回扫脉冲电压V4和电流i2的波形。高压等价回扫脉冲V4由二极管D1所加载。由线圈L1和阻尼电阻器R2所形成的串联阻抗对高压等价回扫脉冲电压V4进行限幅。除了限幅之外，高压等价回扫脉冲电压V4的波形等于高压回扫脉冲电压V2的波形，高压等价回扫脉冲电压V4在电流i2的导通时间内增加。高压回扫脉冲电压V2的波形表现出相同的增加。这是由于通过为高压等价回扫脉冲电压V1在线圈L1中存储能量，以及为高压回扫脉冲电压V2在回扫变压器的磁漏电感中存储能量而造成的。通过与图5的波形相比较，可以注意到电流i2的导通时间和波形基本上与电流i1的充电部分相同。交流电流i1包括两个电流部分。第一电流部分是在零电子束电流中的阻尼振荡电流，如图5a中所示。第二部分是充电电流。该包括两个电流部分的交流电流在图5b和5c中示出。在零电子束电流中，该电路仍然具有流过分压电阻的0.05mA的电流。
图7示出在作为用于高压复制电路的电压源的加热丝线圈W3两端的回扫电压或低电压V3。同时示出的是电流i2和高压回扫脉冲电压V2。V3的波形在电子束电流增加时不改变。图7示出波形与高压回扫脉冲电压V2不一致的低电压V3。因此，由于V2和V4的波形相等，则低电压V3的波形与高压等价回扫脉冲电压V4不一致(no track)。如图5中所示，由于由阻尼振荡电流i1所产生的在线圈L1中的存储能量，使得未加载的高压等价回扫脉冲电压V4的峰值电压高于V3的峰值电压。因此，低电压V3在幅值上与高压等价回扫脉冲电压V4不一致。
在线圈W2和W1之间的磁漏电感与线圈之间的电容中产生的高压回扫脉冲的调谐。所测的回扫变压器的磁漏电感(W1短路并且W2通过330千欧电阻由0.3mA电流正向极化)为50mH。
等价电路和高压电路由电子束电流所加载。相应地，磁漏电感由线圈W2与加热丝线圈W3之间的匝比所变换以获得线圈L1的量值。由于由电路i1的阻尼振荡部分存储于L1中的能量被充电电流i2和电流i1的充电部分所加载，所以该线圈L1的量值必须倍乘。
因此，L1的计算如下：
L1＝2×50mH/1500＝67μH。
阻尼电阻器R2限制L1两端的阻尼振荡电压，并用于扫描微调。
电阻R3作为电流-电压转换器，以获得ABL电压。R3也使充电电容C3与隔流电容C2相隔离。
充电电容C3被选择用于实现最佳的涨缩补偿。充电电容C3的量值通常小于所变换的胶体石墨电容，以获得校正电压V5的更快的响应时间。这对光栅尺寸变化的相当长的时间常数进行补偿。
图8示出体现本发明另一方面的高压系统。图8示出作为到高压调节器的输入的校正电压V5。该高压电路类似于图4中的电路。图2、3、5、6和7的波形也可应用于图8。在Haferl的美国专利5,266,871中更加具体地描述高压调节器的一个优选实例的操作。

Claims (19)

1.一种高压系统，其中包括：
开关输出电路和回扫变压器(FBT)，它们相耦合用于产生高压脉冲(V2)，所述建立阳极电压的高压脉冲容易受到电子束电流加载的不良影响；
其特征在于，还包括：
耦合到所述回扫变压器的装置(W3、L1、R2)，它响应回扫脉冲以产生在波形和幅值上跟踪具有电子束电流加载的所述高压脉冲的采样脉冲(V4)，所述采样脉冲产生装置包括串联阻抗网络，所述阻抗网络包括电感(L1)和电阻(R2)；
用于响应跟踪所述阳极电压的所述采样脉冲产生校正电压(V5)的装置(R3、C3、D1)，以及
用于响应所述校正电压校正光栅失真的装置(E-W)。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述校正电压产生装置包括整流器(D1)。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述校正电压产生装置还包括与所述整流器的一输出端相耦合的滤波器(L1、R2)。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，其中还包括用于把所述串联阻抗网络交流耦合到所述高压线圈的装置(C2)。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，其中还包括用于响应所述校正电压产生装置变换阻抗并耦合到光栅校正装置的装置(Q1)。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述变换装置包括一晶体管。
7.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述阻抗变换装置补偿由于在所述校正电压产生装置中电压变化而造成的温度变化。
8.一种高压系统，其中包括：
一水平输出电路和一具有初级线圈(W1)、高压线圈(W2)和低压线圈(W3)的回扫变压器(FBT)，所述水平输出电路与所述回扫变压器相耦合，用于产生建立易于受到电子束电流加载的负面影响的阳极电压的高压脉冲(V2)；
其特征在于：
包括与所述低压线圈耦合的阻抗，并用于产生与所述高压脉冲在波形上相对应，并在幅值上成比例的采样脉冲(V4)的装置(L1、R2)；
用于把所述阻抗交流耦合到所述高压线圈上的装置包括一个电容器；
用于响应跟踪所述阳极电压的所述采样脉冲产生整流电压的装置包括一整流器和一滤波器；
用于把所述整流电压直流耦合到所述高压线圈上的装置包括一个电阻器；以及
用于响应所述整流电压校正光栅失真的装置包括高压调节器和E-W校正电路。
9.一种高压系统，其中包括：
开关输出电路和脉冲变压器(FBT)，它们相耦合用于产生建立阳极电压的高压脉冲(V2)，所述高压脉冲按照与电子束电流加载中的变化相关的非线性关系而变化，所述在电子束电流加载中的变化发生在低和高电子束电流电平之间的范围内；
其特征在于，还包括：
耦合到所述脉冲变压器的装置(W3、L1、R2)，它响应其中的脉冲以产生按照与电子束电流加载中的变化相关的非线性关系而变化的采样脉冲(V4)，该采样脉冲跟踪所述变化的高压脉冲；以及
响应非线性变化采样脉冲，用于产生在所述电子束电流电平的范围上跟踪所述非线性变化高压脉冲的校正电压(V5)的装置(R3、C3、D1)，以及
用于响应所述校正电压校正光栅失真的装置(E-W)。
10.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，所述校正电压产生装置还包括用于由所述电子束电流加载所述采样脉冲产生装置的装置(R3)。
11.根据权利要求10所述的电路，其特征在于，所述加载装置是耦合到所述脉冲变压器(FBT)的高压线圈(W2)的低端的电阻(R3)。
12.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，所述光栅校正装置包括E-W校正电路。
13.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，所述光栅校正装置包括高压调节器。
14.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，所述光栅校正装置包括高压调节器和E-W校正电路。
15.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，所述光栅失真是光栅的涨缩。
16.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，所述采样脉冲产生装置包括一电感(L1)。
17.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，所述采样脉冲产生装置包括一电感和一电容(C2)。
18.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，其中还包括用于响应所述校正电压限制电子束电流的装置。
19.一种高压系统，其中包括：
一水平输出电路和一具有初级线圈(W1)、高压线圈(W2)和电感的回扫变压器(FBT)，所述水平输出电路与所述回扫变压器相耦合，用于产生建立易于受到电子束电流加载的负面影响的阳极电压的高压脉冲(V2)；
其特征在于：
包括与所述电感耦合的阻抗，并用于产生与所述高压脉冲在波形上相对应，并在幅值上成比例的采样脉冲(V4)的装置(L1、R2)；
用于把所述阻抗交流耦合到所述高压线圈上的装置(C2)；
用于响应跟踪所述阳极电压的所述采样脉冲产生整流电压的装置(D1)；
用于把所述整流电压直流耦合到所述高压线圈上的装置(R3)；以及
用于响应所述整流电压校正光栅失真的装置(E-W)。
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