DD201632A5 - POWER SUPPLY CIRCUIT WITH FERROR RESONANCE LOAD FOR A TELEVISION RECEIVER - Google Patents

POWER SUPPLY CIRCUIT WITH FERROR RESONANCE LOAD FOR A TELEVISION RECEIVER Download PDF

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DD201632A5
DD201632A5 DD81236379A DD23637981A DD201632A5 DD 201632 A5 DD201632 A5 DD 201632A5 DD 81236379 A DD81236379 A DD 81236379A DD 23637981 A DD23637981 A DD 23637981A DD 201632 A5 DD201632 A5 DD 201632A5
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Abstract

Zur Regelung einer Versorgungsspannung, etwa fuer eine Lastschaltung eines Fernsehempfaengers, und/oder der Hochspannung fuer eine Hochspannungsschaltung ist die Primaerwicklung (22a) eines Transformators (22) an eine Quelle (21) einer Eingangswechselspannung angeschlossen zur Erzeugung einer Spannung wechselnder Polaritaet an einer zweiten Wicklung (22d) des Transformators. Eine saettigbare Spule enthaelt einen magnetisierbaren Kern (137), um den eine Spulenwicklung (37) gewickelt ist. Die Spulenwicklung (37) und die Sekundaerwicklung (22d) des Transformators sind leitend miteinander gekoppelt zur Erzeugung einer Spannung wechselnder Polaritaet an der Spulenwicklung (37). Die Sekundaerwicklung (22d) des Transformators ist magnetisch von der saettigbaren Spule isoliert, so dass der im Spulenkern (137) fliessende Megnetfluss mit der Sekundaerwicklung (22d) des Transformators nicht verkettet ist. An die Wicklung (37) des saettigbaren Kerns ist ein Kondensator (38) zur Erzeugung eines zirkulierenden Stromes gekoppelt, welcher dazu beitraegt, dass ein der Spulenwicklung (37) zugeordneter Teil des Spulenkerns (137) megnetisch gesaettigt wird. Die Spannung an der leitend gekoppelten Sekundaerwicklung (22d) des Transformators ist daher geregelt. Die Hochspannungslastschaltung (24) ist mit einer dritten Wicklung (22e) des Transformators (22) gekoppelt und wird von der an der dritten Wicklung (22e) erscheinenden geregelten Versorgungsspannung wechselnder Polaritaet gespeist. Fig. 1For controlling a supply voltage, such as for a load circuit of a Fernsehgehpfaengers, and / or the high voltage for a high voltage circuit, the primary winding (22a) of a transformer (22) to a source (21) of an input AC voltage is connected to generate a voltage of alternating polarity at a second winding (22d) of the transformer. A satellable coil includes a magnetizable core (137) around which a coil winding (37) is wound. The coil winding (37) and the secondary winding (22d) of the transformer are conductively coupled together to produce a voltage of alternating polarity on the coil winding (37). The secondary winding (22d) of the transformer is magnetically isolated from the satellable coil, so that the flowing in the coil core (137) Megnetfluss with the secondary winding (22d) of the transformer is not concatenated. Connected to the winding (37) of the salable core is a capacitor (38) for generating a circulating current, which contributes to magnetically saturating a part of the coil core (137) associated with the coil winding (37). The voltage across the conductively coupled secondary winding (22d) of the transformer is therefore regulated. The high voltage load circuit (24) is coupled to a third winding (22e) of the transformer (22) and is powered by the regulated supply voltage of alternating polarity appearing at the third winding (22e). Fig. 1

Description

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23 63 7 923 63 7 9

Stromversorgungsschaltung mit Ferroresonanzlasi für einen FernsehempfängerPower supply circuit with ferroresonant lasers for a television receiver

Anwendungsgebiet der Erfindung: .Field of application of the invention:.

Die Erfindung bezieht sich auf Ferroresonanz-Stromversorgungsschaltungen für Fernsehempfänger. Charakteristik der bekannten technischen Lösungen; : Es sind Ferroresonanz-Transformatoren bekannt, die geregelte Anodenhochspannungen und geregelte Abtastspannüngen B+ für Fernsehempfänger liefern. Eine Ferroresonanz-Stromversorgungsschaltung für Fernsehempfänger ist in der US-Patentanmeldung Nr. 007815 vom 30. Januar 19 79 beschrieben (Erfinder: F.S. Wendt, Titel: "High frequency ferroresonant power supply for a deflection and high voltage circuit"), welche der am 10. September 1980 veröffentlichten britischen Patentanmeldung Nr. 2041668A entspricht. Beim Betrieb mit einer relativ hohen Eingangsfrequenz, wie etwa der Horizontalablenkfrequenz von 15,75 KHz, ist ein Ferroresonanz-Transformator ein relativ kompaktes und leichtes Gebilde, welches von Haus aus Regeleigenschaften für die Ausgangsspannung besitzt, ohne daß dazu relativ komplizierte und aufwendige elektronische Regelschaltungen benötigt werden.The invention relates to ferroresonant power supply circuits for television receivers. Characteristic of the known technical solutions; : Ferroresonance transformers are known which provide controlled anode high voltages and regulated sampling voltages B + for television receivers. A ferroresonant power supply circuit for television receivers is described in US patent application no. 007815 of 30 January 19 79 (inventor: FS Wendt, title: "High frequency ferroresonant power supply for a deflection and high voltage circuit"), which is the 10 British Patent Application No. 2041668A. When operating at a relatively high input frequency, such as the horizontal deflection frequency of 15.75 KHz, a ferroresonant transformer is a relatively compact and lightweight structure which inherently has output voltage control characteristics without requiring relatively complicated and expensive electronic control circuitry become.

Λ ^ ^ Λ ΠΛ ^ ^ Λ Π

Damit man bei 16 KHz einen hohen Wirkungsgrad erhält, kann der magnetisierbar Kern eines Ferroresonanz-Transformators aus einem Ferrit bestehen, wie etwa einem handelsüblichen Mangan-Zink oder Nickel-Zink-Ferrit. Solche Ferritmaterialien haben einen hohen Widerstand gegen Stromfluß, so daß nur relativ kleine Wirbelstromverluste auftreten, die andernfalls bei der relativ hohen Betriebsfrequenz von 16 KHz sehr hoch· wären- Die Hystereseverluste sind ebenfalls relativ niedrig. Selbst wenn man einen Ferritkern benutzt, würden jedoch ohmsche Verluste (I"R) in einer oder mehreren Wicklungen, sowie Wirbelstromverluste und Hystereseverluste einen erheblichen Anstieg der Kerntemperatur hervorrufen.To obtain a high efficiency at 16 KHz, the magnetizable core of a ferroresonant transformer can be made of a ferrite, such as a commercial manganese-zinc or nickel-zinc ferrite. Such ferrite materials have a high resistance to current flow, so that only relatively small eddy current losses occur, which would otherwise be very high at the relatively high operating frequency of 16 KHz. The hysteresis losses are also relatively low. However, even using a ferrite core, ohmic losses (I "R) in one or more windings, as well as eddy current losses and hysteresis losses, would cause a significant increase in core temperature.

Die Sättigungsflußdichte B eines magnetisierbarer. MaterialsThe saturation flux density B of a magnetizable. material

sac.sac.

sinkt mit zunehmender Kerntemperatur. Für Mangan-Zink-Ferrite kann die 'Sättigungsflußdichte von etwa 4,5 kG (Kilogauss) bei 200C auf 2,5 kG bei 1500C absinken. Da die Ausgangsspannung eines Ferroresonanz-Transformators vom Wert der Sättigunasflußdichte B , des Kernmaterials innerhalb derdecreases with increasing core temperature. For manganese-zinc ferrites, the 'saturation flux density of about 4.5 kG (kilogauss) at 20 0 C can drop to 2.5 kG at 150 0 C. Since the output voltage of a ferroresonant transformer from the value of the saturation gas flow density B, the core material within the

sausow

Ausgangswicklungen abhängt, führt ein Anstieg der Kernbetriebstemperatur zu einer unerwünschten Abnahme der Ausgangsspannung. Wenn beispielsweise die Ausgangsspannung eine Anodenhochspannung ist, dann ist die unmittelbar nach dem Einschalten des Fernsehempfängers, wenn der Kern des Ferroresonanz-Transformators noch die Umgebungstemperatur hat, höher als- die Anodenhochspannung, die anschließend im Däuertemperaturbetrieb auftritt, nachdem der Kern sich auf seine normale Betriebstemperatur oberhalb der Umgebungstemperatur erwärmt hat.Output windings depends, an increase in the core operating temperature leads to an undesirable decrease in the output voltage. For example, if the output voltage is an anode high voltage, then immediately after the television receiver is turned on, when the core of the ferro-resonance transformer is still at ambient temperature, the anode high voltage is higher than the anode high voltage which subsequently occurs in the acid temperature mode after the core is at its normal operating temperature has heated above the ambient temperature.

Eine Wärmeabführung vom Kern zur Verringerung des Temperaturanstieges ist bei einem Hochfrequenz-Ferroresonanz-Transformator ein Fernsehempfängers relativ schwierig. Die Ausgangswicklungen des Ferroresonanz-Transformators einschließlich der Hochspannungswicklung, welche eine relativ große Windungszahl hat, sind um den gesättigtenHeat removal from the core to reduce the temperature rise is relatively difficult in a high frequency ferroresonant transformer of a television receiver. The output windings of the ferroresonant transformer including the high voltage winding, which has a relatively large number of turns, are around the saturated one

ο ο

-Sr--SR

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Kernteil des Transformators gewickelt und magnetisch eng miteinander gekoppelt. Die mehrfachen Ausgangswicklungen und die große Windungszahl der Hochspannungswicklung beschränken den Zugang zum Kern für Wärmeabfuhrmaßnahmen.Core part of the transformer wound and magnetically closely coupled. The multiple output windings and the large number of turns of the high voltage winding limit access to the core for heat removal measures.

Dar^e9un9 des Wesens der Erfindung: Dar ^ e 9 and 9 of the essence of the invention:

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält eine selbstregelnde Stromversorgungsquelle einen Transformator mit einer ersten und einer zweiten Wicklung. Die erste Wicklung hat Anschlüsse zur Verbindung mit einer Eingangswechselspannungsquelle; die zweite Wicklung hat Anschlüsse zur- Verbindung mit einer Last.According to a preferred embodiment of the invention, a self-regulating power source includes a transformer having first and second windings. The first winding has terminals for connection to an input AC voltage source; the second winding has connections for connection to a load.

Eine sättigbare Spule enthält einen magnetisierbarer- Kern und mindestens eine um den Kern gewickelte Spulenwickiung.A saturable coil includes a magnetizable core and at least one coil winding wound around the core.

Diese eine Spulenwicklung ist leitend mit der zweiten- .This one coil winding is conductive with the second.

Wicklung des Transformators verbunden, so daß bei Erregung an der Spulenwicklung eine Spannung wechselnder Polarität auftritt. Die zweite Transformatorwicklung ist magnetisch von xäer sättigbaren Spule isoliert, so daß der magnetische Fluß des Spulenkerns nicht mit der zweiten Wicklung verkettet ist.Connected winding of the transformer, so that when energized on the coil winding, a voltage of alternating polarity occurs. The second transformer winding is magnetically isolated from xäer saturable coil, so that the magnetic flux of the coil core is not concatenated with the second winding.

Durch magnetische Sättigung des Spulenkerns werden die Spannungen an der Wicklung der sättigbaren Spule und der Sekundärwicklung des Transformators, welche leitend miteinander verbunden sind, geregelt. Eine dritte Wicklung des Transformators, etwa die Hochspannungswicklung, erzeugt in Abhängigkeit von der geregelten Spannung, die an der Sekundärwicklung des Transformators erscheint, eine geregelte Ausgangsspannung wechselnder Polarität. Mit dieser dritten Wicklung des Transformators ist eine Lastschaltung, die etwa der Anodenkreis gekoppelt, welcher von der geregelten Ausgangsspannung gespeist wird.By magnetic saturation of the coil core, the voltages on the winding of the saturable coil and the secondary winding of the transformer, which are conductively connected together, regulated. A third winding of the transformer, such as the high voltage winding, generates a regulated output voltage of alternating polarity depending on the regulated voltage appearing on the secondary winding of the transformer. With this third winding of the transformer is a load circuit which is coupled about the anode circuit, which is fed by the regulated output voltage.

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Ein Vorteil der vorstehend beschriebenen Anordnung besteht darin, daß das sättigbare Kernelement, welches für die Spannungsregelung sorgt, kein Teil des Transformatorkerns ist, um den die Ausgangssekundärwicklungen gewickelt sind, welche die gerege lten Versorgungsspannungen für den Fernsehempfänger liefern. Somit ist die Hochspannungswicklung um den Transformatorkern anstatt um den Kern der sättigbaren Spule gewickelt, so daß der sättigbare Kernabschnitt für Wärmeabführmaßnahmen leichter zugänglich ist.An advantage of the arrangement described above is that the saturable core element which provides the voltage regulation is not part of the transformer core around which the output secondary windings are wound, which supply the regulated supply voltages to the television receiver. Thus, the high voltage winding is wrapped around the transformer core rather than around the core of the saturable coil, so that the saturable core portion is more readily accessible for heat dissipation.

Ferner kann der Transformatorkern, um welchen die Sekundärausgangswicklungen herumgewickelt sind, im wesentlichen im nicht gesättigten Bereich der BH-Schleife des Transformatorkernmaterials betrieben werden. Die Ausgangsspannungen an den Transformatorsekundärwicklungen sind trotzdem geregelt, weil die Wicklungen magnetisch eng mit der "geregelten";Ausgangswicklung gekoppelt sind,' welche leitend mit der Spulenwicklung verbunden ist.Further, the transformer core around which the secondary output windings are wound may be operated substantially in the non-saturated region of the BH loop of the transformer core material. The output voltages at the transformer secondary windings are still controlled because the windings are magnetically tightly coupled to the "regulated" output winding, which is conductively connected to the coil winding.

Ausführungsbeispiele: In den beiliegenden Zeichnungen zeigenEmbodiments: In the accompanying drawings show

Fig. 1 eine Ferroresonanz-Stromversorgungsschaltung für Fernsehzwecke gemäß der Erfindung undFig. 1 shows a ferroresonant power supply circuit for television purposes according to the invention and

Fig, 2 und 3 Signalformen, wie sie im Betrieb der Schaltung nach Fig. 1 auftreten.Fig, 2 and 3 waveforms as they occur during operation of the circuit of FIG.

Gemäß Figur 1 enthält eine Ferroresonanz-Stromversorgungsschaltung 10 für einen Fernseher einen Transformator 22 und eine Ferroresonanzlastschaltung 20 mit einer sättigbaren Spule. Eine Primärwicklung 22a des Transformators ist an eine Quelle 11 ungeregelter Eingangswechselspannung V. angeschlossen, die einen Inverter 21 und einen Eingangsgleichspannungsanschluß 23 aufweist, der mit einer Mittelanzapfung der Primärwicklung 22a gekoppelt ist.Referring to Figure 1, a ferroresonant power supply circuit 10 for a television includes a transformer 22 and a ferroresonance load circuit 20 having a saturable coil. A primary winding 22a of the transformer is connected to a source 11 of unregulated AC input voltage V.sub.V having an inverter 21 and a DC input voltage terminal 23 coupled to a center tap of the primary winding 22a.

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Dem Anschluß 23 wird eine ungeregelte Gleichspannung VThe terminal 23 is an unregulated DC voltage V

zugeführt. Der Inverter 21 wird mit einer hohen Frequenz betrieben, beispielsweise mit der Horizontalablenkfrequenz von 15,75 KHz. Der Inverter 21 erzeugt die Eingängswechselspannung V. als horizontalfrequente Rechteckspannung über der Primärwicklung 22a.fed. The inverter 21 is operated at a high frequency, for example, with the horizontal deflection frequency of 15.75 KHz. The inverter 21 generates the input AC voltage V as a horizontal frequency square wave voltage across the primary winding 22a.

Wenn die Spannung V. der Primärwicklung 22a zugeführt wird, dann entstehen horizontalfrequente AusgangswechselspannungenWhen the voltage V.sub.1 is supplied to the primary winding 22a, horizontal frequency output AC voltages are generated

10. an den Sekundärausgangswicklungen 22b bis 22d und an einer Hochspannungssekundärwicklung 22e. Die Enden 49 und 50 der Ausgangswicklung 22b sind mit Dioden 29 bzw. 30 verbunden, die als Doppelweggleichrichter arbeiten. Die Enden 48 und 51 der Ausgangswicklung 22c sind mit Dioden 27 bzw. 23 verbunden, die ebenfalls als Doppelweggleichrichter ar-.beiten. Auch die Enden 47 und 52 der Ausgangswicklung 22d sind mit als Doppelweggleichrichter arbeitenden Dioden 25 und 26 verbunden. Eine gemeinsame Mittelanzapfung 53 ist an Masse gekoppelt.10. at the secondary output windings 22b to 22d and at a high voltage secondary winding 22e. The ends 49 and 50 of the output winding 22b are connected to diodes 29 and 30, respectively, which function as a full wave rectifier. The ends 48 and 51 of the output winding 22c are connected to diodes 27 and 23, respectively, which function as full-wave rectifiers. Also, the ends 47 and 52 of the output winding 22d are connected to diodes 25 and 26 operating as full wave rectifiers. A common center tap 53 is coupled to ground.

- - ' . - - '.

Die an der Wicklung 22b entstehende Ausgangsspannung wechselnder Polarität wird von den Dioden 29 und 30 doppelweggleichgerichtet und von einem Kondensator 34 zu einer Betriebsgleichspannung an einem Anschluß 31 von beispielsweise +25 Volt gefiltert, um Schaltungen des Fernsehempfängers wie die Vertikalablenkschaltung und die Tonfrequenzschaltung zu speisen. Die an der Wicklung 22d entstehende Ausgangsspannung wechselnder Polarität wird von den Dioden 25 und 26 doppelweggleichgerichtet und von einem Kondensator 36 zu einer Versorgungsgleichspannung an einem Anschluß 33 von beispielsweise +210 gefiltert zur Speisung von Schaltungen wie dem Bildröhrentreiber.The alternating polarity output voltage produced at winding 22b is full wave rectified by diodes 29 and 30 and filtered by a capacitor 34 to a DC operating voltage at a terminal 31 of, for example, +25 volts to power circuits of the television receiver such as the vertical deflection circuit and the audio frequency circuit. The alternating polarity output voltage produced at winding 22d is full wave rectified by diodes 25 and 26 and filtered by a capacitor 36 to a DC supply voltage at a terminal 33 of, for example, +210 to power circuits such as the kinescope driver.

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Die an der Wicklung 22c entstehende Ausgangsspannung wechselnder Polarität wird von den Dioden 27 und 28 doppelweggleichgerichtet und von einem Kondensator 35 zur Erzeugung einer Ablenkversorgungsspannung B+ am Anschluß 32 für eine Horizontalablenkwicklung 41 gefiltert. Zur Erzeugung des Horizontalablenkstromes in der Horizontalablenkwicklung 41 ist ein Horizontalablenkgenerator 40 über eine Kingangsdrossel 39 mit dem Anschluß 32 verbunden. Der Horizontalablenkgenerator 40 wird durch die Ablenkversorgungsspannung B+ gespeist und enthält einen Horizontaloszillator und Treiber 43, einen Horizontalausgangstransistor 44, eine Dämpfungsdiode 45, einen Horizontalrücklaufkondensator 46 und einen S-Formungs- oder Hinlaufkondensator 42, der in Reihe mit der Horizontalablenkwicklung 41 über dem Horizontalausgangstransistor 44 liegt.The alternating polarity output voltage produced across the winding 22c is full wave rectified by the diodes 27 and 28 and filtered by a capacitor 35 for generating a deflection supply voltage B + at the terminal 32 for a horizontal deflection winding 41. To generate the horizontal deflection in the horizontal deflection winding 41, a Horizontalablenkgenerator 40 is connected via a Kingangsdrossel 39 to the terminal 32. The horizontal deflection generator 40 is fed by the deflection supply voltage B + and includes a horizontal oscillator and driver 43, a horizontal output transistor 44, a damping diode 45, a horizontal retrace capacitor 46, and an S-shaping or trace capacitor 42 connected in series with the horizontal deflection winding 41 above the horizontal output transistor 44 ,

Die an der Hochspannungssekundärwick.lung 22e auftretende Ausgangsspannung wechselnder Polarität wird einer Hoch-Spannungsschaltung 2 4 zur Erzeugung einer hochgespannten . Anodengleichspannung oder Beschleunigungsspannung am Anschluß U für die nicht dargestellte Bildröhre des Empfängers zugeführt. Die Hochspannungsschaltung 24 kann eine übliche Spannungsvervielfacherschaltung nach Cockroft-Walton sein oder eine Halbwellengleichrichterschaltung mit mehreren Dioden, die zusammen mit einer Mehrzahl von hier nicht einzeln dargestellten Wicklungsabschnitten der Hochspannungssekundärwicklung 22e zu einer einzigen Einheit vergossen sind.The output voltage of alternating polarity occurring at the high voltage secondary winding 22e is applied to a high voltage circuit 2 4 for generating a high voltage. Anode DC voltage or acceleration voltage supplied to the terminal U for the picture tube, not shown, of the receiver. The high-voltage circuit 24 may be a conventional Cockroft-Walton voltage multiplier circuit or a multi-diode half-wave rectifier circuit, which together with a plurality of winding sections of the high-voltage secondary winding 22e not individually illustrated here, are molded into a single unit.

Die Sekundärausgangswicklungen 22b bis 22d und die Hochspannungsekündärwicklung 22e sind magnetisch eng miteinander gekoppelt. Zur Erreichung dieser engen Kopplung können die Wicklungen konzentrisch um einen gemeinsamen Teil des magnetisierbaren Kerns 122 desThe secondary output windings 22b to 22d and the high voltage secondary winding 22e are magnetically coupled with each other closely. To achieve this tight coupling, the windings can be concentric about a common part of the magnetizable core 122 of the

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Transformators 22 herumgewickelt sein. Wegen der engen magnetischen Kopplung der Wicklungen haben die an den Sekundärausgangswicklungen auftretenden Ausgangsspannungen wechselnder Polarität alle dieselbe Kurvenform, wobei geringe Abweichungen durch die relativ kleinen Streuinduktivitäten zwischen den Ausgangswicklungen auftreten können.Transformers 22 wound around. Because of the close magnetic coupling of the windings, the alternating polarity output voltages appearing at the secondary output windings all have the same waveform, with little variation due to the relatively small stray inductances between the output windings.

Zur Regelung der Spannungen an den Sekundärausgangswicklungen gegen Amplitudenschwankungen der Eingangsspannung V. und gegen Lastschwankungen der an die Anschlüsse 31 bis 33 angeschlossenen Lastschaltungen und gegen Strahlstrombelastungsänderungen am Anodenanschluß U ist die Ferroresonanzlastschaltung 20 mit sättigbarer Spule über eine der eng miteinander gekoppelten . Sekundärausgangswicklungen des Transformators 22 geschaltet. In·Fig. 1 ist die Lastschaltung 20 mit der sättigbaren Spule beispielsweise über die Sekundärausgangswicklung 22d geschaltet. To control the voltages at the secondary output windings against amplitude variations of the input voltage V. and against load variations of the load circuits connected to the terminals 31 to 33 and against beam current load changes at the anode terminal U, the ferroresonant load circuit 20 is coupled to one of the closely coupled coils. Secondary output windings of the transformer 22 connected. In · Fig. 1, the load circuit 20 is connected to the saturable coil, for example via the secondary output winding 22d.

Die Ferroresonanzlastschaltung 20 enthält eine sättigbare Spule oder Wicklung 37, die um zumindest einen Teil eines sättigbaren magnetisierbaren Kerns 137 gewickelt ist und einen über die Spulenwicklung 37 geschalteten Resonanzkondensator 38 enthält. Der sättigbare Spulenkern 13'7 kann ein üblicher Toroidkern oder ein rechteckiger Zwei-" fensterkern sein.The ferroresonant load circuit 20 includes a saturable coil or winding 37 wound around at least a portion of a saturable magnetizable core 137 and including a resonant capacitor 38 connected across the coil winding 37. The saturable coil core 13'7 may be a conventional toroidal core or a rectangular two-centered core.

In einer Ferroresonanzschaltung, wie der Ferroresonanzschaltung 20 mit sättigbarer Spule nach Fig. 1 ist die Ausgangsspannung V an der sättigbaren Spule 37 geregelt. Durch Anschließen der Ferroresonanzschaltung 20 an die Sekundärausgangswicklung 22d des Transformators arbeitet die Schaltung 20 als mit der Wicklung 22d gekoppelte regelnde Lastschaltung, um die Spannung an derIn a ferroresonant circuit, such as the ferroresonant circuit 20 with saturable coil of FIG. 1, the output voltage V at the saturable coil 37 is controlled. By connecting the ferroresonant circuit 20 to the secondary output winding 22d of the transformer, the circuit 20 operates as a regulating load circuit coupled to the winding 22d to control the voltage at the

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Wicklung 22d auf der geregelten V zu halten. Wenn die Spannung an der Sekundärwicklung 22d durch die Ferroresonanzlastschaltung 20 geregelt wird, dann sind auch die Ausgangsspannungen an allen anderen Sekundärwicklungen, welche eng mit der Wicklung 22d gekoppelt sind, geregelt. Die Ausgangsspannungen an den Wicklungen 2 2e und 22c und an der Hochspannungsausgangswicklung 22e werden durch die Regelung der Ausgangsspannung V . der Ferroresonanzschaltung 20 somit geregelt.To keep winding 22d on the regulated V. When the voltage on the secondary winding 22d is controlled by the ferroresonant load circuit 20, then the output voltages on all other secondary windings which are closely coupled to the winding 22d are also regulated. The output voltages at the windings 2 2e and 22c and at the high voltage output winding 22e are controlled by the regulation of the output voltage V. the ferroresonant circuit 20 thus regulated.

Der Transformator 22 weist eine erhebliche Streuinduktivität zwischen der Primärwicklung 22a und jeder der eng gekoppelten "geregelten" Sekundärwicklungen 22b bis 22e aus. Die lose Kopplung der Primärwicklung mit den Sekundärausgangswicklungen erlaubt, daß die Ausgangsspannungdurch die Ferroresonanzschaltung 20 im wesentlichen konstant gehalten wird, selbst wenn die an die.Primärwicklung 22a zugeführte Spannung sich mit Änderungen der Eingangswechselspannung V. verändern sollte. Die Streuinduktivität zwischen der Primärwicklung 22a und jeder der Sekundärwicklungen 22b bis 22e kann in den Transformator 22 hineinkonstruiert sein, in dem der magnetisierbare Kern 122 des Transformators als geschlossene Schleife rechteckiger Form ausgebildet ist. Die Primärwicklung 22 kann um einen Schenkel des Kerns 122 herumgewickelt sein, und die Sekundärwicklungen 22b bis 22e können konzentrisch um einen gegenüberliegenden Schenkel gewickelt sein.The transformer 22 exhibits significant stray inductance between the primary winding 22a and each of the closely coupled "regulated" secondary windings 22b-22e. The loose coupling of the primary winding to the secondary output windings allows the output voltage to be kept substantially constant by the ferroresonant circuit 20, even if the voltage supplied to the primary winding 22a should change with changes in the input AC voltage V. The leakage inductance between the primary winding 22a and each of the secondary windings 22b to 22e may be constructed into the transformer 22 in which the magnetizable core 122 of the transformer is formed as a closed loop of rectangular shape. The primary winding 22 may be wrapped around one leg of the core 122, and the secondary windings 22b through 22e may be concentrically wound around an opposite leg.

Betrachtet man das elektrische Ersatzschaltbild des Transformators 22, dann erscheinen die an die Anschlüsse 31 bis 33 und den Anodenanschluß ü angeschlossenen Lastschaltungen für die Primärwicklung als Lastimpedanzen parallel zur transformierten Ferroresonanzlastschaltung 20. Wegen der losen magnetischen Kopplung zwischen Primärwicklung 22a und 5 den Sekundärwicklungen 22b bis 2 2e "sehen" die transformierteConsidering the equivalent electrical circuit diagram of the transformer 22, the load circuits for the primary winding connected to the terminals 31 to 33 and the anode terminal appear as load impedances in parallel with the transformed ferroresonant load circuit 20. Because of the loose magnetic coupling between primary winding 22a and 5, the secondary windings 22b to 2 2e "see" the transformed

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Ferroresonanzlastschaltung und die anderen parallelen Lasten eine äquivalente,Impedanz in Reihe mit der Quelle 11 der Eingangswechselspannung V. - Diese- äquivalente Impedanz, die aus der losen magnetischen Kopplung des Transformators resultiert, gleicht Änderungen der Eingangsspannung aus, während sie Schwankungen der Ferroresonanzlastschaltung und der Spannungsamplitude an der Ausgangswicklung im Vergleich zu Spannungsamplitudenschwankungen der Primärwicklung erheblich reduziert,Ferroresonanzlastschaltung and the other parallel loads an equivalent, impedance in series with the source 11 of the input AC voltage V. - This equivalent impedance, resulting from the loose magnetic coupling of the transformer, compensates for changes in the input voltage, while variations in the Ferroresonanzlastschaltung and the voltage amplitude significantly reduced at the output winding compared to voltage amplitude fluctuations of the primary winding,

Fig. 2a zeigt eine rechteckförmige, ihre Polarität wechselnde Eingangsspannung V. , die von der Quelle 11 an die Primärwicklung 22a des. Transformators 22 angelegt wird. Fig. 2b veranschaulicht die geregelte Ausgangsspannung V ,, die an der Ferroresonanzlastschaltung 20 mit der gesättigten Spule und der Sekundärausgangswicklung 22b des Transformators 22 erscheint. Die geregelte Spannung. V ist eine Spannung wechselnder Polarität und gleicher Frequenz wie die Eingangsspannung V. mit allgemein abgeflachten Teilen 14 wechselnder Polarität, welche durch allgemein sinusförmige Abschnitte 15 miteinander verbunden sind.FIG. 2 a shows a rectangular, alternating polarity input voltage V, which is applied from the source 11 to the primary winding 22 a of the transformer 22. FIG. 2 b illustrates the regulated output voltage V 1 appearing on the ferroresonant load circuit 20 with the saturated coil and the secondary output winding 22 b of the transformer 22. The regulated voltage. V is a voltage of alternating polarity and frequency as the input voltage V with generally flattened portions 14 of alternating polarity interconnected by generally sinusoidal portions 15.

In den Intervallen der abgeflachten Teile der geregelten Ausgangsspannung V , etwa zwischen den Zeiten t -t,. in Fig. 2b, wird der zur Spule 37 gehörige magnetisierbar Kernteil der sättigbaren Spule im magnetisch ungesättigten Bereich der BH-Schleife des Kernmaterials betrieben. Die Wicklung 37 der sättigbaren Spule hat während der ungesättigten Intervalle der abgeflachten Teile relativ große Induktivität. In der Wicklung 37 fließt zwischen den Zeiten t -t. ein relativ kleiner Strom i ,der in Fig. 2b ausgezogen gezeichnet ist.In the intervals of the flattened parts of the regulated output voltage V, approximately between times t -t ,. in FIG. 2b, the magnetizable core part of the saturable coil belonging to the coil 37 is operated in the magnetically unsaturated region of the BH loop of the core material. The winding 37 of the saturable coil has relatively high inductance during the unsaturated intervals of the flattened parts. In the winding 37 flows between the times t -t. a relatively small current i drawn in solid lines in FIG. 2b.

Da die Wicklung 37 der sättigbaren Spule während der abgeflachten Teile oder magnetisch ungesättigten Intervalle der Ausgangsspannung V eine relativ hohe Impedanz hat,Since the winding 37 of the saturable coil has a relatively high impedance during the flattened portions or magnetically unsaturated intervals of the output voltage V,

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entlädt sich der Resonanzkondensator 38 nur wenig in die Wicklung der sättigbaren Spule, und der Kondensator behält eine relativ konstante Ausgangsspannung V , welche den Spulenanschlüssen zugeführt wird, wie dies durch den relativ kleinen Kondensatorstrom i zwischen den Zeitpunkten t_-t gestrichelt in Fig. 2b gezeichnet ist.The resonant capacitor 38 discharges only slightly into the winding of the saturable coil, and the capacitor retains a relatively constant output voltage V supplied to the coil terminals as indicated by the relatively small capacitor current i between times t_-t in FIG. 2b is.

Wird die Ausgangsspannung V vom Kondensator 38 über die Spulenwicklung 37 gelegt, so führt sie zu einem Flußaufbau im Kern 137, bis der Kern nahe dem Zeitpunkt t. im wesentlichen magnetisch gesättigt ist. Wenn sich der Kern 137 beim Zeitpunkt t1 magnetisch sättigt, dann nimmt die Induktivität der Spulenwicklung 37 erheblich ab. Die Induktivität der Spule 37 kann beispielsweise 20 bis 60 mal kleiner als im ungesättigten Fall sein.If the output voltage V from the capacitor 38 is applied across the coil winding 37, it leads to a flux buildup in the core 137 until the core near the time t. is substantially magnetically saturated. If the core 137 magnetically saturates at time t 1 , then the inductance of the coil winding 37 decreases significantly. The inductance of the coil 37 may, for example, be 20 to 60 times smaller than in the unsaturated case.

Nachdem der Kern 137 magnetisch gesättigt worden ist, durchlaufen der Kondensator 38 und die Spulenwicklung 37 einen Halbzyklus einer Resonanzstromschwingung, wie dies in Fig. 2b durch den Stromimpuls 12 des Spulenstromes i veranschaulicht ist und durch den Stromimpuls desAfter the core 137 has been magnetically saturated, the capacitor 38 and the coil winding 37 undergo one half cycle of resonant current oscillation, as illustrated in FIG. 2b by the current pulse 12 of the coil current i and by the current pulse of the coil

Zd -L·Zd -L ·

Kapazitätsstromes i zwischen den Zeiten.t1-t, gezeigt ist. Der Resonanzstrom oder Schwingungsstrom in der Wicklung 3 der sättigbaren Spule und im Kondensator 38 erreicht zur Zeit t,, eine maximale Größe. Die Ausgangsspannung V kehrt ebenfalls zu dieser Zeit ihre Polarität um.Capacitance current i between the times .t 1 -t, is shown. The resonance current or oscillation current in the winding 3 of the saturable coil and in the capacitor 38 reaches a maximum magnitude at time t i. The output voltage V also reverses its polarity at this time.

Nahe dem Zeitpunkt t. hat sich der Resonanzstromimpuls genügend verkleinert, so daß der Kern 137 aus der Sättigung herausgerät und die Wicklung 37 der Spule wieder eine hohe Impedanz aufweisen kann. Die Spannung über dem Kondensator 38, also die geregelte, Ausgangsspannung V , beendet ihre schnelle Änderungen und geht auf die Werte des abgeflachten Teils der entgegengesetzten Polarität über. Während des Intervalls t.-t5 für den abgeflachten Teil entgegengesetzter Polarität wird der Kern 137 wiederum im magnetisch unge-Near the time t. has the resonant current pulse sufficiently reduced, so that the core 137 from the saturation herausgerät and the winding 37 of the coil can again have a high impedance. The voltage across the capacitor 38, that is, the regulated output voltage V, stops its rapid changes and transitions to the values of the flattened portion of the opposite polarity. During the interval t 5 T. opposite polarity for the flattened portion of the core 137 is again in the magnetic un-

2353723537

sättigten Bereich der BH-Schleife betrieben. Der Fluß im Kern 137 kehrt seine Richtung während dieses Intervalls um und baut sich im wesentlichen bis zum Sättigungsflußwert nahe dem Zeitpunkt t5 auf, wo sich der Kern wiederum magnetisch sättigt. Der Strom in der Spulenwicklung 37saturated area of the BH loop operated. The flux in the core 137 reverses its direction during this interval and builds up substantially to the saturation flux value near time t 5 , where the core again magnetically saturates. The current in the coil winding 37

. durchläuft dann zwischen den Zeiten t -t,- den anderen Halbzyklus der Schwingung., then goes through between the times t -t, - the other half-cycle of the oscillation.

Die Ferroresonanzlastschaltung 20 mit sättigbarer Spule ο arbeitet als magnetischer Spannungsregler zur Aufrechterhaltung einer Ausgangsspannung V , relativ konstanter Amplitude bei variierender Eingangsspannung und bei variierender Last an den verschiedenen Sekundärausgangswicklungen, wie etwa bei schwankender Strahlstrombe- . lastung am Anodenanschluß. Wenn der Kondensator 38 einen genügend großen Wert hat, dann ist die Wechselspannungskomponente der abgeflachten Teile der AusgangsspannungThe saturable coil ferroresonance load circuit 20 operates as a magnetic voltage regulator for maintaining an output voltage V of relatively constant amplitude with varying input voltage and varying load across the various secondary output windings, such as varying beam current. load at the anode connection. If the capacitor 38 has a sufficiently large value, then the AC component of the flattened parts of the output voltage

V relativ klein. Die Fläche unter dem abgeflachten out ^V relatively small. The area under the flattened out ^

Teil der Spannungskurve V , ist aleich dem zeitlichenPart of the voltage curve V, is also the temporal

J out " Integral der Ausgangsspannung V über das Intervall des "abgeflachten Teils oder stellt äquivalent gesehen die maximale Änderung der Flußverkettung der Spulenwicklung 37 dar. J out "integral of the output voltage V over the interval of the flattened part or, equivalently, represents the maximum change in the flux linkage of the coil winding 37.

Die maximale Flußverkettung der Spule 37 ist proportionalThe maximum flux linkage of the coil 37 is proportional

zur Sättigungsflußdichte B . des magnetisierbaren Masai^to the saturation flux density B. of the magnetizable Masai ^

terials des Spulenkerns 137. Da die maximale Flußverkettung der Spulenwicklung 37 einen im wesentlichen konstanten Betrag darstellt, der unabhängig von Eingangsspannungs-Schwankungen ist, ist auch die Fläche unterhalb des abgeflachten Teils der Ausgangsspannung V . unabhängig voncoil core 137. Since the maximum flux linkage of the coil winding 37 is a substantially constant amount that is independent of input voltage variations, the area below the flattened portion of the output voltage is also V. independent of

w Li X-w Li X-

Eingangsspannungsänderungen konstant. Damit wird die Amplitude der Ausgängsspannung V geregelt und hat einen sich praktisch nicht verändernden Wert, solange die Dauer des abgeflachten Teils der Ausgangsspannung V , währendInput voltage changes constant. Thus, the amplitude of the output voltage V is regulated and has a virtually non-changing value, as long as the duration of the flattened portion of the output voltage V during

3 637 9 13 637 9 1

welcher der Spulenkern 137 ungesättigt bleibt, relativ fest ist.which of the spool core 137 remains unsaturated, is relatively strong.

Die Pariode der ihre Polarität wechselnden Ausgangsspannung V ist gleich derjenigen der EingangsspannungThe period of the output voltage V changing in polarity is equal to that of the input voltage

V. und hat eine feste Dauer. Auch ist innerhalb dieser inV. and has a fixed duration. Also is within this in

Periode die Dauer der Intervalle t -t. und t^-t.. magnetischer Sättigung festgelegt durch den Wert der Induktivität der Wicklung 37 nahe oder bei der Sättigung und durch den Wert des Kondensators 38. Die Dauer der Abschnitte der Ausgangsspannung V ohne Sättigung ist daher ebenfalls fest, so daß die Ausgangsspannung eine relativ konstante Amplitude haben kann.Period the duration of the intervals t -t. and t ^ -t .. magnetic saturation determined by the value of the inductance of the winding 37 near or at saturation and by the value of the capacitor 38. The duration of the sections of the output voltage V without saturation is therefore also fixed, so that the output voltage can have relatively constant amplitude.

5 Da die Sekundärausgangswicklung 22d des Transformators über die Ferroresonanzlastschaltung 20 mit der sättigbaren Spule geschaltet ist, muß die Spannung an der Ausgangswicklung 22 den Wert der geregelten Ausgangsspannung V annehmen, selbst wenn sich die Amplitude der Ausgangsspannung V. ändert. Alle anderen Sekundärausgangswicklungen 22b, 22c und die Hochspannungswicklung 22e müssen ebenso geregelte Spannungen liefern. Änderungen der Eingangsspannung und der Belastung der Ausgangswicklungen führen zu Phasenverschiebungen der Ausgangswechselspannung V gegenüber der Phasenlage der Eingangswechselspannung V. , jedoch bleibt die Amplitude der Ausgangsspannung V relativ unverändert.Since the secondary output winding 22d of the transformer is connected to the saturable coil via the ferroresonant load circuit 20, the voltage on the output winding 22 must take the value of the regulated output voltage V even if the amplitude of the output voltage V changes. All other secondary output windings 22b, 22c and high voltage winding 22e must also supply regulated voltages. Changes in the input voltage and the load of the output windings lead to phase shifts of the output AC voltage V with respect to the phase position of the input AC voltage V. However, the amplitude of the output voltage V remains relatively unchanged.

Die Fig. 2a und 2b zeigen, daß bei einem Betriebszustand mit der Solleingangsspannung und einer mittleren Belastung der Ausgangswicklungen 22b bis 22e, also bei einer Strahlstrombelastung von etwa 1/2 Milliampere, die Ausgangsspannung V in ihrer Phase um eine Größe At gegenüber der Phase der Eingangsspannung verzögert ist. Die Phasenverzögerung /\t ergibt sich wegen der Leistungsverluste in den Lastschaltungen, die mit den Sekundärausgangswicklungen2a and 2b show that in an operating state with the target input voltage and an average load of the output windings 22b to 22e, so at a beam current load of about 1/2 milliamps, the output voltage V in their phase by an amount At with respect to the phase of Input voltage is delayed. The phase delay / \ t is due to the power losses in the load circuits associated with the secondary output windings

236379 .1236379 .1

22b bis 22e gekoppelt sind. Die Phasenverzögerung zwischen den Spannungen V. und V erlaubt eine Leistungsübertragung von der Quelle zur Last an der Sekundärausgangswicklung während jedes Zyklus der Eingangs- oder Ausgangsspannungsschwingung.22b to 22e are coupled. The phase delay between voltages V. and V permits power transfer from the source to the load at the secondary output winding during each cycle of input or output voltage oscillation.

Die Figuren 2a und 3a zeigen, daß bei Änderungen der Eingangsspannung V. vom Wert einer hohen Netzeingangsspannung auf eine niedrige Netzspannung die Phasenverzögerung der Ausgangsspannung V . von einem Verzögerungs wert ^t- auf A^2 anwächst. Die Phasenverzögerung vergrößert sich bei niedriger Eingangsspannung, weil dann zur übertragung derselben mittleren Leistung zu den Sekundärwicklungslasten eine größere Phasenverzögerung benötigt wird. Wenn auch die Phasenverzögerung der Ausgangsspannung V , bei niedrigerer Eingangsspannung, anwächst, so ändert sich doch die Amplitude der Ausgangsspannung V . und die mittlere Halbzyklusspannung nicht nennenswert, so daß man die gewünschte Regelung gegen Eingangsspannungsänderungen erhält.FIGS. 2a and 3a show that when the input voltage V changes from the value of a high mains input voltage to a low mains voltage, the phase delay of the output voltage V. increases from a deceleration value ^ t- to A ^ 2 . The phase delay increases with low input voltage because then a larger phase delay is needed to transfer the same average power to the secondary winding loads. Although the phase delay of the output voltage V, at a lower input voltage, increases, yet the amplitude of the output voltage V changes. and the average half-cycle voltage not appreciably, so as to obtain the desired control against input voltage changes.

Die Fig. 3c und 3d zeigen, daß bei einem Anwachsen der Strahlstrombelastung am Anodenanschluß U von 0 auf 1,7 Milliampere die Phasenverzögerung der Ausgangsspannung V-von einem Verzögerungswert Ät auf At, bei beispielsweiseFigures 3c and 3d show that as the beam current load on the anode terminal U increases from 0 to 1.7 milliamps, the phase delay of the output voltage V-from a delay value Et to At, for example

a *—· Da * - · D

dem gleichen nominellen Eingangsspannungswert anwächst. Die Phasenverzögerung vergrößert sich, weil zur Über- tragung von mehr mittlerer Leistung bei einer stärkeren Sekundärwicklungsbelastung eine größere Phasenverzögerung 0 erforderlich ist. Wenn auch die Phasenverzögerung der Ausgangsspannung V angewachsen ist, so hat sich doch die Amplitude der-Ausgangsspannung V t in Fig. 3d und die mittlere Halbzyklusspannung.nennenswert verändert, so daß man die gewünschte Regelung gegen Lastschwankungenincreases to the same nominal input voltage value. The phase delay increases because more phase delay 0 is required to transfer more average power at a higher secondary winding load. Although the phase delay of the output voltage V has also increased, the amplitude of the output voltage V t in FIG. 3d and the mean half-cycle voltage has changed appreciably, so that the desired control against load fluctuations is achieved

erhält. .receives. ,

236379 1236379 1

Eine Eigenschaft der Erfindung liegt darin, daß sie an den Sekundärwicklungen des Transformators Ausgangsspannungen liefert, ohne daß der zu der Sekundärwicklung gehörige Kernteil des Transformators gesättigt werden muß. Deshalb bestehen für den mit der Wechselspannungsquelle gekoppelten Leistungstransformator, wie etwa den Transformator 22 in Fig, 1 nicht solche Konstruktionsbeschränkungen, wie sie für einen Ferroresonanztransformator gelten. Im Gegensatz zur Verwendung eines Ferroresonanztransformator kann der Teil des magnetisierbarer Kerns 122 des Transformators, der innerhalb der Sekundärausgangswicklungen 22b bis 22d des Transformators liegt, im linearen Bereich der BH-Schleife des Kernmaterials liegen. Der Kern bleibt deshalb während des -gesamten Ausgangswechselspannungszyklus magnetisch ungesättigt. 'A feature of the invention is that it provides output voltages to the secondary windings of the transformer without the core part of the transformer associated with the secondary winding having to be saturated. Therefore, for the power transformer coupled to the AC power source, such as the transformer 22 in Fig. 1, there are not such design limitations as apply to a ferroresonant transformer. In contrast to using a ferroresonant transformer, the portion of the magnetizable core 122 of the transformer that lies within the secondary output windings 22b to 22d of the transformer may be in the linear region of the BH loop of the core material. The core therefore remains magnetically unsaturated during the entire AC output cycle. '

Es ergeben sich eine Reihe von Vorteilen bei Verwendung der'erfindungsgemäßen Anordnung nach Fig. 1, bei der ein Leistungstransformator geregelte Ausgangsspannungen an Sekundärausgangswicklungen liefert, dennoch aber der Kern des Transformators im linearen- Bereich seiner BH-Schleife betrieben wird und die Regelung durch eine getrennte Ferroresonanzschaltung sättigbarer Spule be-5 wirkt wird, die als regelnde Last über eine der Ausgangswicklungen des Leistungstransformators geschaltet ist. Bei einer Ferroresonanztransformatoranordnung, die sich von der Anordnung gemäß Fig. 1 unterscheidet, fließt beispielsweise ein relativ hoher Kreisstrom oder Resonanzstrom in einer der Ausgangswicklungen des Ferroresonanztransf ormators . Zur Verringerung der ohmschen Verluste in dieser Wicklung benötigt man einen relativ dicken Leitungsdraht (also einen solchen mit großem Querschnitt). Ein solcher dicker Spulendraht behindert aber eine enge Kopplung, so daß die Streuinduktivität höher als erwünscht wird.There are a number of advantages with the use of the arrangement according to the invention according to FIG. 1, in which a power transformer supplies regulated output voltages to secondary output windings, but nevertheless the core of the transformer is operated in the linear range of its BH loop and the regulation is effected by a separate Ferroresonant circuit saturable coil be-5 acts, which is connected as a regulating load via one of the output windings of the power transformer. For example, in a ferroresonant transformer arrangement different from the arrangement of FIG. 1, a relatively high circulating current or resonance current flows in one of the output windings of the ferroresonant transformer. To reduce the ohmic losses in this winding, a relatively thick conductor wire (ie one with a large cross section) is required. However, such a thick coil wire hinders a tight coupling, so that the leakage inductance is higher than desired.

2353 7 9 12353 7 9 1

Im Gegensatz dazu fließt kein hoher Resonanzstrom in irgendeiner der Ausgangssekundärwickiungen des Leistungstransformators 22 nach Fig. 1. Wie beispielsweise Fig. 2c zeigt, hat der Strom i , der aus der Ausgangswicklung 22d der Ferroresonanzlastschaltung fließt, eine relativ kleine Amplitude mit einem Spitzenwert, der veranschaulichungshalber zehn mal kleiner oder noch kleiner als der Spitzenwert des Resonanzstromimpulses 12 ist, welcher in der Spulenwicklung 3 7 fließt. Es muß nur im Mittel genug Strom i aus dem Transformator 22d herausfließen, um die Verluste auszugleichen, die während jedes Zyklus der geregelten Ausgangsspannung V wechselnder Polarität entstehen. Hierbei handelt es sich um Hystereseverluste, um"Wirbelstromaufheizung des magnetisierbaren Kerns 137 der Spule, und um ohmsche Verluste in der Spulenwicklung 37, ferner um Energieverluste, die im Kondensator 38 während jedes Zyklus der Ausgangsspannung V ^ entstehen wegen des aus dem Anschluß 33 herausfließenden Laststroms und wegen des zu den Lastschaltungen fließender. Stroms, die den Anschlüssen 31 und 32 und.dem Anpdenanschluß verbunden sind und transformiert in der Ausgangswicklung 22d erscheinen.In contrast, no high resonant current flows in any of the output secondary windings of the power transformer 22 of Figure 1. For example, as shown in Figure 2c, the current i flowing out of the ferroresonant load circuit output winding 22d has a relatively small peak amplitude, for illustrative purposes ten times smaller or smaller than the peak value of the resonance current pulse 12 flowing in the coil winding 3 7. Only enough current i must flow out of the transformer 22d on average to compensate for the losses that occur during each cycle of the regulated output voltage V of alternating polarity. These are hysteresis losses, "eddy current heating of the magnetizable core 137 of the coil, and resistive losses in the coil winding 37, and also energy losses that occur in the capacitor 38 during each cycle of the output voltage V ^ due to the load current flowing out of the terminal 33 and because of the current flowing to the load circuits, which are connected to the terminals 31 and 32 and the pin-up terminal and appear transformed in the output winding 22d.

Ein anderer Vorteil der Anordnung nach Fig. 1 liegt in der größeren Flexibilität beim Entwurf, die sich für die Wahl der Parameter der Ferroresonanzlastschaltung 20 . des Stromversorgungssystems 10 ergibt, ohne daß der Leistungstransformator 22 umkonstruiert werden müßte. Weil die Sekundärausgangswicklung 22d des Transformators 22 magnetisch von der Wicklung 37 und dem magnetisierbaren Kern 137 der sättigbaren Spule isoliert ist, weil also der im Spulenkern 137 fließende Magnetfluß nicht mit der Transformatorausgangswicklung 22d verkettet ist, erfordern Konstruktionsänderungen des magnetisierbaren Kernes 137 und Änderungen des Wertes des vom KondensatorAnother advantage of the arrangement according to FIG. 1 lies in the greater flexibility in the design, which is responsible for the choice of the parameters of the ferroresonance load circuit 20. of the power supply system 10 results without the power transformer 22 would have to be redesigned. Because the secondary output winding 22d of the transformer 22 is magnetically isolated from the winding 37 and the magnetizable core 137 of the saturable coil, that is, because the magnetic flux flowing in the spool core 137 is not interlinked with the transformer output winding 22d, design changes of the magnetizable core 137 and changes in the value of the magnetizable core 137 are required from the condenser

36379 136379 1

gelieferten Resonanzstromes keine nennenswerten Konstruktionsänderungen des Transformators 22, sofern die Änderungen in der Ferroresonanzlastschaltung 2 0 die Regelung der Ausgangsspannung V nicht nennenswert verschlechtem.provided resonant current no significant design changes of the transformer 22, provided that the changes in the Ferroresonanzlastschaltung 2 0, the regulation of the output voltage V does not deteriorate appreciably.

Die Amplitude der von der Ferroresonanzlastschaltung 20 erzeugten Ausgangsspannung V ^ hängt von den Eigenschaften des Magnetmaterials des Spulenkerns 137 bezüglich der Sättigungsflußdichte B ab. Zur Verringerung von Wirbel-The amplitude of the output voltage V ^ generated by the ferroresonant load circuit 20 depends on the characteristics of the magnetic material of the spool core 137 with respect to the saturation flux density B. To reduce vortex

S el "C.S el "C.

Stromverlust im Kern 137 beim Betrieb mit einer relativ hohen Frequenz von 16 KHz oder darüber, wird ein Kernmaterial mit einem relativ hohen Widerstand gegen ein Fließen von Wirbelströmen gewählt. Für den sättigbaren' Spulenkern 137 geeignete handelsübliche Kernmaterialien sind beispielsweise Mangan-Zink-Ferrite, Nickel-Zink-Ferrite oder Lithium-Ferrite'. Herstellungstoleranzen bei der Produktion des Ferritkernmaterials können zu relativ großen Toleranzen des Wertes B , des MaterialsCurrent loss in the core 137 when operating at a relatively high frequency of 16 KHz or higher, a core material having a relatively high resistance to eddy current flow is selected. Commercially available core materials suitable for the saturable core 137 are, for example, manganese-zinc ferrites, nickel-zinc ferrites or lithium ferrites. Manufacturing tolerances in the production of the ferrite core material can lead to relatively large tolerances of the value B of the material

s a - sa -

0 führen.0 lead.

Zur Berücksichtigung der Toleranz von B zwischen einzelnen Kernen kann die Anzahl der um den Kern 137 herumgewickelten Leiterwindungen der Spulenwicklung 3 7 für jeden Kern verändert werden, so daß die Ausgangsspannung V sich nicht von Einheit zu Einheit'verändert. Weil die geregelten Ausgangsspannungen für die meisten Fernsehempfängerschaltungen an den Ausgangswicklungen eines getrennten Transformators abgenommen werden, er-To account for the tolerance of B between individual cores, the number of conductor turns of the coil winding 3 7 wound around the core 137 may be varied for each core so that the output voltage V does not vary from unit to unit. Because the regulated output voltages for most television receiver circuits are taken from the output windings of a separate transformer,

3.0 fordern die Toleranzen von B , des Kernes 137 und die3.0 demand the tolerances of B, the core 137 and the

satsat

Änderungen der Leiterwindungszahl für die Wicklung 37 zur Kompensation dieser Toleranzen keine entsprechenden Änderungen der Windungszahlen oder anderer Parameter des Transformators 22Changes in the number of turns of the winding 37 to compensate for these tolerances do not cause corresponding changes in the numbers of turns or other parameters of the transformer 22

35 35

- ze - - ze -

2353 7 9 12353 7 9 1

} Der Wert B des maanetisierbaren Materials des Spulensat } The value B of the maanetisable material of the coil

kerns 137 'hängt von der Betriebstemperatur des Kernes ab, und zwar sinkt B , mit steigender Betriebstemperatur.kerns 137 'depends on the operating temperature of the core, namely, B decreases with increasing operating temperature.

satsat

Nach dem anfänglichen Einschalten des Fernsehempfängers erwärmt sich der Kern 137 wegen der im Betrieb auftretenden Hystere und Wirbelstromverluste und der Auf-After the television receiver is initially switched on, the core 137 heats up due to the hysteresis and eddy current losses that occur during

heizung durch die ohmschen Verluste (I R) des Leiterdrahtes der Wicklung 37, die um den Spulenkern 137 gewickelt ist. Vor dem Einschalten der Stromversorgungsschaltung TO hat der sättigbare Spulenkern 137 die Umgebungstemperatur. Nach dem Einschalten erwärmt sich der Kern 137 auf irgendeine Dauertemperatur oberhalb der Umgebungstemperatur. Während des Zeitintervalls, wo sich der Kern.erwärmt, nimmt der Wert B , des Kernes ab.heating by the ohmic losses (I R) of the conductor wire of the winding 37, which is wound around the bobbin 137. Before the power supply circuit TO is turned on, the saturable coil core 137 has the ambient temperature. After being turned on, the core 137 heats up to any continuous temperature above the ambient temperature. During the time interval where the core warms up, the value B of the core decreases.

satsat

Daher nimmt die Ausgangsspannung V ^ der regelnden Ferroresonanzlastschaltung 20 von ihrem An f. angswert beim Einschalten des Fernsehers auf einen niedrigeren Dauerwert ab, wenn die endgültige Betriebstemperatur des Kerns 137 erreicht ist.Therefore, the output voltage V ^ of the regulating ferroresonant load circuit 20 decreases from its on. when the television is turned on to a lower steady state value when the final operating temperature of the core 137 is reached.

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Um die Temperaturänderung zwischen Einschalttemperatur und Betriebsdauertemperatur klein zu halten, kann man in üblicher Weise für eine Wärmeabfuhr von der Wicklung und dem Kern. 137 der sättigbaren Spule zu einem Kühlkörper oder zum Metallchassis des Fernsehers sorgen. Die Wärmeableitung vom sättigbaren Spulenkern 137 ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung, wo nur eine oder eine kleine Anzahl von Wicklungen um den Spulenkern herumgewickelt ist, mit relativ geringerem Aufwand zu erreichen als von einem sättigbaren Kernteil eines Ferroresonanztransformators, der viele Ausgangsspannungen an vielen Ausgangswicklungen liefert, welche um den sättigbaren Kernteil des Resonanztransformators herumgewickelt sind. Weiterhin ist es auch schwieriger, von einem Ferroresonanztransformator Wärme abzuführen, der eine Hochspannungswicklung hat, weil die große AnzahlIn order to keep the temperature change between switch-on temperature and operating temperature small, one can in the usual way for a heat dissipation from the winding and the core. 137 of the saturable coil to a heat sink or metal chassis of the television. The heat dissipation from the saturable coil core 137 is achieved in the arrangement according to the invention, where only one or a small number of windings are wound around the coil core, with relatively less effort than from a saturable core part of a ferroresonant transformer, which provides many output voltages to many output windings wrapped around the saturable core portion of the resonant transformer. Furthermore, it is also more difficult to dissipate heat from a ferroresonant transformer having a high voltage winding because of the large number

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von um den sättigbaren Kernteil des Transformators herumgewickelten Windungen diesen Kernteil unzugänglich macht.of turns wound around the saturable core portion of the transformer makes this core portion inaccessible.

Bei der Anordnung gem. Fig. 1 ist keine Wärmeableitung vom Kern 122 des Leistungstransformators 22 notwendig, weil das Kernmaterial dieses Transformators im linearen Gebiet seiner BH-Kennlinie betrieben wird und daher relativ geringe Kernverluste und ein geringerer Betriebstemperaturanstieg auftreten. Weiterhin fließen in keiner der Ausgangswicklungen des Transformators 22 Resonanzströme. Die ohmschen (I R) Verluste in den Ausgangswicklungen des Transformators und die Aufheizung des Transformatorkerns 122 sind daher relativ unbedeutend. Bei einem Ausführungsbeispiel des Leistungstransformators hatte die Primärwicklung - von der Mittelanzapfung bis zum Ende - eine Induktivität L = 2,03 Millihenries, die Sekundärinduktivität der Sekundärwicklung 22d betrug L„ = 10,3 Millihenries und die Gegeninduktivität zwischen diesen beiden Wicklungen betrug M = 3,35 Millihenries.In the arrangement acc. 1, no heat dissipation from the core 122 of the power transformer 22 is necessary because the core material of this transformer is operated in the linear region of its BH characteristic and therefore relatively low core losses and lower operating temperature rise occur. Furthermore, resonant currents do not flow in any of the output windings of the transformer 22. The ohmic (I R) losses in the output windings of the transformer and the heating of the transformer core 122 are therefore relatively insignificant. In one embodiment of the power transformer, the primary winding had - from the center tap to the end - an inductance L = 2.03 milliehenries, the secondary inductance of the secondary winding 22d was L "= 10.3 millieriesries and the mutual inductance between these two windings was M = 3, 35 millieries.

Das Kernmaterial kann ein Mangan-Zink-Ferrit sein, und der Transformatorkern kann irgendeine geeignete geometrische Form haben, welche zu diesen Induktivitätswerten führt und bei der der Kern magnetisch ungesättigt bleibt.The core material may be a manganese-zinc ferrite, and the transformer core may have any suitable geometric shape which results in these inductance values and in which the core remains magnetically unsaturated.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Ferroresonanzlastschaltung 20 kann: der Kondensator 38 einen Wert von 0,033 Mikrofarad haben, die Sättigungsflußdichte des Kernmaterials, die Querschnittsfläche und die Windungszahl können dann so gewählt werden, daß die Ausgangsspannung V j_ eine Kurvenform ähnlich wie in Fig. 2b während der "ungesättigten" Intervalle t -t„ und .t -that, wobei der Wert der ungesättigten Induktivität der Spule 37 relativ groß ist, nämlich in der Größenordnung von 1 Henry ist. Die Windungszahl, die Kernform, wie dieIn one embodiment of the ferroresonant load circuit 20 may:., The capacitor 38 has a value of 0.033 microfarads, the saturation flux density of the core material, the cross-sectional area and the number of turns may be selected so then, that the output voltage V j_ a waveform similar to Figure 2b during the " unsaturated "intervals t -t" and .t -that, wherein the value of the unsaturated inductance of the coil 37 is relatively large, namely of the order of 1 Henry. The number of turns, the core shape, like the

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mittlere Magnetweglänge und die Querschnittsfläche, und die BH-Charakteristik des Kernmaterials sind so bemessen, daß beim Auftreten einer wesentlichen magnetischen Sättigung in der Nähe der Zeitpunkt t.. und t_ in Fig. 2a die Induktivität der Spule 37 bei Spitzenströmen erheblich absinkt auf etwa 500 Mikrohenry oder noch weniger. Ein geeignetes Kernmaterial kann ein Ferrit wie ein Lithium-Wismuth-Ferrit sein, welches den zusätzlichen Vorteil einer relativ kleinen Änderung von B mit Betriebstemperaturänderungen des Kernes im Vergleich zu vielen anderen Ferriten hat. Der Kern als Toroid oder als Doppel-E-Kem ausgebildet sein.- .Mean magnetic path length and the cross-sectional area, and the BH characteristic of the core material are so dimensioned that at the occurrence of a substantial magnetic saturation near the time t .. and t_ in Fig. 2a, the inductance of the coil 37 at peak currents drops significantly to about 500 Mikrohenry or even less. A suitable core material may be a ferrite, such as a lithium bismuth ferrite, which has the added advantage of a relatively small change in B with core operating temperature changes compared to many other ferrites. The core can be designed as a toroid or as a double E-core.

Claims (5)

ZOZO Stromversorgungsschaltung mit Ferroresonanzlast für einen FernsehempfängerFerroresonant power supply circuit for a television receiver Er £ induns sans ρ ruchHe indian sans ρ ruch 1. Selbstregelende Spannungsversorgungsschaltung mit einem Transformator, der eine erste eine zweite und eine dritte Wicklung hat, von denen die erste Wicklung Anschlüsse zur Verbindung mit einer Eingangsspannungsquelle aufweist zur Erzeugung einer Spannung wechselnder Polarität an der zweiten und dritten Wicklung, dadurch ge kenn zeichnet, daß eine sättigbare· Spule mit einem magnetisierbaren Kern (137) und mindestens einer um den Kern gewickelten Spulenwicklung (37) vorgesehen ist, daß die Spulenwicklung (37) und die zweite Wicklung (22d) des Transformators leitend zusammengeschaltet sind zur Erzeugung einer Spannung wechselnder Polarität an der Spulenwicklung (37), daß die zweite Wickkung (22d) desClaims 1. A self-regulating voltage supply circuit comprising a transformer having a first and a second second winding, the first winding having terminals for connection to an input voltage source for generating a voltage of alternating polarity at the second and third windings, characterized ge a saturable coil having a magnetizable core (137) and at least one coil winding (37) wound around the core, the coil winding (37) and the second winding (22d) of the transformer being conductively connected together to produce a voltage of alternating polarity the coil winding (37), that the second winding (22d) of the 23637 9 I23637 9 I Transformators magnetisch von der sättigbaren Spule isoliert ist derart, daß der im Spulenkern (137) fließende Magnetfluß nicht mit der zweiten Wicklung (22d) des Transformators verkettet ist, daß die dritte Wicklung (22e) des Transformators die an der zweiten Wicklung (22d) entstehende Spannung in eine Versorgungsspannung wechselnder. Polarität an der dritten Wicklung (22e) transformiert, daß eine Kapazität (38) mit einer Wicklung (37) der sättigbaren Spule gekoppelt ist zur Erzeugung eines zirkulierenden Stroms, welcher dazu beiträgt, daß derjenige Kernteil der Spule im wesentlichen magnetisch gesättigt wird, welcher der leitend mit der zweiten Wicklung (22d) des Transformators verbundenen Spulenwicklung (37) zugeordnet ist, derart, daß der zirkulierende Strom Änderungen der Spannungsamplitude an der zweiten Wicklung (22d) des Transformators kleiner als Amplitudenänderungen der Eingangsspannung werden läßt. Transformer magnetically isolated from the saturable coil is such that the magnetic flux flowing in the coil core (137) is not interlinked with the second winding (22d) of the transformer that the third winding (22e) of the transformer resulting from the second winding (22d) Voltage in a supply voltage changing. Polarity on the third winding (22e) transforms that a capacitance (38) is coupled to a winding (37) of the saturable coil for generating a circulating current, which contributes to that magnetic core part of the coil is substantially magnetically saturated, which is associated conductively connected to the second winding (22d) of the transformer coil winding (37), such that the circulating current changes of the voltage amplitude at the second winding (22d) of the transformer can be smaller than amplitude changes of the input voltage. 2. Stromversorgungsschaltung nach Punkt -\, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Wicklung eine .Hochspannungswicklung (22e) ist und daß eine Hochspannungsschaltung (24) mit der Hochspannungswicklung (22e) zur Erzeugung einer Anodenhochspannung gekoppelt ist.2. Power supply circuit after point - \, characterized in that the third winding is a .Hochspannungswicklung (22e) and that a high voltage circuit (24) is coupled to the high voltage winding (22e) for generating an anode high voltage. 3. Stromversorgungsschaltung nach !.Punkt 2, insbesondere für ein Fernsehsystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungswicklung' (22e) magnetisch eng mit.der zweiten Wicklung (22d) des Transformators gekoppelt ist und eine- vierte Transformatorwicklung (22c) enthält, die · magnetisch eng mit der zweiten Wicklung (22d) des Transformators gekoppelt ist und daß ein Ablenkgenerator (40) durch die an der vierten Wicklung (22c) des Transformators gelieferte Spannung zur Erzeugung von Ablenkstrom gespeist wird. .3. A power supply circuit according to item 2, in particular for a television system, characterized in that the high-voltage winding (22e) is magnetically coupled closely to the second winding (22d) of the transformer and comprises a fourth transformer winding (22c) which magnetically coupled closely to the second winding (22d) of the transformer and that a deflection generator (40) is fed by the voltage supplied to the fourth winding (22c) of the transformer for generating deflection current. , 2323 3637 93637 9 4. Stromversorgungsschaltung nach fun!<t 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zur zweiten Wicklung (22d) des Transformators gehörige Transformatorkernteil (122) während des gesamten Zyklus- der Wechselspannung an der zweiten Transformatorwicklung im wesentlichen magnetisch ungesättigt bleibt.4. Power supply circuit according to f un! <T 1 to 3, characterized in that the the second winding (22d) of the transformer remains magnetically unsaturated associated transformer core portion (122) during the entire cycle of the alternating voltage at the second transformer winding substantially. 5. Stromversorgungsschaltung nach Punkt ι j-,j_s ^1 dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Wicklung (22a bzw. 22d) des Transformators magnetisch5. power supply circuit according to point ι j-, j_ s ^ 1, characterized in that the first and the second winding (22a and 22d) of the transformer magnetically lose miteinander gekoppelt sind derart, daß die Spannung an der zweiten Wicklung ihre Amplitude bei Spannungsänderungen an der ersten Wicklung praktisch nicht ' verändert. 15are loosely coupled together such that the voltage at the second winding practically does not 'change its amplitude with voltage changes to the first winding. 15 Hierzu._3 ^Seiten ZeichnungenDazu._3 ^ Pages drawings
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