DE1267707B - Transistorisierte Horizontalablenkschaltung mit einer ueber einen Transformator angesteuerten Endstufe - Google Patents

Description

• Transistorisierte Horizontalablenkschaltung mit einer über einen Transformator angesteuerten Endstufe Für Horizontalablenkstufen von Kathodenstrahlgeräten sowie für mit Horizontalfrequenz arbeitende Hochspannungserzeuger sind Transistorschaltungen gebräuchlich, bei denen ein Schalttransistor über einen Transformator von einer Treiberstufe angesteuert wird, dessen Basis ein rechteckiger Steuerimpuls zugeführt wird.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Schaltung, bei der der Treibertransistor über einen Transformator an den Endtransistor angekoppelt ist und sich im Kollektorkreis des Endtransistors eine induktive Last befindet. Diese Last kann z. B. die Zeilenablenkspulen oder den Hochspannungstransformator enthalten.
• Bei Schaltungen des oben angegebenen Typs treten öfters Störungen auf, welche damit zusammenhängen, daß die in der Endstufe verwendeten Transistoren hinsichtlich ihrer Restspannung und anderer Eigenschaften erhebliche Toleranzschwankungen aufweisen. Zum Beispiel werden bei Endtransistoren Streuungen bis zu 50% für die Restspannung in den mitgelieferten Daten angegeben.
• Ein weiterer gegenüber Röhrenschaltungen bestehender Nachteil ist, daß durch äußere oder innere Temperatureinflüsse oder Alterung eine Erniedrigung der Verstärkung eintritt, die ein unzureichendes Durchschalten bzw. eine Verringerung des Maximalstromes verursachen kann. Man trägt diesem Umstand üblicherweise dadurch Rechnung, daß die Amplitude des Basisstromes so groß gewählt wird, daß der Transistor am Ende des Hinlaufs mit ausreichender Sicherheit bis zur Restspannung durchgeschaltet wird. Dies hat jedoch zur Folge, daß die am Ende des Hinlaufs in der Basiszone des Transistors verbleibenden Restladungen größer sind als an sich erforderlich wäre, so daß durch ihre Ausräumung während des Sperrimpulses die Stromunterbrechung unnötig verzögert wird. Dabei tritt gleichzeitig eine zusätzliche Erwärmung des Transistors ein, die größer sein kann als während der eigentlichen Schaltzeit. Außerdem ergibt sich bei den bekannten Schaltungen aus später zu erläuternden Gründen am Beginn und während des Hinlaufs ein höherer Basisstrom als nötig wäre.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zur Steuerung eines Endtransistors, vorzugsweise zur Erzeugung eines zeilenfrequenten Sägezahnstromes, anzugeben, bei der die obengenannten Nachteile vermieden und zusätzliche Vorteile erzielt werden. Insbesondere soll in dieser Schaltung stets nur so viel Steuerstrom aufgewendet werden, wie zur Erzielung des Maximalstromes erforderlich ist und soll die Einstellung des Stromwertes auch bei Alterung des Endtransistors, Änderung der Umgebungstemperatur oder Auswechseln des Transistors ohne Nachregelung erhalten bleiben. Ferner soll die Schaltverzögerung und die dadurch eintretende Wärmeentwicklung möglichst klein gehalten werden, so daß die Lebensdauer des Endtransistors wesentlich erhöht wird.
• Bei einer Schaltung des obigen Typs, bei der ein Treibertransistor über einen im Kollektorkreis desselben liegenden Transformators an die Basis eines mit seinem Kollektorkreis induktiv belasteten Endtransistors angekoppelt ist, wird zur Lösung der gestellten Aufgabe die Kollektorspannung des Endtransistors während des Hinlaufs auf einem wenig über der Kollektorrestspannung bei Maximalstrom liegenden Spannungswert dadurch festgehalten, daß eine Differenzspannung zwischen der jeweiligen Kollektorspannung des Endtransistors und einer festen Vergleichsspannung gebildet und diese, gegebenenfalls nach Verstärkung, zur Änderung des Basisstromes des Endtransistors in einem die Differenzspannung verringernden Sinne benutzt wird. Vorzugsweise wird vom Kollektor des Schalttransistors eine Spannung abgegriffen und der Basis eines im Kollektorkreis der Treiberstufe bzw. im Primärkreis des Koppeltransformators liegenden Transistors zugeführt, dessen Emitter über eine Diode von solcher Schleusenspannung mit dem Kollektor des Treibertransistors verbunden ist, daß der Etnitter des Hilfstransistors annähernd auf dem Potential des Kollektors des Endtransistors liegt. Genauer betrachtet liegt der Emitter des Hilfstransistors auf einem Potential, das unter Berücksichtigung der zwischen Kollektor des Endtransistors und Emitter des Hilfstransistors erscheinenden Spannungsabfälle der gewünschten Kollektorspannung des Endtransistors gleich ist. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Kollektorspannung während des Hinlaufs praktisch konstant bleibt, und zwar auch dann, wenn sich infolge von Temperatureinflüssen die Verstärkung des Endtransistors verändert haben sollte oder der Transistor ausgetauscht wird. Zu bemerken ist, daß sich der Endtransistor in der erfindungsgemäßen Schaltung nicht mehr wie im Falle der bekannten Ablenkgeneratoren als reiner Schalttran-sistor verhält. Beim Einsatz des Kollektorstromes wird der Transistor nicht voll durchgeschaltet, sondern wegen der Gegenkopplung nur eben so weit aufgesteuert, daß eine konstante Kollektorspannung erhalten wird.
• Die Ausgleichswirkung bei veränderter Restspannung oder Austausch des Schalttransistors ergibt sich dann durch einen Regelvorgang über den Hilfs- transistor derart, daß bei größerer Kollektorspannung der Strom durch den Hilfstransistor und mithin auch der Basisstrom des Schalttransistors vergrößert und umgekehrt bei verkleinerter Kollektorspannung verkleinert wird, so daß stets der gewünschte Maximalstrom automatisch eingeregelt wird.
• Es kann vorteilhaft sein, die Emitter-Kollektor-Strecke mit einem Serien-RC Glied zu verbinden. um dadurch Rückkopplungsschwingungen zu verhindern. Ferner ist es zweckmäßig. bei Belastung des Kollektorkreises des Schalttransistors mit einer induktiven Last eine Schutzdiode in der Zuleitung zu dem Hilfstransistor vorzusehen. welche verhindert. daß die beim Abschalten des Schalttransistors auftretenden Rücklaufspitzen zur Basis des Hilfstransistors gelangen.
• Die geschilderte Regelschaltung und ihre Funktion in bezug auf die Stabilisierung des Maximalstromes sowie auf Kleinhaltung des Basisstromes und der Schaltverzögerung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. welche in erfindungsgemäßen Sägezahnstromgeneratorschaltungen für Zeilenfrequenz bestehen. Von den Figuren ze=igt F i g. 1 !eine bekannte Ablenksehaltung.
• F i g. 2 eine erfindungsgemäße Ablenkschaltung. F i g. 3 ein Diagramm von Transistorarbeitskennlinien bei der bekannten und der erfindungsgemäßen Schaltung und F i g. -1 und 3 zwei weitere Ausführungsbeispiele von e=rfindungsgemäßen Schaltungen.
• Die in F i g. 1 gezeigte bekannte; Ablenksehaltung enthält einen Treibertransistor 1, einen Anpassungstransformator 12'- einen Schalttransistor 3 und einen Ausgangsformator 4. 4'. an dessen Sekundärwicklung die Zeilenabienkspulen b eines Fernsehgerätes angeschlossen sind- Die Primärwicklung des Transformators 4 ist wie üblich von einem Kondensator 5 überbrückt: der Kollektor des Transistors 3 ist über eine Diode 7 mit Erde verbunden. An der Sekundärwicklung des Transformators 2' ist die Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors 3 angeschlossen.
• Wenn nun an die Basis des Treibertransistors 1 ein Rechteckimpuls angelegt wird welcher den Trei-

  bertransistor während der Hinlaufzeit der Ablenkung

  durchschaltet und während der Rücklaufzeit sperrt,

  so tritt an der Basis des Schalttransistors 3 ein Strom-

  verlauf entsprechend Kurve a in F i g. 1 auf: Zu-

  nächst, d. h. am Anfang des Hinlaufs. wird ein großer

  Basisstrom eingeschaltet. Dieser verringert sich jedoch

  während des Hinlaufs wegen des im Anpassungs-

  transformator 2 entstehenden und in entgegengesetzter

  Richtung anwachsenden Magnetisierungsstromes. Die

  Schaltung muß so ausgelegt sein, daß man Ende des

  Hinlaufs auch bei kleiner Stromverstärkung des

  Transistors 3 ausreichender Basisstrom vorhanden

  ist. Der Einschaltstrom an der Basis des Transistors 3

  hat daher etwa die Trapezform der Kurve ct_ Zu

  Beginn der Rücklaufzeit wird wegen des vorher-

  gehenden hohen Basisstromes ein großer Ausräum-

  strom der entgegengesetzten Polarität benötigt. der

  relativ lange andauert. Während der Zeit des Aus-

  räumens fließt bei relativ hohem Widerstand der

  Emitter-Kollektor-Strecke noch weiterhin Kollektor-

  strom. da der Magnetisierungsstrom in dem Aus-

  gangstransformator 4 andauert. Während dieser Zeit

  tritt eine erhebliche Erwärmung des Endtransistors

  ein.

  Bei einer erfindungsgemäßen Ablenkschaltung ge-

  mäß F i g. 2 befindet sich im Stromkreis des Treiber-

  transistors 1 zwischen dessen Kollektor und der

  Primärwicklung des Anpassungstransformators 2 ein

  Hilfstransistor B. dessen Emitter mit Hilfe einer

  Dixie 9 von geeigneter Schleusenspannung auf ein

  Potential gelegt ist. das nahe an dem gewünschten

  Potential des Kollektors am Ende des Hinlaufs des

  Se.halttransistors 3 liegt. Die Basis des Hilfstran-

  sistors 8 ist über eine Schutzdicxle 11 mit dem Kollek-

  tor des Schalttransistors 3 verbunden. welche so

  gepolt ist. daß sie die hohe negative Rücklaufspan-

  nung von der Basis des Transistors 8 fernhält. Infolge

  der vorgesehenen Gegenkopplung und der Emitter-

  vorspannung des Transistors 8 ist am Anfang des

  Hinlaufs der Transistor 8 nur so weit geöffnet. daB

  gerade ein geringer Strom in dem Transistor 3 zu

  fließen beginnt. Der entsprechende Basisstrom ist

  dann sehr klein und wächst bis zum Ende der Hinlauf-

  zeit annähernd sägezahnförmlg bis zu einem für den

  Maximalstrom I""" erforderlichen Wert an.

  Zur weiteren Erläuterung der Funktion der erfin-

  dungsgemäßen Schaltung wird auf F i g. 3 Bezug

  genommen. Diese stellt in den vier Quadranten eines

  hex-)rdinatensvstems 1. die Abhängigkeit des Kollek-

  torstromes 1A von der Kollektor-Emitter-Spannung

  L'E-e-. 2. die Abhängigkeit des Kollektorstromes l,^

  von dem Basisstrom 1.- 3. die Abhängigkeit des

  Basisstromes 1B von der Zeit t und -1. den Verlauf

  der Kolkktorspannung »während des Hinlaufs in

  Abhängigkeit von der Zeit dar.

  Folgende: Bezeichnungen sind in diesem Diagramm

  verwe=ndet:

  1@ = erforderlicher Kollektorstrom am Hin-

  laufende.

  L",-, = mittlere Restspannung bei I-

  L'e;.w",s = maximale Restspannung bei 1"

  L= gewählte Kollektorspannung mit auto-

  matischer Regelung.

  @I . = mittlere: Ke=nnlinie 11.;n.

  ".i..

  f = Kennlinie: mit

  = Kennlinie mit großer Restspannnung

  L liwht_r

  IB",i"a = Basisstromamp)itude bei mittlerer Kenn-

  linie

  I"

  z

  lltmini = -

  t@milt

  II,nÜ,= _ = Basisstromamplitude bei Kennlinie mit

  1'.nin

  1 ^-

  Ißnlin=

  ilNi7i1

  d = Basisstrom mit Stromreserve 11" ohne

  Regelung.

  b = Basisstrom bei automatischer Regelung

  bei @@I,lin#

  C = Basisstrom bei automatischer Regelung

  bei ,%I,IiII.

  d = Verlauf der Kollektorspannung bei mitt-

  lerer Restspannung L'".

  r = Verlauf der Kollektorspannung bei

  großer Restspannung L'i-r"",.,.

  = Verlauf der Kollektorspannung mit auto-

  matischer Regelung.

  Geht inan davon aus' daß am Rücklaufende ein

  Kollektorstroin I< vorgescliriebeii ist. so muß dieser

  Kollektorstroni auf jeden Fall erhalten werden kün-

  nen. obwohl sich bei dem Endtransistor entweder

  das Paramelerfeld der Kennlinienschar 1. ? oder

  auch die Stromverstärkung der Kennlinien ent-

  sprechend dem Verlauf 3 verändern kann. Der Basis-

  strom. welcher von dem Transformator 2. 2" ab-.

  gegeben wird. besitzt bei den bekannten Schaltungen

  etwa den Verlauf a (3. Quadrant). Damit der Kollektor-

  strom am Ende des Hinlaufs 1,^ auf jeden Fall sicher

  erreicht wird. mu13 die Basisltroniainplitude Ililllin_

  tun den Betrag IIH (_'. Quadrant) größer sein. Der

  trapezförmige Verlauf des Basisstromes et er«ibt sich

  daraus. daß ihm nährend des Hinlaufs ein wachsender

  Magnetisierungsstrom überlagert ist. Die Kollektor-

  spannung (4. Quadrant) hat den Verlauf d oder r.

  flenn hingegen die erfindungsgemäße Regelschal-

  tung gemäß F i g.'_ angewendet wird. welche auf

  eine Konstanthaltung der Kol)ektorspannung hin-

  wirkt. so ergibt sich je nach den Kennliniendaten

  des Endtransistors 1. 2 oder 3 ein zeitlicher Basis-

  stromverlauf entsprechend den Kurren h oder r. Die

  Kollektorspannung verläuft jedoch stets entspre-

  chend I. Die Batteriespannung wird man zweckmäßig

  so wählen. daß der gewünschte Maximalstrom auch

  hei einer Restspannungskennlinie am Rand des Tole-

  ranzbereiches erreicht wird. Das bedeutet eine z. B.

  0.2 V höhere Kollektorspannung. die aber leistungs-

  mäßig nicht ins Gewicht fällt.

  Da also der Basisstrom einen den Kurren h und c

  entsprechenden sägezahnförmigen Verlauf hat. wird

  im allgemeinen eine wesentlich geringere Steuer-

  leistung verbraucht und auch der Basisstrom am

  Ende des Hinlaufs wesentlich kleiner sein. Daher

  ist auch der Betrag der gespeicherten Restladungen

  kleiner. Der aus der erfindungsgemäßen Schaltung

  sich ergebende praktische Fortschritt besteht mithin

  darin. daß die Sicherheit gegen thermische Über-

  lastung erhöht.- die Linearität des am Ausgang

  erscheinenden Sägezahnstromes verbessert und die

  Rücklaufzeit verkürzt wird.

  1n der Schaltung gemäß F i g. 2 ist zwischen Kol-

  lektor und Basis des Transistors 8 ein Serien-RC-Glied

  12. 13 vorgesehen. Ein solches Dämpfungsglied ist

  zweckmäßig, um gegebenenfalls Rückkopplungs-

  schwankungen während des Rücklaufs zu unter-

  drücken.

  Eine weitere Verbesserung ist In F i g. 4 gezeigt,

  bei der die Bezugsspannung nicht durch eine im

  Kollektorkreis von 1, sondern durch eine im Basis-

  kreis von 8 eingeschaltete Diode 19 eingestellt wird,

  die über einen Widerstand 15 mit einer positiven

  Betriebsspannungsquelle Uli verbunden ist.

  In F i g. 5 ist der Erfindungsgedanke dahingehend

  abgewandelt, daß der Hilfstransistor 8 zugleich die

  Funktion der Verstärkung der Schaltimpulse und

  der Regelung des Kollektorpolenlials des Endtran-

  sistors übernimmt. Zu diesem Zwecke ist der Tran-

  sistor 8 in Reihe mit der Primärwicklung 2 des Kopp-

  lungstransformators angeordnet und mit seinem Emit-

  ter über die Diode 11 ein den Kollektor des Endtran-

  sistors 3 gelegt. Die Basis des Hilfstransistors 8 ist

  ferner über eine Schwarzsteuerschaltung, bestehend

  aus dem Spannungsteiler 16, 1'7. der Diode 18 und

  dem Kondensator 19 mit der Impulsquelle verbunden.

  Der Transistor 8 wirkt in dieser Schaltung gleich-

  zeitig als Regehransistor und als Treibertransistor

  zur Erzeugung der Schaltimpulse. Die Rolle der

  Vergleichsspannung übernimmt dann der Abgriff aim

  Spannungsteiler 16. 17.

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Schaltung für Horizontalablenkgerätc init einer impulsgesteuerten Vorstufe und einer über einen Transformator angesteuerten Endstufe, d a- durch gekeiinzeichnet.daßdieKollek- torspannung des Endtransistors während des Hin- laufs auf einem wenig über der Kollektorrest- spannung bei Maximalstrom liegenden Span- nungswert dadurch festgehalten wird. daß eine Differenzspannung zwischen der jeweiligen Kol- lektorspannung des Endtransistors und einer festen Vergleichsspannung gebildet und diese, gegebenen- falls nach Verstärkung. zur Änderung des Basis- stromes des Endtransistors in einem die Differenz- spannung verringernden Sinne benutzt wird. '. Schaltung nach Anspruch 1. dadurch gekenn- zeichnet. daß vom Kollektor des Schalltransistors eine Spannung abgegriffen und der Basis eines im Kollektorkreis der Treiberstufe bzw. im Pri- märkreis des Koppeltransformators liegenden Transistors zugeführt wird, dessen Emitler über eine Diode von solcher Schleusenspannung mit dem Kollektor des Treibertransistors verbunden ist. daß der Emitter des Hilfstransistors auf dem gewünschten Potential des Kollektors des End- transistors zusätzlich der dazwischenliegenden Spannungsabfälle liegt. 3. Schaltung nach Anspruch 2. dadurch gekenn- zeichnet. daß an Stelle der Diode (9) im Ernitter- kreis des Hilfstransistors (8) eine Diade 114) im Basiskreis dieses Transistors eingeschaltet ist. 4. Schaltung nach Anspruch 1. dadurch gekenn- zeichnet, daß das Bezugsspannungspotential an die Basis des Treibertransistors (8) angelegt wird, der Emitter des Treibertransistors mit dem K ollek- tor des Endtransistors (3) verbunden ist und daß der Treibertransistor gegenüber dein Endtran- sistor von komplementärem Typ ist. 5. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche. dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindungsleitung zwischen denn Kollektor des Endstufentransistors und der Basis des Regeltransistors(8) eine Schutzdiode (11) eingeschaltet ist, welche den Regeltransistor gegen während des Rücklaufs auftretende, die Betriebsspannung übersteigende Spannungsspitzen schützt. 6. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung von Rückkopplungsschwingungen zwischen Basis und Kollektor des Regeltransistors (8) eine RC-Kette (12, 13) eingeschaltet ist.