DE1270089B - Schutzeinrichtung fuer die Hochspannungs-versorgungsschaltung eines Fernsehempfaengers - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AÜSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H04n

Deutsche Kl.: 21 al - 35/20

Nummer: 1270 089

Aktenzeichen: P 12 70 089.9-31

Anmeldetag: 10. Mai 1966

Auslegetag: 12. Juni 1968

Die Erfindung bezieht sich auf die Ablenkschaltungen beim Fernsehempfänger und insbesondere auf Schaltungseinrichtungen zum Schutz einer transistorisierten Horizontal- oder Zeilenablenkschaltung gegen Stromüberlastung.

Eines der Hauptprobleme bei transistorisierten Zeilenablenkschaltungen besteht darin, den Zeilenendtransistor gegen hochenergetische Stoßbelastungen zu schützen, die einen unerwünschten Kurzschluß irgendeines Teiles des Belastungskreises des Transistors oder eine Funkenbildung in der zugehörigen Hochspannungsschaltung begleiten. Eine typische Hochspannungsschaltung umfaßt einen Aufwärtstransformator, der an den Ablenk-Endtransistor angeschlossen ist zwecks Erzeugung hoher Spannungsimpulse während des Rücklaufteiles eines jeden Zeilenablenkzyklus. Eine im wesentlichen konstante niedrige Speisespannung wird an den Zeilenendtransistor beispielsweise über die Primärwicklung des Rücklauf-Transformators angelegt. Die typische ao Hochspannungsschaltung umfaßt ferner die Kombination eines Hochspannungsgleichrichters und eines Filterkondensators, wobei diese Kombination an die Sekundärwicklung des Rücklauf-Transformators angeschlossen ist, um aus den Hochspannungsimpulsen eine hohe Gleichspannung zu erzeugen, die an die Bildwiedergaberöhre im Fernsehempfänger geliefert wird. Entsprechend der gegenwärtigen Praxis bei Fernsehempfängern wird der Hochspannungs-Filterkondensator durch die Kapazität zwischen dem inneren leitenden Überzug (Aguadag) und dem äußeren leitenden Überzug der Bildröhre gebildet, wobei der äußere Überzug normalerweise am Chassis geerdet ist. Bei einer Schaltung der beschriebenen Art kann eine unerwünschte Funkenbildung auftreten an der Sekundärwicklung des Rücklauf-Transformators oder zwischen einer der Elektroden (Kathode oder Anode) des Hochspannungsgleichrichters und Erde.

Bei beiden vorerwähnten Fällen der Funkenbildung wird die Sekundärwicklung des Rücklauf-Transformators wirkungsmäßig kurzgeschlossen, wobei die wirksame Reihenimpedanz, die längs der Primärwicklung des Transformators zwischen der Niederspannungsquelle und dem Zeilenendtransistor vorgesehen ist, beträchtlich reduziert wird. Eine ahnliehe Wirkung wird hervorgerufen, wenn entweder die Primärwicklung des Transformators oder das Ablenkjoch (letzteres liegt im wesentlichen parallel zum Transformator) kurzgeschlossen werden. Die sich ergebende Abnahme der Transistorausgangsimpedanz verursacht eine Vergrößerung des an den Transistor (d. h. an dessen Kollektor-Emitter-Kreis) Schutzeinrichtung für die Hochspannungsversorgungsschaltung eines Fernsehempfängers

Anmelder:

Radio Corporation of America,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,

8000 München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

Chi-Sheng Liu, Champaign, JH. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 13. Mai 1965 (455 415) - -

gelieferten Stromes, wodurch der Transistor aus seiner normalen Sättigungs-Arbeitsbedingung herausgetrieben wird. Wenn der Transistor aus seinem Sättigungszustand herausgetrieben ist, führt das Zusammentreffen des vergrößerten Emitter-Kollektor-Stromes und der vergrößerten Emitter-Kollektor-Spannung zu einem Ausfall des Transistors.

Durch die Erfindung soll dies vermieden werden. Die erfindungsgemäße transistorisierte Ablenk- und Hochspannungsversorgungsschaltung umfaßt einen Transformator, der in Reihe gekoppelt ist mit einem Zeilenendtransistorverstärker und Hochspannungs-Rücklaufimpulse an eine Gleichrichter-Filterkondensatorschaltung derart liefert, daß eine hohe Gleichspannung am Filterkondensator erzeugt wird. Eine verhältnismäßig niedrigere Versorgungsgleichspannung ist in Reihe über zumindest eine Wicklung des Rücklauf-Transformators an die Ausgangselektroden des Transistorverstärkers angelegt. Eine Wechselstrombelastung, welche die der Fernsehröhre zugeordnete Ablenkspule umfaßt, ist ebenfalls mit den Ausgangselektroden des Transistorverstärkers ge-

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koppelt. Eine Schutzeinrichtung, die einen Transistor mit normalerweise solcher Vorspannung umfaßt, daß dieser innerhalb des Sättigungsbereiches seiner Arbeitskennlinie leitet, ist in Reihe mit derNiedergleichspannungsquelle mit zumindest einer Wicklung des Rücklauf-Transformators und mit den Ausgangselektroden des Ausgangstransistors geschaltet. Wenn der durch den Schutztransistor fließende Strom steigt, wird dieser Transistor aus seinem Sättigungszustand

einer Emitterelektrode 60 und einer Kollektorelektrode 62. Die Kollektorelektrode 62 ist an das dem Emitter 16 des Transistors 18 abgewandte Ende der Primärwicklung 22 angeschlossen. Die Emitterelek-5 trode60 ist an die Quelle niedriger Spannung (B+) derart angeschlossen, daß der Ausgangs- oder Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors 56 in Reihe mit der Spannungsquelle (B+), der Primärwicklung 22 und dem Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors 18 liegt.

Emitter 60 und Kollektor 62 gepolt ist.

Im Betrieb werden die horizontal- oder zeilenfrequenten Steuerimpulse vom Horizontaloszillator-20 und Steuerkreis 10 über den Transformator 12 an die Basis 14 des Zeilenendtransistors 18 geliefert. Vereinfacht dargestellt, bewirken die Steuerimpulse, daß der Transistor 18 aus einem »Ein«- oder Sättigungsleitzustand während des Hinlaufteiles jedes Ablenk

herausgebracht und stellt einen beträchtlich vergrö- io Ein die Vorspannung zwischen Basis und Emitter

ßerten Stromwiderstand dar. liefernder Widerstand 64 ist zwischen die Basiselek-

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der trode 58 und Erde geschaltet. Eine Parallelschaltung

Zeichnung näher beschrieben, in der zeigt aus einer Diode 66 und einem verhältnismäßig klei-

F i g. 1 ein Schaltbild eines Teiles einer transistori- nen Widerstand 68 liegt zwischen dem Kollektor 62 sierten Zeilenablenkschaltung, die eine gemäß der 15 und dem Emitter 66, wobei die Diode 66 entgegenErfindung ausgebildete Hochspannungsversorgungs- gesetzt zur normalen Leitungsrichtung zwischen schaltung für einen Fernsehempfänger enthält und

Fig. 2 typische Transistor-Kollektor-Kennlinien, die bei der in der Schaltung nach Fig. 1 enthaltenen Schutzeinrichtung anwendbar sind.

Die in Fig. 1 gezeigte transistorisierte Zeilenablenk- und Hochspannungsversorgungsschaltung umfaßt einen geeignet synchronisierten Zeilenoszillator- und Steuerkreis 10, der beispielsweise einen

geeigneten Sperroszillator zur Erzeugung von Span- 25 zyklus in einen »Aus«- oder im wesentlichen nichtnungsimpulsen von der Fernsehzeilen-Abtastfrequenz leitenden Zustand während des Rücklaufteiles jedes (z. B. 15 750 Hz) enthält. Die verstärkten Spannungs- Ablenkzyklus geschaltet wird. Bei der Beschreibung impulse werden mittels eines Transformators 12 an des vollständigen Zeilenablenkzyklus wird von kurz die Eingangsklemmen, d. h. die Basis 14 und den vor Beginn des Rücklaufteiles des Zyklus ausEmitter 16, eines Zeilenendtransistors 18 gekoppelt. 30 gegangen. Am Ende des Hinlaufteiles jedes Ablenk-Der Kollektor 20 des Transistors 18 ist an ein festes zyklus wird der durch das Ablenkjoch 30 fließende Bezugspotential, z. B. an das auf Erdpotential lie- Strom über den Transistor 18 zugeleitet. Zu dieser gende Chassis, angeschlossen. Der Emitter 16 ist an Zeit erreicht der Jochstrom einen maximalen Wert eine verhältnismäßig niedrigere Gleichspannungs- in einer Richtung derart, daß der in der Bildröhre 32 Versorgung (B+) mittels einer Reihenschaltung aus 35 erzeugte Elektronenstrahl bis zu einem äußersten Primärwicklung 22 eines Rücklauf-Transformators Rand des Bildschirmes abgelenkt wird. Weiterhin 24 und einer Gleichstrom-Überlastschutzschaltung liegt zu dieser Zeit eine verhältnismäßig kleine, dem 26 angeschlossen. Sättigungsleitzustand entsprechende Spannung zwi-

Eine Wechselstrombelastung, bestehend aus einem sehen Emitter 16 und Kollektor 20 des Transistors, S-förmigen Kondensator 28 und einem Zeilenablenk- 40 die folglich auch an jeder der zwischen diesen Elekjoch 30 der Bildwiedergaberöhre 32, ist zwischen den troden angeschlossenen Schaltungen anliegt (z. B. an Emitter 16 und den Kollektor 20 des Transistors 18 der Diode 36, dem Kondensator 34, der Kombination gekoppelt. Der Rücklauf-Transformator 24 umfaßt aus dem Joch 30 und dem Kondensator 28 usw.). eine Wicklung 38 für die Sekundärspannung, an Wenn zu Beginn des Rücklaufintervalls ein Steuerweiche Wicklung eine eine Hochspannung erzeu- 45 impuls an die Basis 14 geliefert wird, wird der Trangende Schaltung 40 angeschlossen ist. Die Hoch- sistor 18 schnell in einen nichtleitenden oder Sperrspannungsschaltung 40 umfaßt die Reihenschaltung zustand gebracht. Der verhältnismäßig große, durch aus einem Hochspannungsgleichrichter 42 und einem das Joch 30 am Ende des Hinlaufs fließende Strom Filterkondensator 44, die in der genannten Reihen- fließt dann in den Rücklaufkondensator 34. Der Konfolge zwischen einer Klemme der Wicklung 38 und 50 densator 34, das Joch 30 und die weiteren, zum Erde geschaltet sind. Transformator 24 gehörigen Schaltungsreaktanzen Die andere Klemme der Sekundärwicklung 38 ist sind derart dimensioniert, daß Strom und Spannung an den Emitter 16 angeschlossen. Ein Widerstand 46, beim Joch 30 um etwas mehr als eine Halbwelle der die sich ändernde ohmsche Belastung der Bild- während des Rücklaufteiles des Ablenkzyklus durchröhre 32 in der Hochspannungsschaltung 40 darstellt, 55 schwingen. Infolgedessen kehrt der durch das Abist in Parallelschaltung zum Filterkondensator 44 ge- lenkjoch 30 fließende Strom während des Rückzeichnet. Der Filterkondensator 44 besteht vorteil- laufes seine Richtung um, so daß der in der Bildhafterweise aus der Kapazität zwischen dem inneren röhre 32 erzeugte Elektronenstrahl zum gegenüber- und äußeren leitenden Überzug der Bildröhre 32. liegenden Rand des Bildschirmes abgelenkt wird. Ein Eine in einer Richtung leitende Spannungssperr- 60 im wesentlichen halbsinusförmiger Spannungsimpuls schaltung 48 umfaßt eine Diode 50, die in Reihe ge- wird an der Primärwicklung 22 des Rücklauf-Transschaltet ist mit der Parallelschaltung aus einem formators 24 während des Rücklaufes erzeugt. Dieser Speicherkondensator 52 und einem Energie vernich- Rücklaufspannungsimpuls wird mittels des Transfortenden Widerstand 54. Die Schaltung 48 ist ebenfalls mators 24 hinauftransforrniert und an den Hochzwischen dem Emitter 16 und dem Kollektor 20 an- 65 Spannungsgleichrichter 42 geliefert. Der hinauftransgekoppelt. formierte Rücklaufspannungsimpuls wird von dem Die Gleichstrom-Überlastschutzschaltung 26 um- Gleichrichter 42 und dem Filterkondensator 44 faßt einen Transistor 56 mit einer Basiselektrode 58, gleichgerichtet und gefiltert, um an der Hochspan-

nungsklemme des Kondensators 44 eine Spannung von beispielsweise 13 000 Volt zu erzeugen.

Wenn der Rücklaufspannungsimpuls etwa die Hälfte der sinusförmigen Änderung überschreitet, besitzen die Spannung am Kondensator 34 und damit die Spannung an der Diode 36 eine solche Polarität und fließt der Strom im Joch 30 in einer solchen Richtung, daß im wesentlichen die Gesamtheit des linear ansteigenden Jochstromes durch die Diode 36 in Vorwärtsrichtung zu fließen beginnt. Zu dieser Zeit beginnt der Hinlaufteil des Ablenkzyklus. Die Diode 36 leitet weiterhin im wesentlichen den gesamten während des ersten Abschnittes des Hinlaufteiles des Ablenkzyklus fließenden Jochstrom, während ein verhältnismäßig kleiner Anteil des Jochstromes in umgekehrter Richtung durch den im wesentlichen nichtleitenden Transistor 18 fließt. Der Jochstrom wächst in positiver Richtung an (d. h. er nimmt von einem negativen Wert auf Null hin ab) und durchläuft eventuell Null, worauf die Diode 36 nicht mehr leitet, während der Transistor 18, der zu dieser Zeit in Vorwärtsrichtung leitend ist, den linear ansteigenden Jochstrom für den Rest des Ablenkzyklus liefert. Am Ende des Hinlaufteiles des Ablenkzyklus wird wiederum ein Steuerimpuls an die Basis 14 des Transistors 18 geliefert und der Ablenkzyklus wiederholt.

Unter normalen Arbeitsbedingungen der beschriebenen Ablenk- und Hochspannungserzeugungsschaltung leitet der Zeilenendtransistor 18 in Vorwärtsrichtung nur während eines Bruchteiles (z. B. etwa während der Hälfte bis zu zwei Drittel) des Hinlaufabschnittes jedes Ablenkzyklus. Wie zuvor erwähnt, wächst der Emitter-Kollektor-Strom des Transistors 18 im wesentlichen linear von Null zu einem Zeitpunkt nach Beginn des Hinlaufteiles jedes Ablenkzyklus bis zu einem maximalen Wert am Ende des Hinlaufteiles eines jeden solchen Zyklus. Dieser Emitter-Kollektor-Strom kann aufgefaßt werden, als enthielte er eine anwachsende Gleichstromkomponente, die durch die niedrige Spannung (B+) geliefert wird, und eine Wechselstromkomponente, die dem Teil des Ablenkstromes zuzurechnen ist, der durch die Ablenkspule 30 fließt, während der Transistor 18 in Vorwärtsrichtung leitet. Normalerweise ist .der Spitzenwert der Gleichstromkomponente beträchtlich kleiner als der Spitzenwert der Wechselstromkomponente.

Beim Auftreten einer unerwünschten Funkenbildung im Hochspannungskreis 40 oder einem Kurzschluß der Primärwicklung 22 verringert sich die an der Primärwicklung 22 anliegende Reihenimpedanz beträchtlich. Bei fehlender Schutzschaltung 26 würde die an den Transistor 18 gelieferte Gleichstromkomponente beträchtlich ansteigen und einen kumulativen Anstieg des durch den Transistor 18 fließenden Spitzenstromes hervorrufen (z. B. von etwa 6 Ampere Spitze zu Spitze bis etwa 14 Ampere Spitze zu Spitze). Der Transistor 18, der normalerweise für ein Arbeiten im Bereich der Sättigung (d. h. unterhalb des »Knicks«) seiner Kennlinie ausgelegt ist, würde aus dem Sättigungszustand herausgetrieben und einen beträchtlichen Anstieg der Emitter-Kollektor-Spannung hervorrufen. Ein solches Zusammentreffen eines vergrößerten Transistorausgangsstromes und einer vergrößerten Emitter-Kollektor-Spannung würde gewöhnlich ausreichen, einen Ausfall des Transistors 18 zu bewirken.

Der Erfindung zufolge ist eine Einrichtung vorgesehen, die den Strom des Zeilenendtransistors 18 im Fall eines solchen Kurzschlusses oder einer solchen Funkenbildung im zugehörigen Hochspannungskreis 40 begrenzt. Die den Gleichstrom begrenzende und gegen eine Gleichstromüberbelastung schützende Schaltung 26 liegt in Reihe mit der Quelle für die niedrige Spannung (B+), der Transformatorwicklung 22 und dem Emitter-Kollektor-Kreis des

ίο Transistors 18.

Bei der Schutzschaltung 26 ist der Basis-Vorwiderstand 64 derart ausgewählt, daß der Transistor 56 normalerweise bei einem Kollektorstrom arbeitet, der gleich oder etwas kleiner ist als der Strom, der einem Punkt wie q_x im Sättigungsleitbereich der Kollektorkennlinie nach F i g. 2 entspricht. Unter solchen Bedingungen stellt der Transistor 56 eine verhältnismäßig niedrige Reihenimpedanz zwischen der Spannungsquelle (B+) und dem Transistor 18 dar und

ao ruft nur einen vernachlässigbaren Effekt bei der normalen Arbeitsweise der Schaltung hervor. Vorzugsweise liegt der Arbeitspunkt q_± nahe des Knicks der Kennlinie. Wenn jedoch beispielsweise in der Hochspannungsschaltung 40 eine Funkenbildung erfolgt und sich anschließend die wirksame Impedanz an der Primärwicklung 22 verringert, wie zuvor erwähnt, wird der Transistor 56 aus dem Sättigungsbereich heraus zu einem Punkt wie g₂ auf der Kennlinie nach Fig. 2 getrieben, wobei die jeweilige Kurve des Basisstromes (I_B) durch den Basisvorwiderstand 64 und die Versorgungsspannung (B+) festgelegt wird. Die Emitter-Kollektor-Impedanz des Transistors 56 wächst in diesem Fall beträchtlich und tritt wirkungsmäßig an die Stelle der Reihenimpedanz, die zuvor längs der Primärwicklung 22 bestand. Der an den Transistor 18 über den Transistor 56 gelieferte Gleichstrom bleibt im wesentlichen konstant oder wächst höchstens geringfügig, wodurch der Transistor 18 in oder nahe des Sättigungszustandes gehalten und ein Ausfall des Transistors 18 vermieden wird.

Wenn auch der Transistor 56 bei einer Funkenbildung im Hochspannungskreis 40 aus dem Sättigungszustand herausgebracht wird, so ist zu beachten, daß dieser Transistor nur den verhältnismäßig geringen Anstieg im Gleichstrom (z. B. von etwa 0,5 auf 1,5 Ampere) bewältigen muß, während bei fehlendem Transistor 56 der Zeilenendtransistor 18 sowohl den Anstieg im Gleichstrom als auch den sich ergebenden Anstieg (z. B. von 6 auf 14 Ampere von Spitze zu Spitze) im Ablenkwechselstrom aushalten muß. Der Schutztransistor 56 braucht, da er in den Gleichstromweg zum Zeilenendtransistor 18 geschaltet ist, beim Auftreten einer Funkenbildung im Hochspannungskreis 40 nur einen Bruchteil der Energie zu vernichten, die vom Transistor 18 bei fehlendem Schutztransistor 56 zu vernichten wäre.

Der verhältnismäßig kleine Widerstand 68 (z. B. 10 bis 20 Ohm) kann ebenfalls vorgesehen werden, um einen geringen Anteil des Gleichstromes um den Schutztransistor 56 herumzuleiten und hierdurch die Anforderungen an diesen Transistor bezüglich der Energievernichtung zu verringern.

Die Diode 66 ist parallel zum Transistor 56 geschaltet und derart gepolt, daß sie immer dann leitend ist, wenn die Spannung am Kollektor 62 die Spannung am Emitter 60 in positiver Richtung übersteigt, z. B. während des Rücklaufteiles eines jeden Ablenkzyklus.

Claims (1)

7 8 Eine typische Ausführungsform der Erfindung ge- strom anspricht und an den Zeilenendtransistor- mäß der in F i g. 1 gezeigten Schaltung umfaßt fol- verstärker angeschlossen ist, eine Gleichstrom- gende Schaltungskomponenten: quelle und einen Hochspannungstransformator, der in Reihe zum Zeilenendtransistorverstärker B+ Spannungsquelle ... 30V 5 gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, Transistor 18 RCA Typ TA 1928A daß in Reihe mit der Gleichstromquelle (B+) Diode 36 RCA Typ TA 1115 und dem Hochspannungstransformator (24) eine Gleichrichter 42 Typ 1X2 Gleichstromüberlastungs-Schutzschaltung (56, 64, Diode 50 Typ 1N3254 66, 68) geschaltet ist, welche beim Auftreten Transistor 56 Typ 2N301 10einer Funkenbildung im an den Hochspannungs-Diode 66 RCA Typ TA 1115 transformator angekoppelten Hochspannungskreis Joch 30 200 Mikrohenry (40) und bei einer daraus folgenden Abnahme Kondensator 28 3,5 Mikrofarad der Impedanz längs des Hochspannungstransfor- Kondensator 44 500 Pikofarad mators eine kompensierende, vergrößerte Impe- Kondensator 52 0,022 Mikrofarad 15 danz in Reihe zwischen die Gleichstromquelle Widerstand 54 220 000 Ohm und den Zeilenendtransistorverstärker (18) einWiderstand 64 820 0hm fügt. Widerstand 68 18 Ohm 2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschaltung Patentansprüche: ao (56, 64, 66, 68) einen Schutztransistor (56) und eine Einrichtung zur Arbeitspunktbestimmung

1. Schutzeinrichtung für die Hochspannungs- umfaßt, welch letztere an den Schutztransistor Versorgungsschaltung eines Fernsehempfängers, angeschlossen ist und den Schutztransistor unter welcher enthält einen Zeilenendtransistorverstär- normalen Arbeitsbedingungen in einem Sättiker zur Schaffung eines sich während eines jeden 25 gungsleitzustand mit niedriger Impedanz in der Zeilenablenkzyklus ändernden Ablenkstromes, Nähe des Knicks der Arbeitskennlinie des Schutzeine Zeilenablenkwicklung, die auf den Ablenk- transistors hält.

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