DE1283273B - Ablenkschaltung fuer Fernsehempfaenger - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H04n

Deutsche Kl.: 21 al - 35/20

Nummer: 1283 273

Aktenzeichen: P 12 83 273.4-31 (R 41997)

Anmeldetag: 16. November 1965

Auslegetag: 21. November 1968

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Die Erfindung betrifft eine Ablenkschaltung für Fernsehempfänger, bei der die Ablenkwicklung über eine Diode mit einer Spannungsquelle verbunden ist und die Diode leitet, wenn die Spannung an der Ablenkwicklung einen vorbestimmten Wert überschreitet, bei der ferner über die Spannungsquelle ein erster Kondensator und eine erste Induktivität in Reihe geschaltet sind und parallel zu dem ersten Kondensator die Reihenschaltung einer zweiten Induktivität mit einem gesteuerten Halbleitergleichrichter, dessen Steuerelektrode die Synchronisierimpulse zugeführt werden, geschaltet ist.

Bei bekannten Schaltungen der vorstehenden Art wird während des Strahlrücklaufes der Ablenkschaltung Energie unter Zuhilfenahme des gesteuerten Halbleitergleichrichters zugeführt. Dieser Gleichrichter tritt an die Stelle der früher allgemein verwendeten Leistungsschalttransistoren, deren Abschaltzeit — abgesehen von sehr teuren, schnellen Leistungstransistoren — so groß ist, daß während des Abschaltens infolge der hohen auftretenden Spannungen und Ströme eine erhebliche Leistung vernichtet wird und die daher thermisch hoch beansprucht und somit anfällig waren.

Diese Probleme sind durch die Verwendung gesteuerter Siliziumgleichrichter jedoch noch nicht völlig überwunden, obwohl der Leistungsumsatz wegen des niedrigeren Innenwiderstandes bei diesen Gleichrichtern niedriger liegt. Die Umladungen der Energiespeicher erfordern bei bekannten Schaltungen wegen der Kürze des Rücklaufintervalls relativ hohe Ströme, so daß der gesteuerte Siliziumgleichrichter für einen relativ hohen Spitzenstrom ausgelegt sein muß und damit ebenfalls nicht billig ist.

Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung einer Schaltung, welche die Verwendung gesteuerter Halbleitergleichrichter mit niedrigerem Spitzenstrom ermöglicht, so daß preiswertere Gleichrichter verwendet werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer Ablenkschaltung für Fernsehempfänger, bei der die Ablenkwicklung über eine Diode mit einer Spannungsquelle verbunden ist und die Diode leitet, wenn die Spannung an der Ablenkwicklung einen vorbestimmten Wert überschreitet, bei der ferner über die Spannungsquelle ein erster Kondensator und eine erste Induktivität in Reihe geschaltet sind und parallel zu dem ersten Kondensator die Reihenschaltung einer zweiten Induktivität mit einem gesteuerten Halbleitergleichrichter, dessen Steuerelektrode die Synchronisierimpulse zugeführt werden, geschaltet ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vom Verbindungspunkt des ersten Konden-Ablenkschaltung für Fernsehempfänger

Anmelder:

Radio Corp. of America, New York, N. Y.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. Ernst Sommerfeld, Patentanwalt,
8000 München

Als Erfinder benannt:

Gustave Louis Gnmdmann,

Joseph James Serafini, Indianapolis, Ind.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. November 1964
(411194)

sators mit der ersten Induktivität ein zweiter Kondensator zu dem mit der Diode verbundenen Ende der Ablenkwicklung geführt ist.
Dieser zweite Kondensator koppelt Potentialänderangen, welche am ersten Kondensator auftreten, auf die Diode und trennt damit die Spannungsquelle von der Ablenkwicklung. Dieser Kondensator dient einer besonderen Steuerung der Dauer des Leitens des gesteuerten Halbleitergleichrichters und des Rücklaufintervalls. Er ermöglicht eine Verlängerung der Dauer des Leitens des Gleichrichters und damit bei gleichem Ladungsdurchgang durch diesen Gleichrichter eine Verringerung des ihn durchfließenden Spitzenstroms. Die erfindungsgemäße Schaltung erlaubt es sogar, die Dauer des leitenden Zustandes des gesteuerten Halbleitergleichrichters größer als die Dauer der Rücklaufintervalle zu wählen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die beiden Kondensatoren, wenn die mit der Ablenkwicklung verbundene Diode gesperrt ist, an die Ablenkwicklung geschaltet sind, so daß die Geschwindigkeit der Stromänderung in der Ablenkwicklung geringer wird

809 638/1252

Die Polaritäten der Spannungen und die Richtungen der Ströme, die in F i g. 2 graphisch dargestellt sind, sind durch die an den Bauteilen des Schaltbildes der Fig. 1 eingezeichneten Vorzeichen defl-

5 niert. Die Stromrichtung ist konventionell von Plug nach Minus angenommen.

Kurz nach Einschalten des Empfängers, z. B. in wenigen Sekunden, tritt am Kondensator 32 eine praktisch konstante Spannung der in Fig. 1 angege-

o benen Polarität auf. Diese Spannung am Kondensator 32 wird in erster Linie durch einen Strom aufrechterhalten, der während der einzelnen Ablenkzyklen von der Ablenkwicklung 30 und der Induktivität 33 zugeführt wird; hierauf wird noch näher eingegangen.

und damit auch die Amplituden der induzierten Spannungspitzen niedriger werden, so daß die Gefahr eines Durchschlags der Diode verringert ist.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig, 1 eine Zeilenablenkschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und

F i g. 2 prinzipielle Strom- und Spannungsverläufe einiger Schaltungselemente der in F i g, 1 dargestellten Schaltung.

Die Erfindung wird an Hand des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels in Anwendung auf einen typischen Fernsehempfänger beschrieben. Das vom Zeilenoszillator 19 erzeugte Signal wird einem

Steueranschluß 21 eines gesteuerten Gleichrichters, 15 Die Spannung am Kondensator 32 ist größer als die z. B. eines gesteuerten Siliziumgleichrichters 22 mit von der Spannungsquelle 26 gelieferte Gleichspaneiner Anode 23 und einer Kathode 24 zugeführt. Die nung und erreicht in typischen Fällen einen Wert, der Kathode 24 ist an ein Bezugspotential, wie Masse, etwa 1,5- bis 2mal so groß ist wie die Gleichspannung angeschlossen, während die Anode mit einer verhält- von der Quelle 26. Der Kondensator 32 wirkt zusamnismäßig kleinen Induktivität 25 gekoppelt ist. Eine 30 men mit der Diode 31 als Quelle praktisch konstanter Spannungsquelle 26, die eine verhältnismäßig nied- Spannung, die während des Hinlaufteiles, also währige Gleichspannung liefert, liegt in Reihe mit einem rend der Zeilenablenkung, parallel zur Ablenkwicfcersten Speicherkondensator 27 und der Reihenschal- lung 30 liegt.

tung aus der Induktivität und dem gesteuerten SiIi- Die Kurve A der Fig. 2 zeigt den Verlauf des

ziumgleichrichter 22. In Reihe mit dem Kondensator 35 durch die Wicklung 30 fließenden Stromes, der sich 27 liegt ein zweiter Speicherkondensator 28, dessen im Hinlaufintervall t_o-t_s weitgehend zeitlinear ändert, eine Klemme an den Verbindungspunkt zwischen der Wie in der Zeichnung angegeben ist, fließt der Strom Induktivität 25 und dem Kondensator 27 angeschlos- durch die Ablenkwicklung 30 zu Beginn des Hinlaufsen ist; die Reihenschaltung aus den Kondensatoren Intervalls in einer ersten Richtung mit abnehmbarer 27, 28 liegt ihrerseits parallel zu einer Reihenschal- 30 Amplitude, geht dann durch Null und steigt anschlietung aus einem gleichstromsperrenden Blockkonden- ßend in der entgegengesetzten Richtung linear an. sator 29 und einer Horizontal- oder Zeilenablenk- Der Strom durch die Wicklung 30 ist also zu Beginn wicklung 30. Mit der Reihenschaltung aus dem des Hinlaufes negativ und am Ende des Hinlaufes Kondensator 29 und der Wicklung 30 liegen außer- positiv, wenn man die obige Vorzeichen- und Richdem noch eine Diode 31 und ein verhältnismäßig 35 tungsdefinition zugrunde legt,
großer Booster- oder Spannungswiedergewinnungs- Während des Rücklaufintervalls ί₂-ί₄ fällt der

kondensator 32 in Reihe. Der Reihenschaltung aus Strom in der Ablenkwicklung 30 etwa sinusförmig, der Diode 31 und dem Kondensator 32 liegt eine auf den Wert ab, den er bei Beginn des vorangeganverhältnismäßig große Induktivität 33 parallel, um genen Hinlaufintervalls hatte. Im Idealfall sind der für die Diode einen Gleichstromkreis zu bilden. In 40 negative und der positive Spitzenwert des die Wiekentsprechender Weise ist zwischen den Verbindungs- lung 30 durchfließenden Stromes dem Betrag nach punkt von Diode 31 und Kondensator 32 und den praktisch gleich, Die von Spitze zu Spitze gerechnete Verbindungspunkt der Kondensatoren 27, 28 eine Amplitude ist so gewählt, daß sich die erforderliche verhältnismäßig große Induktivität 34 geschaltet, um Ablenkamplitude des Elektronenstrahles auf dem einen Ladestromkreis vom Kondensator 32 zu den 45 Leuchtschirm der verwendeten Bildröhre 12 ergibt. Kondensatoren 27,28 zu bilden. Zwischen die Anode Der dargestellte Verlauf des Ablenkstromes wird auf

folgende Weise erzeugt:

Wenn man speziell einen ganzen Ablenkzyklus betrachtet, ist unmittelbar vor Beginn des Rücklaufteiles so des Ablenkzyklus, d. h. unmittelbar vor dem Zeitpunkt 4, die algebraische Summe der durch die Kurven M bzw. N dargestellten Spannungen an den Kondensatoren 27, 28 geringfügig größer als die konstante Spannung am Kondensator 32. Die Diode 31

gleichrichters 22 zugeführt. Durch den gesteuerten 55 ist dementsprechend in Flußrichtung vorgespannt, Siliziumgleichrichter 22 wird immer dann ein Zeilen- und an der Ablenkwicklung 30 liegt über den Konrücklaufintervall eingeleitet, wenn dem Steueran- densator29 eine praktisch konstante Spannung ent' schluß 21 ein solcher Impuls zugeführt wird, hierauf sprechend der Kurve H. Im Zeitpunkt t₂ wird dem wird noch näher eingegangen, Steueransehluß 21 des gesteuerten Siliziumgleichrich·'

In F i g. 2 sind die Verläufe von Strömen und 60 ters 22 ein positiver Stromimpuls (Kurve B), der das Spannungen an verschiedenen Punkten der in Fig. 1 Zeilensynchronisationssignal darstellt, vom Oszillator dargestellten Schaltung für zwei vollständige Ablenk- 19 zugeführt. Der Gleichrichter 22 wird dadurch ge-, zyklen dargestellt. Der Hinlauf- oder Zeilenteil des zündet, d. h., die Impedanz zwischen Anode und ersten vollen Ablenkzyklus liegt im Zeitintervall ί_ο-ί₂, Kathode wird klein, so daß sieh der Kondensator 27 während der Rücklaufteil dieses Intervalls dem Zeit- 65. mit im wesentlichen sinusförmigem Verlauf durch abschnitt f_a-i₄ entspricht. In typischen Fällen (USA,- einen Resonanzkreis relativ kleiner Zeitkonstante Norm) dauert das Intervall i_Q-i₂ etwa 53 Mikrosekun-. entlädt, welcher in der Hauptsache die Induktivität den und das Intervall ί₂-ί₄ etwa 10,5 Mikrosekunden. 25 und den Gleichrichter 22 umfaßt. Der rasche

23 und die Kathode 24 des Gleichrichters 22 ist eine Schutzschaltung gegen Überspannungsimpulse geschaltet, die aus einem Kondensator 35 und einem Widerstand 36 besteht.

Im Betrieb des Empfängers werden die
gangsimpulse vom Oszillator 19 zu positiven Impulsen geformt. Die geformten positiven Impulse werden dem Steueranschluß 21 des gesteuerten Silizium-

Spannungsabfall am Kondensator 27 wird über den Kondensator 28 auf die Diode 31 gekoppelt. Die Diode 31 wird dadurch in Sperrichtung vorgespannt und sperrt, wodurch das konstante Potential von der Ablenkwicklung 30 abgeschaltet wird. Den Spannungsverlauf an der Diode 31 zeigt die Kurve K der F i g. 2. Die Entladung des Kondensators 27 und das dadurch verursachte Sperren der Diode 31 verursacht in dem die Kondensatoren 27, 28, die Induktivitäten 25, 33 und die Wicklung 30 enthaltenden Resonanzkreis eine Störung. Die Spannung an der Wicklung 30 und der diese Wicklung durchfließende Strom durchlaufen deshalb einen Teil eines im wesentlichen sinusförmigen Schwingungszyklus, wie die Kurven A und H zeigen. Die Periodendauer des letzterwähnten Resonanzkreises wird beispielsweise auf das Doppelte der Dauer des Rücklaufintervalls abgestimmt.

Zum Zeitpunkt t_i (oder ij, der dem Ende des Rücklaufintervalls entspricht, haben die Ladungen in den Kondensatoren 27, 28 solche Werte angenommen, daß die algebraische Summe der Spannungen an diesen Kondensatoren und damit die Spannung an der Wicklung 30 eine solche Polarität und Größe haben, daß die Diode 31 in Flußrichtung vorgespannt wird. Der Strom durch die Ablenkwicklung 30 nimmt daher unter dem Einfluß der durch den Kondensator 32 und die Diode 31 gelieferten praktisch konstanten Spannung wieder einen zeitlich linearen Verlauf an. Während des ersten Teiles des Hinlaufintervalls fließt ein Teil des Ablenkspulenstromes durch die in Flußrichtung vorgespannte Diode und lädt den Kondensator 32 auf. Ein zweiter Teil des Ablenkspulenstromes lädt den Kondensator 28 über die Induktivität 25 und den gesteuerten Siliziumgleichrichter 22. Der letzterwähnte Ladestrom setzt den von der Ablenkwicklung 30 durch die Diode 31 fließenden Stiom herab (s. beispielsweise die Kurven E und G zwischen z. B. den Zeilen t_s und i₆). Während desselben Intervalls fließt außerdem Strom von der Spannungsquelle 26 über den Gleichrichter 22 zum Kondensator 27 (s. Kurve F), so daß sich die Spannungen an den Kondensatoren 27, 28 gegensinnig ändern. Wenn der zum Kondensator 28 fließende Strom auf Null abfällt, fließt ein zunehmender Anteil des Ablenkwicklungsstromes durch die Diode 31. Im Zeitpunkt t₅ wird der gesteuerte Siliziumgleichrichter 22 in seinen Sperrzustand geschaltet, wie noch erläutert werden wird, und der Ablenkwicklungstrom fließt praktisch vollständig durch die Diode 31. Während des oben beschriebenen Abschnittes des Hinlaufteiles eines Ablenkzyklus liegen an den Kondensatoren 27,28 solche Spannungen, daß die Diode 31 in Flußrichtung stromführend gehalten wird und an der Ablenkwicklung 30 eine praktisch konstante Spannung liegt.

Nachdem der Strom (Kurve A) in der Ablenkwicklung 30 durch Null gegangen ist, liefert der Kondensator 28 über die Diode 31 einen verhältnismäßig kleinen Strom an den Kondensator 32, während der Kondensator 37 vom Kondensator 32 über die Induktivität 34 aufgeladen wird. Die algebraische Summe der Spannungen an den Kondensatoren 27,28 bleibt daher im wesentlichen konstant, und die Diode wird hierdurch während des restlichen Teiles des Hinlaufes im leitenden Zustand gehalten. Der Ablenkwicklung 30 wird also während des ganzen Hinlaufteiles eines Ablenkzyklus eine konstante Spannung zugeführt.

Wie die Kurve!) zeigt, leitet der gesteuerte Siliziumgleichrichter 22 am Ende des Rücklaufes und sogar während eines Teiles des Hinlaufes weiter, nämlich von t_t bis i₆ bzw. von t₀ bis Λ. Die Schwingungsdauer eines ersten Kreises, der die Induktivität 25, den Kondensator 28 und die Wicklung 30 enthält, und die eines zweiten Kreises, der die Induktivität 25 und den Kondensator 27 enthält, sind bezüglich der Dauer des Rücklaufintervalls so bemessen, daß die

ίο Summe der Ströme, die von den Kondensatoren 27, 28 durch den Gleichrichter 22 fließen, am Ende des Rücklaufes positiv ist. Der Kondensator 32 und die Induktivität 34 können wegen ihrer verhältnismäßig großen Werte in der folgenden Betrachtung des Rücklaufintervalls des Kreises vernachlässigt werden. Wenn sowohl die Diode 31 als auch der Gleichrichter 22 in Flußrichtung leiten, sind die Kondensatoren 27, 28 praktisch parallel geschaltet, und diese Parallelschaltung ist mit der Reihenschaltung aus

ao dem Gleichrichter 22 und der Induktivität 25 gekoppelt. Die Schwingungsdauer des Serienresonanzkreises, der die Induktivität 25 und die Kondensatoren 27, 28 enthält, bestimmt die Leitungsdauer des Gleichrichters 22 während des Hinlaufteiles des Abas lenkzyklus. Dieser Resonanzkreis sperrt den Stromfluß im Gleichrichter 22 auf folgende Weise. Zum Zeitpunkt t₀, wenn die Diode 31 in den leitenden Zustand schaltet, beginnt in dem die Induktivität 25, den Kondensator 27, den Kondensator 28 und den Gleichrichter 22 enthaltenden Kreis eine neue Sinusschwingung (s. die den Stromfluß durch den Gleichrichter 22 darstellende Kurve D). Man beachte, daß der während des Hinlaufintervalls durch den Gleichrichter 22 fließende Strom aus der Summe der Ströme von den Kondensatoren 27, 28 besteht. Wie die Kurve D zeigt, nimmt der Strom durch den Gleichrichter 22 anfänglich zu, nimmt dann ab und geht dann durch Null. Der Strom steigt anschließend wieder etwas in der negativen Richtung an. Dieser den Gleichrichter 22 durchfließende negative Strom, der also von der Kathode zur Anode fließt, sperrt den Gleichrichter. Das plötzliche Sperren des Gleichrichters 22 kann in Kreisinduktivitäten, z. B. der Induktivität 25, und der relativ kleinen Eigenkapazität des Gleichrichters 22 Schwingungen anstoßen (s. den Impuls, der in der Kurve / zur Zeit t_x auftritt). Diese Schwingungen werden durch die i?C-Schaltung 36, 35 gedämpft, so daß der den Gleichrichter 22 in Sperrichtung durchfließende Strom exponentiell auf Null abfällt.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Kapazitätswerte der Kondensatoren 27, 28 in bezug aufeinander und hinsichtlich der anderen Schaltungsparameter so bemessen sind, daß die Summe der sich an diesen Kondensatoren einstellenden Spannungen erstens die Diode 31 während des Hinlaufintervalls im leitenden Zustand hält und zweitens während des Rücklaufintervalls auf einen ausreichend niedrigen Wert abfällt, um die Diode 31 sperren zu lassen.

Die Bauelemente sind außerdem so bemessen, daß der gesteuerte Siliziumgleichrichter 22 während eines Teiles des Hinlaufes eines Ablenkzyklus im leitenden Zustand verbleibt, da sich dann ein geringerer Grenzstrom für den Gleichrichter 22 ergibt, weil der Ladestrom länger fließen kann als nur während des Rücklaufes. Wenn gewünscht, wird der Kondensator 29 so bemessen, daß sich ein S-förmiger Verlauf des Ablenkstromes ergibt.

Claims (7)

7 8 Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung wurde unter kennzeichnet, daß vom Verbindungspunkt Verwendung von Komponenten der im folgenden an- des ersten Kondensators (27) mit der ersten Ingegebenen Werte gebaut und erprobt. Diese Angaben duktivität (34) ein zweiter Kondensator (28) zu sind jedoch nicht einschränkend auszulegen: dem mit der Diode (31) verbundenen Ende der 5 Ablenkwicklung (30) geführt ist. Steuerbarer Siliziumgleich- 2. Ablenkschaltung nach Anspruch 1, dadurch richter22 G.E.TypC40D gekennzeichnet, daß die Schwingungsdauer des Induktivität 25 210 μΗ aus der zweiten Induktivität (25), dem zweiten Gleichspannungsquelle 26 18 V Kondensator (28) und der Ablenkwicklung (30) Kondensatoren 27, 28 0,022 bzw. 0,068 μΡ 10 bestehenden Schwingkreises und dieSchwingungs- ' ' _ dauer des aus der zweiten Induktivität (25) Kondensatoren 29,32 8hzw.6|iF und dem ersten Kondensator (27) bestehenden Zeilenablenkwicklung 30 .... 750 μΗ Schwingkreises hinsichtlich des Rücklaufintervalls Diode 31 Typ 1N2364B so gewählt sind, daß die Summe des von den Induktivitäten 33,34 4 mH 1S Kondensatoren (27, 28) durch den gesteuerten Kondensator 35 .. 47OpF Gleichrichter (22) fließenden Stromes am Ende Tirj j i/r "es Rucklaufintervalls positiv ist. Widerstand 36 1000 Ohm 3 Ablenkschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapazitätsverhältnis des Patentansprüche: 20 ersten und des zweiten Kondensators (27, 28) so gewählt ist, daß die Summe ihrer Spannungen die

1. Ablenkschaltung für Fernsehempfänger, bei Diode (31) während des Hinlaufintervalls leitend

der die Ablenkwicklung über eine Diode mit einer hält.

Spannungsquelle verbunden ist und die Diode lei- 4. Ablenkschaltung nach Anspruch 1, dadurch tet, wenn die Spannung an der Ablenkwicklung as gekennzeichnet, daß die Dauer des leitenden Zueinen vorbestimmten Wert überschreitet, bei der Standes des gesteuerten Halbleitergleichrichters ferner über die Spannungsquelle ein erster Kon- (22) größer als die Dauer des Rücklaufinter-

densator und eine erste Induktivität in Reihe ge- valls ist.

schaltet sind und parallel zu dem ersten Kondensator die Reihenschaltung einer zweiten Induktiv!- 30 In Betracht gezogene Druckschriften:
tat mit einem gesteuerten Halbleitergleichrichter, Electronics, August 9, 1963, S. 56, 57;
dessen Steuerelektrode die Synchronisierimpulse JEEE-Transactions on Broadcast and Television zugeführt werden, geschaltet ist, dadurch ge- Receivers, 1963, Heft 3, S. 9 bis 22.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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