DE1462938A1 - Elektronenstrahlablenk- und Niederspannungsversorgungsschaltung - Google Patents

Description

6^65-66/Dr.ν.B/Ro.
RCA 55 049
US-Ser.No. 477,718
Filed: August 6, 1965 -■

Radio Corporation of America, New York, N.Y., V.St.A.

Elektronenstrahlablenk- und Niederspannungsversorgungsschaltung.

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Elektronenstrahlablenk- und Niederspannungsversorgungsschaltung, bei der die Ablenkschaltung über einen gesteuerten Siliciumgleichrichter mit Leistung versorgt wird.

Viele für Fernsehempfänger geeignete Transistortypen benötigen zur Speisung eine Gleichspannung von etwa 20 bis 30 Volt. Aus Wirtschaftlichkeitsgründen ist es erwünscht, diese relativ niedrige Oleichspannung auf andere Weise als mittels eines Netztransformators zu erzeugen.

Es ist z.B. aus der deutschen Patentschrift 976 761 bekannt, die einer Ablenkschaltung zugeführte Energie in Form einer Spannung wieder zu gewinnen, die an einem Kondensator auftritt und zur Betriebsgleichspannung des Empfängers addiert wird.

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Durch die vorliegende Erfindung soll eine Schaltung der eingangs genannten Art angegeben werden, die sich besonders für die Stromversorgung von Transistorgeräten eignet.

Eine Elektronenstrahlablenk- und Spannungsversorgungsschaltung für einen Fernsehempfänger mit einer Horizontalablenkwicklung, der ein Energiespeicherkondensator parallelgeschaltet ist, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensator ein durch Zellensynchronimpulse gesteuerter Siliciumgleichrichter parallelgeschaltet ist, durch den während des Rücklaufint ervalles eines Ablenkzyklus Energie vom Kondensator entladen wird, und daß dem gesteuerten Oleichrichter eine RC-Parallelschaltung in Reihe geschaltet ist, die zumindest einen Teil der entladenen Energie aufnimmt und eine im wesentlichen konstante Spannung liefert.

Bei einer Schaltung gemäß der Erfindung kann der den gesteuerten Siliciumgleichrichter enthaltende Ablenkkreis für einen Betrieb mit einer relativ hohen Oleichspannung, z.B. l4o V, ausgelegt sein und die der Ablenkschaltung zugeordnete Versorgungsschaltung kann eine verhältnismäßig niedrige Spannung, z.B. 20 V, liefern, die in anderen Teilen des Fernsehempfängers verwendet werden kann, ohne daß dabei die Arbeitsweise der Ablenkschaltung, insbesondere deren Linearität, beeinträchtigt wird.

Bei der Ablenk- und Spannungsversorgungsschaltung gemäß der Erfindung wird die Ablenkwicklung während des Hinleufteiles des Ablenkzyklus an eine erste in wesentlichen konstante Spannung

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geschaltet. Während des Rücklaufteiles des Zyklus liefern ein oder mehrere Energiespeicherkondensatoren Energie an die Ablenkwicklung, der sie parallelgeschaltet sind. Der RUcklauf wird durch Zünden eines gesteuerten Halbleitergleichrichters eingeleitet, der einem Energiespeicherkondensator parallelgeschaltet ist. Der gesteuerte Gleichrichter wird zu Beginn des Rücklaufteiles des Zyklus gezündet und leitet während des ganzen Rücklaufteiles. Vorzugswelse leitet der Gleichrichter auch noch während eines Teiles des Ablenk- oder Hinlaufteiles des Zyklus. Der gesteuerte Gleichrichter wird durch einen Rückstrom gesperrt, der ihm durch einen oder mehrere der Energiespeicherkondensatoren zugeführt wird. Die dem gesteuerten Gleichrichter in Reihe geschaltete Parallelkombination aus einem Arbeitswiderstand und einem weiteren Energiespeicherkondensator erzeugt aus dem Gleichrichterstrom eine zweite, im wesentlichen konstante Spannung, die kleiner ist als die erste Spannung und zur Speisung anderer Teile des Fernsehempfängers verwendet wird.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

Pig. 1 ein Schaltbild eines Fernsehempfängers, der eine AusfUhrungsform der Erfindung enthält, und

Fig. 2 eine graphische Darstellung einer Anzahl von Signalverläufen auf die bei der Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltung Bezug genommen wird; die Signalverläufe sind nicht maßstabsgerecht dargestellt.

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Pig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit einem typischen Fernsehempfänger, der an eine Antenne 10 angeschlossen ist und einen Empfangsteil 11 mit Demodulator, Videoverstärker, der an eine Kathode 13 einer Bildröhre 12 angeschlossen ist u.a. umfaßt, eine Synchronimpulsabtrennstufe 14, einen Vertikaloszillator 15j eine Vertikalendstufe 16, deren Ausgangsklemmen Y-Y an eine Vertikalablenkwicklung 17 angeschlossen sind, einen Phasendetektor 18 und einen Horizontal- oder Zeilenoszillator 19 enthält. Das Ausgangssignal des Zeilenoszillators wird einer Steuerelektrode 21 eines gesteuerten Halbleitergleichrichters, z.B. eines gesteuerten Siliciumgleichrichters 22 zugeführt, der außerdem eine Anode 23 und eine Kathode 24 hat. Die Anode 23 ist mit einer Spule 25 verhältnismäßig kleiner Induktivität verbunden. Zwischen die Kathode 24 des Gleichrichters und einen Bezugsspannungspunkt, wie Masse und damit in Reihe mit dem Gleichrichter 22 ist eine Schaltungsanordnung 26 zum Erzeugen einer relativ niedrigen Gleichspannung geschaltet. Die Schaltungsanordnung 26 enthält einen Energiespeicherkondensator 26a, dem ein Widerstand 26b parallelgeschaltet ist, welcher einen Verbraucher für die durch die Schaltungsanordnung 26 gebildete Spannungsquelle darstellt und aus anderen Teilen des Empfängers bestehen kann. Zwischen das der Anode 23 abgewandte Ende der Spule 25 und Masse ist ein zweiter Energiespeicherkondensator 27 geschaltet. Ein dritter Energiespeicherkondensator 28 ist mit seiner einen Klemme an den Verbindungsp'-nkt zwischen der Spule 25 und dem Kondensator 27 und mit seiner anderen Klemme an die Reihenschaltung auf einem

Blockkondensator 29 und einer Zeilenablenkwicklung 30 geschaltet. Der Kombination aus dem Kondensator 29 und der Wicklung 30 sind außerdem eine Diode- 31 und eine Quelle 32 für eine verhältnismäßig hohe Spannung parallelgeschaltet. In den Stromkreis mit der Reihenschaltung aus der Diode 31 und der Spannungsquelle 32 ist außerdem eine Spule 33 verhältnismäßig hoher Induktivität geschaltet, um einen Gleichstromweg für die Diode 31 zu bilden. In entsprechender Weise ist eine Spule 34 verhältnismäßig großer Induktivität zwischen den Verbindungspunkt der Diode 31 mit der Spannungsquelle 32 und den Verbindungspunkt der Kondensatoren 27 und 28 geschaltet, um einen Ladestromkreis von der Quelle 32 zu den Kondensatoren 27* 28 zu bilden. Zwischen die Anode 23 und die Kathode 24 des Oleichrichters 22 ist ein Impulsunterdrückungskreis geschaltet, der aus einem Kondensator 35 und einem Widerstand 36 besteht.

Der Zeilenoszillator 19 liefert im Betrieb positive Impulse, die beispielsweise eine Breite 5 bis 10 Mikrosekunden und eine Wiederholungsfrequenz von 15 750 Hz haben. Diese positiven Impulse werden der Steuerelektrode 21 des gesteuerten Silieiumgleichrichters 22 zugeführt. Der Oleichrichter 22 leitet immer dann den ,Rücklaufteil des Zeilenablenkzyklus ein, wenn seiner Steuerelektrode ein Zeilenimpuls zugeführt wird, wie noch erläutert werden soll.

In Fig. 2 ist der Verlauf von Strömen und Spannungen, die an verschiedenen Funkten der in Fig. 1 dargestellten Schaltung auftreten, für zwei vollständige Ablenkzyklen dargestellt. Der Ablenk- od#r Hinlaufteil des ersten Ablenkzyklus nimmt das ZeIt-

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Intervall t_Q bis tg und der Rücklaufteil dieses Zyklus das Zeitintervall tg bis t^ ein. Normalerweise dauert das Intervall t_Q bis tp etwa 53 Mikrosekunden und das Intervall t₂ bis tu etwa 10,5 Mikrosekunden.

Bei den in Fig. 2 dargestellten Kurven entsprechen die Vorzeichen der Spannungen und die Richtung der Ströme den Polarität sangaben, die bei den entsprechenden Schaltungskomponenten in Pig. 1 eingezeichnet sind. Die positive Stromrichtung entspricht einem Stromfluß von einer positiven zu einer negativen Klemme des betreffenden Schaltungselementes.

Während des Ablenkteiles jedes Zyklus hält die Diode 31 die Kombination aus dem Kondensator 29 und der Ablenkwicklung 30 auf der praktisch konstanten Oleichspannung, die die Spannungsquelle 32 liefert. Die Kurve A in Fig. 2 zeigt, daß der die Wicklung 30 durchfließende Strom im Ablenkteil (t_Q bis t_g) praktisch linear ist. Wie die Zeichnung zeigt, durchfließt der Strom die Ablenkwicklung 30 zu Beginn des Ablenkint ervalles in einer ersten Richtung und nimmt linear ab, geht dann durch Null und steigt schließlich linear in der entgegengesetzten Richtung wieder an. Gömäß derMvr getroffenen Vorzeichenvereinbarung ist der die Wicklung 30 durchfließende Strom zu Beginn der Ablenkung negativ und am Ende der Ablenkung positiv.

Während des Rücklauf int ervalles (tg bis t^) kehrt der Strom in der Ablenkwicklung im Verlauf einer etwa sinusförmigen Kalbschwingung auf den Wert zurück, den er bei Beginn des vorangehenden

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Ablenkintervalles hatte. Im Idealfall sind die negativen und positiven Spitzenwerte des die Wicklung 30 durchfließenden Stromes praktisch gleich und entsprechen in ihrem Betrage der magnetischen Feldstärke, die erforderlich ist, um den Elektronenstrahl in der Röhre 12 über den Leuchtschirm abzulenken.

Der dargestellte Verlauf des Ablenkstromes wird wie folgt erzeugt:

Unmittelbar vor der Einleitung des RUcklaufteiles des Ablenkzyklus, also unmittelbar vor tg, wird die Diode 31 in Flußrichtung vorgespannt und an die Ablenkwicklung 30 wird eine im wesentlichen konstante Spannung von der Spannungsquelle 32 gelegt, siehe Kurve H während des Zeilenintervalles. Im Zeitpunkt t« wird der Steuerelektrode 21 des gesteuerten Slllciumgleichrichters ein positiver Stromimpuls (Kurve B) zugeführt, der zeitlich mit dem Horizontalsynchronimpuls des Oszillators 19 zusammenfällt. Der Gleichrichter 22 zündet und bewirkt dadurch, daß sich der Kondensator 27 etwa sinusartig durch den Kreis relativ geringer Zeitkonstante entlädt, der die Spule 25» den Gleichrichter 22 und die Schaltungeanordnung 26 enthält. Der rasche Spannungsabfall am Kondensator 27 wird durch den Kondensator 28 auf die Diode 31 gekoppelt. Die Diode 31 wird dadurch inSperr-Richtung vorgespannt, sperrt und schaltet die Spannung von der Ablenkwicklung 30 ab. Die Entladung des Kondensators 27 und das dadurch bewirkte Sperren.der Diode 31 erzeugt esine Störung indem die Kondensatoren 27» 28,die Spulen 25, 33 und die Wicklung 30 ent-

haltenden Resonanzkreis. Die Spannung an der Wicklung 30 und der diese durchfließende Strom verlaufen dadurch entsprechend einem Teil einer im wesentlichen sinusförmigen Schwingung (siehe Kurven A und H). Die Schwingungsdauer des letzterwähnten Kreises wird auf beispielsweise das Doppelte der Rücklaufdauer eingestellt.

Im Zeitpunkt t^ haben die Ladungen an den Kondensatoren 27, 28 solche Werte angenommen, daß die algebraische Summe der Spannungen an diesen Kondensatoren und damit die Spannung an der Wicklung 30 ein solches Vorzeichen und einen solchen Betrag hat, daß die Diode 31 wieder in Plußrichtung vorgespannt wird. Der Strom durch die Wicklung 30 nimmt unter dem Einfluß der im wesentlichen konstanten Spannung, die durch die Spannungsquelle 32 und die Diode 31 zugeführt wird, wieder den linearen Verlauf entsprechend der Zeilenablenkung an. Während des ersten Teiles des Zeilenintervalles fließt ein Teil des Ablenkspulenstromes durch die in Plußrichtung vorgespannte Diode 31 und liefert Energie an die Spannungsquelle 32 zurück. Eine zweite Komponente des Ablenkstromes liefert Energie an den Kondensator 28 und die als Niederspannungsquelle arbeitende Schaltungsanordnung 26 über die Spule 25 und den gesteuerten Siliciumgleichrichter 22 zurück. Diese letzterwähnte Komponente des Ablenkstromes setzt den von der Ablenkwicklung 30 durch die Diode 31 fließenden Strom herab, siehe Kurven E und G zwischen beispielsweise den Zeitpunkten t^ und t,-.

Während des Intervalles t^, bis t,- sowie im Rest des Zeilenablenkteiles des Ablenkzyklus hat die Energieübertragung auf die

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Kondensatoren 26a, 27, 28 praktisch keinen Einfluß auf den gewünschten linearen Ablenkstrom in der Wicklung 30 , da die Diode 31 leitend bleibt und die gewünschte konstante Spannung während des ganzen Ablenkteiles an der Wicklung 30 aufrechterhält.

Wie die Kurve D zeigt, leitet der gesteuerte Siliciumgleichrichter 22 in Flußrichtung am Ende des Rücklaufes und er leitet in der Praxis auch noch während eines Teiles der Zeilenablenkung, nämlich vom Zeitpunkt tu bis zum Zeitpunkt t,- oder vom Zeitpunkt t_Q bis zum Zeitpunkt t« während der an den Kondensator 28 gelieferte Teil des Ablenkstromes gegen Null geht. Die Schwingungsdauer eines die Spule 25» den Kondensator 28 und die Wicklung 30 enthaltenden ersten Kreises und eines die Spule 25 und den Kondensator 27 enthaltenden zweiten Kreises sind bezüglich der Rücklaufdauer so bemessen, daß die Summe der Ströme von den Kondensatoren 27, 28, die durch den Gleichrichter 22 in die Schaltung 26 fließen, am Ende des Rücklaufes positiv ist. Die Spule 34 kann während ihrer verhältnismäßig großen Induktivität bei der folgenden Betrachtung der Arbeitsweise der Schaltung während des Zeilenoder Ablenkteiles des Ablenkintervalles vernachlässigt werden.

, Wenn sowohl die Diode 31 als auch der Gleichrichter 32 in Flußrichtung leiten, sind die Kondensatoren 27, 28 einander praktisch parallelgeschaltet und diese Parallelschaltung liegt parallel ! zur Reihenschaltung auf der als Niederspannungsquelle arbeitenden < Schaltungsanordnung 26, dem gesteuerten Gleichrichter 22 und der Spule 25« Die Schwingungsdauer des Resonanzkreises, der die

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Parallelschaltung der Kondensatoren 27, 28 in Reihe mit der Spule 25 enthält, bestimmt die Dauer des Leitens des Gleichrichters 22 während des Zeilenablenkteiles des Ablenkzyklus. Der letzterwähnte Resonanzkreis sperrt den Stromfluß durch den Gleichrichter 22 auf folgende Weise: Im Zeitpunkt t_Q bei Einschalten der Diode Jl beginnt eine sinusförmige Schwingung in dem Kreis, der die Spule 25, die Kondensatoren 27* 28 und den Gleichrichter 22 enthält, siehe' die Kurve D, die den Verlauf des den Gleichrichter 22 durchfliessenden Stromes angibt. Man beachte, daß der den Gleichrichter 22 durchfließende Strom während des Anfanges des Zeilenintervalles aus der Summe der Ströme aus den Kondensatoren 27, 28 besteht. Wie die Kurve D zeigt, nimmt der Strom durch den Gleichrichter 22 zu Beginn des Zeilenintervalles anfangs zu, fällt dann scharf ab und geht durch Null. Anschließend beginnt der Strom etwas in negativer Richtung anzusteigen. Der den Gleichrichter 22 in negativer Richtung, also von der Kathode zur Anode durchfließende Strom bewirkt jedoch, daß der Gleichrichter 22 sperrt. Durch das rasche Schalten des Gleichrichters 22 können in dem Schwingkreis aus den Induktivitäten der Schaltung, z.B. der Spule 25, und der relativ kleinen Elektrodenkapazität des Gleichrichters 22 Schwingungen angestoßen werden, siehe den Impuls zum Zeitpunkt tj in der Schwingung J. Diese Schwingungen werden durch den Widerstand 36 und dem Kondensator 55 gedämpft, so daß der den Gleichrichter 22 durchfließende negative Strom expotentiell gegen Null geht und der Gleichrichter dann einem Stromfluß eine sehr hohe Impedanz dar-. bietet.

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Nach dem Sperren des gesteuerten Gleichrichters 22 werden die Kondensatoren 27, 28 über die Spulen 33, 34 von der die relativ hohe Spannung von beispielsweise +140 Volt liefernden Spannungsquelle 32 aufgeladen.

Aus Kurve D (Fig. 2) ist ersichtlich, daß durch den gesteuerten Gleichrichter 22 während des Rücklaufintervalles und eines Teiles des Zeilenintervalles ein im wesentlichen gleichgerichteter Strom fließt. Dieser Strom stammt hauptsächlich von der Ladung, die in den Kondensatoren 27» 28 während des Ablenkteiles des Zyklus gespeichert wurde. Die in den Kondensatoren 27» 28 gespeicherte Energie wird zum Teil der Ablenkwicklung 30 und zum Teil der als Spannungsquelle arbeitenden Schaltung 26 zugeführt. Die Parallelschaltung aus dem Widerstand 26b und dem Kondensator 26a wandelt die vom Gleichrichter 22 gelieferten unipolaren Impulse in eine im wesentlichen konstante Spannung um, die als B+ Spannung über eine Leitung 26c anderen Stufen des Empfängers, z.B. dem Zeilenoszillator 19, dem Vertikaloszillator 15 usw. zugeführt oder als Heizspannung für die Bildröhre 12 dienen kann. Die dargestellte Schaltungsanordnung arbeitet also gleichzeitig als Ablenkschaltung und als Gleichspannungswandler (z.B. von l4o auf 20 Volt).

Es sei darauf hingewiesen, daß die Kapazitäten der Kondensatoren 27, 28 in Bezug aufeinander und auf die anderen Schaltungsparameter so bemessen sind, daß die Summe der an diesen Kondensatoren resultierenden Spannuhgen die Diode 31 während des Zeilenintervalles leitend hält und während des Rücklaufintervalies ge-

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ntlgend abfällt, damit die Diode J>1 gesperrt werden kann. Diese Schaltungskomponenten werden vorzugsweise außerdem so bemessen, daß der gesteuerte Siliciumgleichrichter 22 während eines Teiles der Zeilenablenkung des Ablenkzyklus in Flußrichtung leitend gehalten wird, da dann ein Gleichrichter 22 mit einem verhältnismäßig kleinen zulässigen Spitzenstrom verwendet werden kann, weil sich der Ladestromfluß auf eine Zeitspanne verteilt, die größer als die Rücklaufdauer ist. Der Kondensator 29 wird gewünschtenfalls so bemessen, daß der Ablenkstrom einen S-förmigen Verlauf erhält.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung wurde unter Verwendung der folgenden Komponenten gebaut und mit Erfolg betrieben:

Gesteuerter Siliciumgleichrichter 22 - G.E. Typ C4OD

Spule	25 -	210 /UH
Kondensator	26a -	10 /UF
Kondensator	27 -	0,22 /UP
Kondensator	28 -	0,68 /UP
Kondensator	29 -	8 /UP
Gleichspannungequelle	32 -	14O Volt
Horizontalablenkwicklung	30 -	750 /UH
Diode	31 -	Typ 1N2364B
Spulen	33 und 34 -	4 mH
Kondensator	35 -	470 pF
Widerstand	36 -	1000 Ohm

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. )j Elektronenstratilablenk- und Spannungsversorgungsschaltung für

   einen Fernsehempfänger mit einer Horizontalablenkwicklung, der ein Energiespeicherkondensator parallelgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet , daß dem Kondensator (27) ein gesteuerter Siliciumgleichrichter (22) parallelgeschaltet ist, der zur Einleitung einer Entladung des Kondensators (27) während des Rücklaufteiles eines Strahlablenkzyklus durch Zeilensynchronimpulse gesteuert ist, und daß dem Gleichrichter (22) eine RC-Parallelschaltung (26a, 26b) in Reihe geschaltet ist, die mindestens einen Teil der vom Kondensator (27) entladenen Energie aufnimmt und aus dieser eine im wesentlichen konstante Gleichspannung erzeugt.

   2.) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensator (27) eine Reihenschaltung aus. dem gesteuerten Gleichrichter (22), einer Spule (25) und der RC-Parallelschaltung (26a, 26b) parallelgeschaltetjist.

   5.) Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-' zeichnet , daß dem Energiespeicherkondensator (27) eine Reihenschaltung aus einer Spannungsquelle (52) und einer Diode (51) parallelgeschaltet ist, daß die Diode (Ji) bezüglich der Spannungsquelle (52) in Flußrichtung gepolt ist, und daß der Verbindungspunkt zwischen der Spannungsquelle (32) und der Diode (j5l) über eine Spule (34) mit dem gesteuerten Siliciumgleichrichter (22) verbunden ist.

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