DE1514446A1

DE1514446A1 - Arrangement for rectifying alternating currents of high voltage and high frequency

Info

Publication number: DE1514446A1
Application number: DE19651514446
Authority: DE
Inventors: Rainer Dangschat; Sebahattin Senocak
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-04-13
Filing date: 1965-04-13
Publication date: 1969-08-14

Description

Anordnung zur Gleichrichtung von Wechselströmen hoher Spannung und höher Prequenz. Bei Fernsehgeräten ist es üblich, die Beschleunigungs-Hochspannung von. etwa 10 bis 20 kV für den Kathodenotrall der Bildröhre durch Gleichrichtung einer Wochaelspannung zu gewinnen, die vom Zeilentransformator geliefert wird. Die vom Zeilentransformator abgegebene Spannung hat eine Frequenz von etwa 16 kHz. Da diese Spannung stark von der Sinusform abweicht, also einen sehr hohen Obervcllenanteil besitzt, kann für die Gleichrichtung sogar mit einer effektiven Frequenz von etwa, 50 bis 100 kHu gerechnet werden. Die Verwendung einer Wechselspannung mit einer derart hohen Frequenz zur Erzeugung der Beschleunigungsspannung hat den Vorteil, daß der für ihre Transformierung und für die Glä,ttung der gleichgerichteten Spannung erforderliche Aufwand sehr gering ist. Als Hochspannüngs-Gleichrichter für diesen Zweck werden bisher Röhrendioden verwendet. Man hat seit langem versucht, die Röhrendioden durch einen z.B. einen Selen-Stabgleichrichter mit zahlreichen hintereinander geschalteten Elementen, zu ersetzen. Dabei zeigte sich jedoch in der Regel, daß die in der Nähe der Wechselspannungsklemme liegenden Gleichrichterelemente unter Überlastungserscheinungen zerstört wurden. Nach Überlegungen, die anhand der Figur 1 erläutert werden sollen, Lind diese Schwierigkeiten auf die Streukapazität des Gleichrichters gegenüber der Umgebung zurückzuführen. Gemäß Figur 1 ist an die Klemmen 1 und 2 eines Hochspannungstransformators ein Halbleiter-Stabgleichrichter 3 in Reihe mit einem Verbraucher 4 angeschlossen. Parallel zum Verbraucher 4 liegt ein Glättungskondensator 5. Zwischen der Säule 3 und der Umgebung besteht eine Streukapazität, die längs der Säule 3 in Teilkapazitäten 6 zerlegt gedacht werden Bei den genannten hohen Frequenzen in der Größenordnung von 10 kHz fließen über diese Streukapazitäten erhebliche Verschiebungsströme, die die Elemente der Säule 3 zusätzlich belasten, und zwar besonders die Elemente, die in der Nähe der Wechselspannungsklemme 1 liegen. .Dies ist gleichbedeutend damit, daß das Wechselpotential längs.. `r der Säule 3 nicht gleichmäßig, sondern in der Nähe der Klemme 1 zunächst steil, dann flacher abfällt. Die vorsehenden Überlegungen sind bereits in der deutschen Patentschrift 1 064 64.2 dargelegt. In der genannten Patentschrift ist ferner eine Selen-Gleichrichtersäule für Wechsel- ' ströme hoher Spannung und Frequenz beschrieben, bei der die genannten Mängel dadurch beseitigt sind, daß mit ihrer weehselspannungsseitigen Anschlußklemme ein glockenartiger Schirm verfiunden ist, der sich zur Gleichspannungsklemme hin erweitert. Dieser Schirm bildet gegenüber den einzelnen Punkten der Gleichrichtersäule Teilkapazitäten, die sich in Richtung zum Gleichspannungsanschluß vermindern und die Potentialverteilung in Längsrichtung der Säule vergleichmäßigen: Die Arfindung liefert eine andere Lösung des geschilderten-Problems. Sie bezieht sich auf eine Anordnung zur Gleichrichtung von Wechselströmen hoher Spannung und hoher Frequenz, insbesondere zur Erzeugung der Bildstrahl-Beschleunigungsspannung für Fernseh-Bildröhren, mittels eines stabförmigen Halbleiter-Gleichrichters und besteht darin, daß der zum Wecheelspannungaanschluß des Gleichrichters führende Anschlußleiter auf das wechselspannungsseitige Ende des Gleichrichtergehäuses.spiralig aufgewickelt ist, wobei die Spirale etwa 1/5 bis 1/2 der Stablänge bedeckt. Bei dieser Anordnung bildet die aus dem An- schlußleiter gewickelte Spirale eine kapazitive Abschirmung des Gleichrichters. Der hierfür erforderliche Aufwand ist gering, da der Anschiußleiter ohnehin notwendig ist und für die Zwecke der Erfindung nur um einige Zentimeter verlängert werden muß. Vorzugsweise bedeckt die Spirale etwa 1/3 der Stablänge; zsB@ sie kann aus 5 bis 20 Windungen bestehen. Mit Vorteil wird die Spirale so gewickelt,.daß ihre Windungsabstände zum Gleichspannungsanschluß hin größer werden. Die Abschirmkapazität verringert sich dann in der genannten Richtung,, was für die Vergleichmäßigung des Potentialabfalles im Gleichrichter, wie bereits erwähnt, besonders günstig ist.Arrangement for rectifying alternating currents of high voltage and higher frequency. It is common for televisions to use the accelerating high voltage of. to gain about 10 to 20 kV for the cathode-total of the picture tube by rectifying a Wochaelvoltage, which is supplied by the flyback transformer. The voltage output by the flyback transformer has a frequency of around 16 kHz. Since this voltage deviates strongly from the sinusoidal shape, i.e. has a very high proportion of the upper envelope, an effective frequency of around .50 to 100 kHu can even be expected for the rectification. The use of an alternating voltage with such a high frequency to generate the acceleration voltage has the advantage that the effort required for its transformation and for smoothing the rectified voltage is very low. Up to now, tube diodes have been used as high-voltage rectifiers for this purpose. Attempts have been made for a long time to replace the tube diodes with, for example, a selenium rod rectifier with numerous elements connected in series. As a rule, however, it was found that the rectifier elements located in the vicinity of the AC voltage terminal were destroyed under overload phenomena. According to considerations which are to be explained with reference to FIG. 1, these difficulties can be attributed to the stray capacitance of the rectifier with respect to the environment. According to FIG. 1, a semiconductor rod rectifier 3 in series with a consumer 4 is connected to terminals 1 and 2 of a high-voltage transformer. A smoothing capacitor 5 is located parallel to the consumer 4. Between the column 3 and the environment there is a stray capacitance that is thought to be broken down into partial capacities 6 along the column 3 load the elements of the column 3 additionally, especially the elements that are in the vicinity of the AC voltage terminal 1. This is synonymous with the fact that the alternating potential along ... `r does not drop evenly along column 3, but rather steeply and then flatter near terminal 1. The considerations provided have already been set out in German patent specification 1,064,642. In said patent specification a selenium rectifier column for alternating 'currents of high voltage and frequency is described, in which the defects mentioned are eliminated in that a bell-like screen is found with its alternating voltage-side terminal, which expands towards the direct voltage terminal. Compared to the individual points of the rectifier column, this screen forms partial capacitances which decrease in the direction of the DC voltage connection and equalize the potential distribution in the longitudinal direction of the column: The invention provides another solution to the problem described. It relates to an arrangement for rectifying alternating currents of high voltage and high frequency, in particular for generating the image beam acceleration voltage for television picture tubes, by means of a rod-shaped semiconductor rectifier and consists in that the connecting conductor leading to the alternating voltage connection of the rectifier to the end on the alternating voltage side of the rectifier housing.spiralig is wound, the spiral covering about 1/5 to 1/2 of the rod length. In this arrangement, the circuit conductor from the purchase wound coil forms a capacitive shielding of the rectifier. The effort required for this is low, since the connection conductor is necessary anyway and only needs to be lengthened by a few centimeters for the purposes of the invention. Preferably the spiral covers about 1/3 of the rod length; zsB @ it can consist of 5 to 20 turns. The spiral is advantageously wound in such a way that the distance between the windings and the DC voltage connection increases. The shielding capacitance then decreases in the direction mentioned, which, as already mentioned, is particularly favorable for equalizing the potential drop in the rectifier.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Spiralq Vpn einer übergeschobenen Isolierstoffkappe bedeckt und gehalten sein. 1h.ese Isolierstoffkappe hat ferner die Wirkung, daß sie die Lötstelle. zwischen dem Gleichrichter und der Anschlußleitung gegen Gl@mf und Sprühentladungen abdeckt. Man kann diese Wirkung noch verbessern, indem man die Kappe vor dem Aufschieben mit Isolierfett-füllt" Nach einem weiteren Erfindungsgedanken kann die Isolierstoffkappe zum gleichspannungsseitigen Ende des Gleichrichtergehäuses hin trichter- oder glockenförmig erweitert sein; die Spirale des Anschlußdrahtes, der sich infolge seiner Elastizität an die Innenwand der Kappe anlegt, nimmt dann-eine ähnliche Form an, so daß der Durchmesser der Spiralwindungen zum Gleichspannungsende des Gleichrichters hin ebenfalls zunimmt. Auch hierdurch wird eine abnehmende Kapazität der Abschirmung zum Gleichspannungsende hin erreicht.In a further embodiment of the invention, the Spiralq Vpn can be a be covered and held over-slipped insulating material cap. 1h.ese insulating cap also has the effect of removing the solder joint. between the rectifier and the Covering the connecting line against Gl @ mf and spray discharges. You can have this effect even better by filling the cap with insulating grease before sliding it on " According to a further idea of the invention, the insulating material cap can be used on the DC voltage side The end of the rectifier housing can be expanded in the shape of a funnel or bell; the spiral of the connecting wire, which is attached to the inner wall due to its elasticity the cap, then assumes a similar shape, so that the diameter of the spiral turns towards the DC voltage end of the rectifier also increases. Also because of this a decreasing capacitance of the shield towards the DC voltage end is achieved.

Die Isolieztoffkappe kann .an ihrem äußeren 'Ende mit einem knopfartigen oder zylindrischen Ansatz versehen sein, der zur Befestigung des Gleichrichters an einem anderen Geräteteil dient.The Isolieztoffkappe can .at its outer 'end with a button-like or cylindrical approach to be provided for attaching the rectifier is used on another part of the device.

Die Figuren 2 und 3 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung. In Figur 2 ist die Anordnung im Zuaanmenhang nit weiteren Teilen zur Erzeugung der Bildstrahl-Beschleunigungsspannung einer Fernseh-Bildröhre vereinfacht dargestellt. Die Größenverhältnisse der Teile von Figur 2 sind nicht maßstäblich aufzufassen; insbesondere ist , die Gleichrichteranordnung im Verhältnis zur Bildröhre der Deutlichkeit halber wesentlich vergrößert.Figures 2 and 3 show embodiments of the invention. In Figure 2 is the arrangement in Zuaanmenhang with further parts for generating the Image beam acceleration voltage of a television picture tube shown in simplified form. The proportions of the parts of Figure 2 are not to scale to grasp; in particular, the rectifier arrangement in relation to the picture tube significantly enlarged for the sake of clarity.

In Figur 2 ist mit 10 derjenige Teil des Zeilentransformators eines Fernsehgerätes bezeichnet, der zur Erzeugung der Beschleunigungs-Gleichspannung für den Kathodenstrahl der Bildröhre eine Wechselspannung von etwa 10 bis 20 kV mit einer Grundfrequenz von etwa 20 kHz und hohem Oberwellenanteil liefert. Die vom Transformator 10 abgegebene Spannung wird durch den Selen-Stabgleichrichter 12 gleichgerichtet. las Hochspannungsteil, bestehend aus nicht dargestellten Röhren, Transformator 10 und Gleichrichter 12, eist durch einen metallischen Käfig 11 abgeschirmt. Der Gleichrichter 12 besteht aus einer großen Anzahl von tablettenförmigen Selengleichrchter-Elementen 13, die in einem rohrförmigen Isolierstoffgehäuse 14 aufeinander gestapelt sind. Das Gehäuse 14 ist durch schalenförmige metallische Verschlußstücke 15 und 16 abgeschlossen, die in Anschlußfahnen 15a bzw. 16a auslaufen. Mit 17 ist eine Kontaktdruckfeder bezeichnet. Die Bildröhre des Fernsehgerätes ist mit 22 bezeichnet; der Konus der Bildröhre ist mit einem äußeren leitenden Belag 23 und einem inneren leitenden Belag 24 versehen. Der innere Belag 24 ist-an den (positiven) Gleichspannungsanschluß 16a des Gleichrichters 12 angeschlossen; der äußere Belag 23 ist ebenso wie die Glühkathode 26 des Bildstrahles mit Masse verbunden. Die Anodenkapazität der Bildröhre 22, d. h. die Kapazität zwischen den Belägen 23 und 24, bildet die Glättungskapazität für die Bildstrahl-Be -schleunigungsdpannung. Der vom Transformator 10 zum Gleichrichteranschluß 15a führende Anschlußleiter ist mit 18 bezeichnet. Er besteht aus einem gegen 20 kV isolierten Draht mit einem Außendurchmesser der Isolierung von etwa 3 mm. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Anschlußleiter 18 in mehreren Windungen 18a spiralig auf das Gehäuse 12 des Gleichrichters aufgewickelt; bei 19 ist er mit der Anschlußfahne 15a verlötet. Die Abstände der Windungen 18a sind in der Nähe des Anschlusses 15a zunächst gering und vergrößern sich in Richtung auf den Anschluß 16a. Der Draht des Leiters 18 bildet auf diese Weise eine kapazitive Abschirmung für die in der Nähe des Anschlusses 15a liegenden Selentabletten 13, wobei sich die Kapazität dieser Abschirmung zum Anschluß 16a hin verringert. Über die Windungen 18a des Anschlußleiters 18 ist eine aus Isoliermaterial bestehende Abdeckkappe 20 geschoben, die die Jin-Jungen 18a in ihrer Zage hält und außerdem die Lötetelle 19 gegen Glimm- und Sprühentladungen schützt: Die Kappe 20 ist bei 20a mit einer schlitzförmigen Aussparung versehen, in die dar Leiter 18 eingeklemmt ist. Die Kappe 20 weist ferner einen knopfartigen Ansatz 20b auf, der durch ein entsprechendee .Loch 11a des Abschirmkäfigs 11 gedrückt ist und damit der mechanischen Halterung des Gleichrichters 12 dient. Wie bereits erwähnt, ist es zur Verhinderung von Glimm- und Sprühentladungen weiterhin vorteilhaft, den Raum 21 der- Kappe 20 mit Isolierfett zu füllen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist eine Isolierstoffkappe 28 anderer Form verwendet, die etwa über die Hälfte ihrer hänge einen trichterförmig aufgevreiteten Teil 28a aufweist. Die Windungen 18a des Anschlußdrahtes 18 sind hier eng mit gleichen Abständen aufgewickelt. Der Draht 18 paßt sich infolge seiner Elastizität der Innenfläche der Kappe 28 n, so daß die Anschlußdrahtspirale sich ebenfalls in Richtung auf den Gleichspannungsanschluß 16a des Gleichrichters trichterförmig ervreitert. Der Kappenrand kann mit einem nach innen gerichteten Wulst 28b versehen sein, der die letzte Windung der Anschlußdrahtstirale in ihrer Lage hält; zu dem gleichen Zweck kann jedoch auch das Einklemmen des Drahtes 18 in einem geeignet geformten Schlitz 28c ausreichen. Betriebsversuche haben gezeigt, daß durch Anwendung der Erfindung die Temperatur der wechselspannungsseitigen Gleichrichter-1 tabletten eines stabförmigen Gleichrichters von 125o C (ohne Anschlußdrahtspirale) auf 90o C (mit An$chlußdrahtspirale) gesenkt wird.In Figure 2, 10 denotes that part of the flyback transformer of a television set, which supplies an AC voltage of about 10 to 20 kV with a fundamental frequency of about 20 kHz and a high harmonic content to generate the DC acceleration voltage for the cathode ray of the picture tube. The voltage output by the transformer 10 is rectified by the selenium rod rectifier 12. The high-voltage part, consisting of tubes (not shown), transformer 10 and rectifier 12, is shielded by a metallic cage 11. The rectifier 12 consists of a large number of tablet-shaped selenium rectifier elements 13 which are stacked on top of one another in a tubular insulating material housing 14. The housing 14 is closed by shell-shaped metallic closure pieces 15 and 16 which terminate in terminal lugs 15a and 16a, respectively. With a contact pressure spring 17 is designated. The picture tube of the television set is denoted by 22; the cone of the picture tube is provided with an outer conductive coating 23 and an inner conductive coating 24. The inner lining 24 is connected to the (positive) direct voltage connection 16a of the rectifier 12; the outer coating 23, like the hot cathode 26 of the image beam, is connected to ground. The anode capacitance of the picture tube 22, ie the capacitance between the coatings 23 and 24, forms the smoothing capacitance for the picture beam acceleration voltage. The connecting conductor leading from the transformer 10 to the rectifier connection 15a is denoted by 18. It consists of a wire insulated against 20 kV with an outside diameter of the insulation of around 3 mm. According to the present invention, the connecting conductor 18 is spirally wound in several turns 18a onto the housing 12 of the rectifier; at 19 it is soldered to the terminal lug 15a. The distances between the turns 18a are initially small in the vicinity of the connection 15a and increase in the direction of the connection 16a. The wire of the conductor 18 thus forms a capacitive shield for the selenium tablets 13 located in the vicinity of the connection 15a, the capacitance of this shield being reduced towards the connection 16a. A cover cap 20 made of insulating material is pushed over the turns 18a of the connecting conductor 18, which keeps the Jin boys 18a in their teeth and also protects the soldering point 19 against glow and spray discharges: The cap 20 is provided with a slot-shaped recess at 20a, in which the conductor 18 is clamped. The cap 20 also has a button-like projection 20b which is pressed through a corresponding hole 11a of the shielding cage 11 and thus serves to mechanically hold the rectifier 12. As already mentioned, in order to prevent glow and spray discharges it is also advantageous to fill the space 21 of the cap 20 with insulating grease. In the exemplary embodiment according to FIG. 3, an insulating material cap 28 of a different shape is used, which has a funnel-shaped widened part 28a over about half of its slope. The turns 18a of the connecting wire 18 are wound here closely at equal intervals. Due to its elasticity, the wire 18 fits the inner surface of the cap 28 n, so that the connecting wire spiral also widens in a funnel-shaped manner in the direction of the DC voltage connection 16a of the rectifier. The cap rim can be provided with an inwardly directed bead 28b which holds the last turn of the connecting wire spiral in place; however, clamping the wire 18 in a suitably shaped slot 28c may also suffice for the same purpose. Operational tests have shown that by using the invention, the temperature of the AC-side rectifier tablets of a rod-shaped rectifier is reduced from 125 ° C (without connecting wire spiral) to 90 ° C (with connecting wire spiral).

Claims

P a t e n.t a n s p r ü c h e 1.) Arrangement for the rectification of Alternating currents of high voltage and high frequency, especially for generating the Image beam acceleration voltage for television picture tubes, by means of a rod-shaped Semiconductor rectifier, characterized in that: the one to the AC voltage connection of the rectifier leading connecting conductor to the end of the voltage side of the rectifier housing is spirally wound, the spiral about 1/5 Covered up to 1/2 of the rod length. 2.) Arrangement according to claim 1, characterized in that that the distance between the turns of the spiral to the DC voltage connection are greater. 3.) Arrangement according to claim 1, characterized in that the spiral of a Isolierstoffkappe is covered and held. 4.) Arrangement according to claim 3, characterized characterized in that the insulating material cap extends to the end on the DC voltage side the rectifier housing expanded. 5.) Arrangement according to claim 3, characterized characterized in that the insulating material cap has a button-like approach at its outer end is provided for attaching the rectifier to another part of the device. .) Arrangement according to Claim 3, characterized in that the cap is coated with insulating grease is filled.