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Zeilenausgangstransförmator mit einer Wicklung zur Hochspannungserzeugung
Die Erfindung betrifft einen Zeilenausgangstransformator für ein Fernsehempfangsgerät
mit einer nach Art des Spartransformators weitergewickelten Wicklung zur Erzeugung
der Hochspannung für die Bildröhrenanode mit Hilfe einer Gleichrichter-Kaskade,
wobei die Wicklung für die Hochspannung auf dem gleichen Wickel der übrigen Wicklungen
angeordnet ist und dieser Wickel auf einem Schenkel eines Transformatorkernes aufgesteckt
ist,der aus zwei C-Kernen gebildet ist, die über einen verhältnismäßig großen Luftspalt
einen geschlossenen Eisenkern bilden.
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Es ist bekannt, alle Wicklungen des Zeilenausgangstransformators in
einen Wickel zusammenzufassen. Hierdurch ergibt sich ein preiswerter Transformator
mit wenig und leicht susammenzufassenden Befestigungs- und Anschlußgliedern, wodurch
ein einfacher Zusammenbau möglich ist, Bei der Verwendung von Gleichspannungskaskaden
zur Erzeugung bzw. Gleichrichtung der Hochspannung für die Bildröhrenanode werden
noch zusätzlidhe Anforderungen an den Zeilenausgangstransformator gestellt. So entatehen
durch den kleinen Stromflußwinkel der Gleichrichterkaskade hohe Impuisströme, insbesondere
in der Zeilenendstufe und ein erhöhter Innenwiderstand in der Gleichrichterkaskade.
Vor allem bei einer Verwendung in Farbfernsehempfängern mit größeren Strömen und
einer Dildröhrenanodenspannung von etwa 25 kV, wird die Verlustleistung sehr groß.
Weiterhin darf, um Verzerrungen zu vermeiden, der
Luftspalt nicht
zu klein gehalten werden.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, bei einem Zeilenausgangstransformator
mit einem Wickel für alle Wicklungen ohne wesentlichen Mehraufwand den Innenwiderstand
der Hochspannungsquelle, die Spitzenstrbme sowie'die Verlustleistung des Zeilenausgangstransformators
zu verringern. Dies läßt sich gemäß der Erfindung dadurch erreichen, daß sich die
Wicklungsbreite der Wicklungen für die Zeilenablenkung über den größeren Teil der
Schenkellänge des'Eisenkernes erstreckt, die weitergewickelte Wicklung zur Erzeugung
der Hochspannung hingegen eine derart geringe Wickelbreite und durch Isolationszwischenlagen
erhöhte Wickelhöhe aufweist, daß sich eine erhöhte Streuinduktivität ergibt, die
einen stark induktiven Eingang für die Gleichrichterkaskade bildet und durch die
hierbei entstehende Entkopplung von den übrigen Wicklungen, bei geringer Eigenkapazität
der Spule, eine Abstimmung der weitergewickelten Wicklung zur Hochspannungserzeugung
mit einer ausgeprägten, überlagerten Schwingung auf annähernd der neunten oder elften
Harmonischen des gleichzurichtenden Impulses ergibt.
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Hierdurch entsteht für die Gleichrichterkaskade ein stark induktiver
Eingang, wodurch dm Stromflußwinkel vergrößert und die Stromspitzen verringert werden.
Diese Wirkung wird durch die Uberlagerung mit der ausgeprägten Oberwelle wesentlich
unterstützt, wobei je nach Form des Rücklaufimpulses, des erforderlichen maximalen
Strombedarfes und der eventuell entstehenden Störschwingungen die neunte oder elfte
Harmonische besonders günstig ist.
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Es ist an sich bekannt, bei Zeilenausgangstransformatoren, die zur
Hochspannungserzeugung eine Gleichrichterstrecke aufweisen, z.1". mit Hilfe einer
zusätzlichen Roppelschleife oder duren eine Kurzschlußwindung, die Hochspannuugsspule
auf die
dritte oder fünfte Harmonische der Rücklaufschwingung abzustimmen.
Hierdurch sollen parasitäre Schwingungen vermieden und eine höhere Gleichspannung
bewirkt werden. Bei dieser Art der Hochspannungserzeugung wird entweder auf die
Primarw oder der Sekundärseite der Rücklaufimpuls überhöht, wodurch sich größere
Spitzenströme oder Spitzenspannungen ergeben. Im Gegensatz hierzu wird'bei dem erfindungsgemäßen
Aufbau des Zeilenausgangstransformators, insbesondere der zusätzlichen Wicklung
für die Erzeugung der Hochspannung, keine störende Überhöhung des Impulses an der
Primär- oder Sekundärseite bewirkt und der Stromflußwinkel stark vergrößert. Hierdurch
wird es möglich, eine für Farbfernsehempfänger ausreichende Hochspannungsquelle
für 25 kV mit einem Innenwiderstand von annähernd 1 MOhm zu-erzielen.
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-Die Brfindung,wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Schaltungsprinzip eines Zeilenausgangstransformators,
Fig. 2 den Wicklungsaufbau gemäß der Erfindung im Schnitt, Fig. 3 einen erfindungsgemäßen
Zeilenausgangstransformator, Fig. 4 den Spannungsverlauf an der Hochspannungswicklung
und Fig. 5 den Spannungsverlauf am Eingang der Gleichrichterkaskade.
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In Fig. 1 sind Teile der Zeilenausgangsstufe eines Farbfernsehempfängers
dargestellt. Der zum Teil, ähnlich einem Spartransformator geschaltete Zeilenausgangstransformator
1, weist zwei mit einem Mittelabgriff an Masse liegende Wicklungen 2, 3
auf,
die mit ihren äußeren Anschlüssen 4, -5 an den Zeilenablenkspulen liegen. An einem
dieser Anschlüsse ist über einen Boosterkondensator 6 die Boosterwicklung 7 angeschlossen,
die mit ihrem anderen Ende an der Katode der Boosterdiode 8 liegt.
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An die Boosterwicklung 7 schließt sich weiterhin die Anodenwicklung
9 an, die mit ihrem Wickelende an der Anode der Zeilenendstufe 10 liegt und mit
der Hochspannungswicklung 11 zusammengeschaltet ist. Das äußere Ende der Hochspannun,gswicklung
11, ist mit einer Gleichrichterkaskade 12 verbunden, die aus fünf Dioden 13 und
vier Kondensatoren 14 besteht.
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Alle diese Wicklungen sind zusammen mit weiteren Zusatzwicklungen
15 in einem in Fig. 2 im Schnitt dargestellten Wickel 16 zusammengefaßt. Der Wickel
16 weist im Innern einen Wickelkörper 17 auf, der auf einer Seite mit Haltegliedern
18 für eine Schaltungsplatte 19 versehen ist. Als untere Wicklungs-'lagen 20 sind
die Hilfs- bzw. Zusatzwicklungen 15 und dariiber die Wicklungslagen 21, 22 für die
Wicklungen 2, 3 zur Zeilenablenkung vorgesehen. Als nächste Wicklungslagen 23 folgen
die Boosterwicklung 7, auf die mit etwa halber Wickelbreite gegenüber den Wicklungen
2, 3 (21, 22) die Lagen 24 für die Anodenwicklung 9 gewickelt sind. Die einzelnen
Wicklungen und falls erforderlich auch deren Wicklungslagen, sind durch Zwischenlagen
25 aus vorgereckter thermoplastischer Kunststofffolie voneinander isoliert. Äuf
den Wickellagen 24 für die Anodenwicklung 9 ist durch zusätzliche Zwischenlagen
25 getrennt, eine schmale, aus mehreren Lagen 26 bestehende Wicklung 11 aufgebracht,
an deren Ende eine Impulsspannung von etwa 8,6 KVss für die Gleicherichterkaskade
12 abgenommen wird, während am Anodenanschluß nur etwa 7 kVss anliegen. Die Wickelbreite
der Wicklungslagen 26 beträgt etwa 1/5 bis 1/6 der Wickelbreite der Wicklungslagen
21, 22 für die Zeilenablenkspulen.
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Durch die kleine Wickelbreite und die Zwischenlage 25 zwischen jeder
Wickellage wird die Eigenkapazität der Wicklung 11 sehr klein gehalten, die Wicklung
11 jedoch sehr stark vom Streufeld der übrigen Wicklungen beeinflußt, wobei die
Kopplung mit den übrigen Wicklungen des Wickels verhältnismäßig schwach ist. Hierdurch
ergibt sich eine große Streuinduktivität, die wie eine Induktivität vor dem Eingang
der Gleichrichterkaskade wirkt. Durch einen derartigen Aufbau der Wicklung läßt.sich,
insbesondere die Eigenkapazität der Wicklung derart bemessen, daß in dieser Wicklung
Oberwellen entstehen, die annähernd der neunten oder elften. HarmQnischen des Rücklaufimpulses
entsprechen In Fig. 4 und 5 sind durch- derartige Oberwellen verformte Rücklaufimpulse
dargestellt. Durch den ohne Oberwellen annähernd einem Sinusimpuls gleichende Rücklaufimpuls
26 in den Wicklungen 7, 9, entsteht in der' Hochspannungswicklung 11 eine, etwa
auf der 8,9-fachen Frequenz dieses Sinusimpulses 26 schwingende Oberwelle 27, die
sich der in die Hochspannungswicklung induzierten Spannung überlagert. Die Schwingung
der Oberwelle ergibt eine stark anschwingende Impulsspannung ,28 zwischen Anode
der Zeilenendröhre 10 und dem Eingang der Kaskade 12.
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Durch den am oberen Ende der zweiten Anstiegsflanke 29 einsetzenden
Strom in die Gleichrichterkaskade 12, wird die Oberweile 27 stark gedämpft und schwingt
nahezu aus. Durch die Addition mit dem an der Anode der Zeilenendröhre 10 liegenden
Impuls 30, ergibt sich anstelle eines sinusförmigen Impulses 31 ohne Oberwellen
ein Impuls 32 mit einer zweiten ollen Anstiegsflanke 33 und einem flachen Impulsdach
34. Hierdurch erfolgt ein vorzeitiges Einsetzen des Stromes mit starker Amplitude,
die jedoch durch das flache Dach 34, bevor sich ein zu hoher Spitzenwert einstellen
kann, begrenzt wird. Durch die große Streuinduktivität der Hochspannungswicklung
wird der Stromfluß auch nach der Abfallflanke 35 noch eine kleine
Zeit
aufrechterhalten, wodurch sich ein kleiner Innenwiderstand für den Hochspannungserzeuger
ergibt.
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Im Gegensatz zu einem Abgleich auf die fünfte Harmonische, ergibt
sich hierbei keine Überhöhung des an die Anode der Zeilenendröhre gelangenden Impulses.
Der an der Anode liegende Impuls 30 bleibt weitgehend sinusförmig und von Oberwellen
frei.
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Das gleiche gilt auch für einen Abgleich auf die elfte Oberwelle 36,
mit dem man durch ein noch früheres Einsetzen der zweiten Anstiegsflanke 37 den
Stromflußwinkel erheblich vergrößern und damit den Innenwiderstand weiter verringern
kann.
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Der hierbei entstehende Anstieg 38 auf dem flachen Impulsdach und
die hiermit verbundene größere Stromspitze kann durch ein Erhöhen der Streuinduktivität
leicht ausgeglichen werden.
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Nachdem alle Wicklungen auf den Wickel 16 aufg&nracht sind und
dieser durch weitere Folien abgedeckt ist, können in bekannter Weise durch eine
Wärmebehandlung die Folien eingeschrumpft werden, wodurch sich ein in sich gefestigter
Wickel 16 ergibt, der auf einen Schenkel eines aus zwei C-Ferritkernen 40, 41 bestehenden
rechteckigen Ringkern gesteckt wird.
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Die C-Eerne sind mit ihren Schenkelenden unter Zwischenlage von zwei
etwa 1,5 mm starken, den Luftspalt festlegenden Hartpapierscheiben 42 aufeinandergesetzt
und durch einen Drahtbü gel 43 miteinander verspannt. Auf den Ansatz 18 des Spulenkörpers
17, der einen weiteren Schenkel des kernes umfaßt, ist eine Anschlußplatte 19 aufgesteckt,
die Anschlußstifte aufweist,- welche mit den Wicklungsanschlüssen des Wickels 16
verlötet sind.