DE2010641B2 - Horizontalablenkschaltung mit einem niedervolt-schalttransistor fuer fernsehgeraete - Google Patents
Horizontalablenkschaltung mit einem niedervolt-schalttransistor fuer fernsehgeraeteInfo
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Description
Amplitude
der Entsperrung praktisch auf derSättigungskenn- signals ist.
linie ', des InversstroM-Kennlinienfeldes ( /,, Dabei müssen folgende Nachteile in Kauf tienorn
l- U1, Fig. 1) verläuft. 25 men werdei.: symmetrische Transistoren stehen nur
2. Horizontalablenkschaltung nach Anspruch I. in verhältnismäßig kleiner Zahl zur Verfügung, so
dadurch t,ekennze:chnet, daß der Schalttran- daß eine Beschaffung für die relativ hohe BebMuni:
sistor (6) zur Erzielung der vorgegebenen Basis- einer Honzontalablcnkschaltung schwierig ist. Ik:
stromform von einem Treibertransistor (1) übei der i 1 der genannten Literaturstelle beschriebenen
einen ,treuarme.1 Transformator (5) (Streukoeffi- 30 Betriebsweise, bei der dio Sperrzeit bei einem as\m
zient < 5" 'tu) unmittelbar angesteuert wird, dessen metrischen Transistor über die Rücklaufzeit hinaus
Kern aus säftigbarem m. gnetischem Material be- erstreckt wird und ein HochspannungMransistor gesteht,
und daß folgende Betriebsbedingungen für 'vählt wird, ergibt sich die Notwendigkeit /ur Vcr
die Treiberstufe eingehalten sind: Wendung eines Hochspannungstransformators großer
a) der ohmsehc Spannungsabfall der die Pri- 35 Induktivität und entsprechend großer Streuung und
märseite speisenden Stromquelle einschließ- großem Isolationsaufwand. Als besonders störend ist
lieh des Treibertransistors (1) ist sn ^pring. aber das Auftreten von Nichtlinearitäten am Anfang
daß der Spannungsabfall an derselben hoch- des Hinlaufs zu bezeichnen. Durch die Wahl einer
stens 20" η ihrer Betriebsspannung beträgt; hohen Betriebsspannung treten zwar die Nichtlineari-
b) der auf die Sekundärseite des Transformators 40 täten in weniger deutliche Erscheinung, wenn aber
transformierte und durch den Sättigungsvtr- Maximalweiß widergejeben wird so sind sie bei der
lauf des Kerns bedingte Spannungsabfall des hohen Empfindlichkeit des Auges gegen Kontrast-Primärstromkreises
bleibt oberhalb der Null- änderungen trotzdem sichtbar: ferner wird bei einem linie· der Basisspannung des Endtransi- solchen Transformator die Unterdrückung der Oberstors
(6). 45 wellen schwierig. Die während des Hinlaufs auftre-
3. Horizontalablenlschaltung nach Anspruc'i 2, tenden Nichilinearitäten, welche Durchbrüchen im
dadurch gekennzeichnet, daß das Übersctzungs- Transistor entsprechen sind mit einer höheren Ververhältnis
des Transformators etwa 5 :1 beträgt. Iustleistung verbunden. Hierdurch wird der Tran-
4. Horizontalablenkschaltung nach Ansprüche2 sistor stärker bzw. in seiner Leistungsfähigkeit be-
oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus- 50 schränkt. Bei Hochvolltransiste>ren tritt eine hohe
Steuertransformator (5) zur Erreichung der Streu- Spannung nicht nur am Hochspannungstransformaarmut
alternierend aus Primär- und Sekundär- tor auf, bei welchem die Auswirkungen durch Verwicklungslagen
gewickelt ist. und daß an jeder gießen des Silizium-Gleichrichters leicht zu beseiti-Lage
die volle Primär- bzw. Sekandärspannung gen sind, sondern iiuch am Transistor und an den
anliegt. 55 Ablenkbfiulen, wo sie schwerer zu beherrschen sind,
5. Horizontalablenkschaltiing nach Anspruch 1, insbesondere bei niedrigem Luftdruck. Bei Verwendadurch
gekennzeichnet, daß der Schalttransistor dung eines Ausgangstransformators tritt Hochsparizuglcich
die Primärspulc eines Hochspannungs- nung an diesem auf, und es besteht die Gefahr von
trafos (7) speist, welcher über eine Silizium-Gleich- Streusdiwingungcn im Ablenkstromkreis (sogenamirichterkaskade
die Hochspannung erzeugt, und 60 tcr Gardincnelfekt ues Rasters).
daß die Streuschwingung der Hochspannungswick- Beim Bau von tragbaren Geräten müßte die Bat-
lung annähernd auf die dritte Harmonische der teriespannung noch durch Netzgeräte umgeformt
Rücklaufschwingung abgestimmt ist. werden, um die hohe Betriebsspannung zu erhalten.
All diese Nachteile werden durch die erfindungsge-
65 mäße Schaltung und ihre Dimensionierung unter
Verwendung von Niedervolttransistoren überwunden.
Die Erfindung, bezieht sich auf eine Schaltung zur Bei einer Horizontalablenkschaltung mit einem
Erzeugung von Horizonlalablenkströmen mit linearem Niedervolt-Sclialtlransistor für Fernsehgeräte, bei der
die Ablenkspulen in der. Kollektorkreis des Tran- Erläuterung weiterer Vorteile derselben wird in dem
sistors aufgenommen sind und die Emitter-Kollektor- nachfolgenden Beschreibungsteil auf die Begleit-
Strecke lediglich von einem Speicherkondensator, je- zeichnungen Bezug genommen, von denen
doch nicht von einer Paralleldiode überbrückt ist, Fig. 1 eine graphische Darstellung des Kenn-
so daß der Transistor während des ersten Teils des 5 linienfeldes eines Germanium-Schalttransistors zeigt,
Hinlaufs von einem in Inversrichtung verlaufenden Fig. 2 eine erfindungsgemäße Ablenkschaltung
Strom durchflossen ist, bei der f.rner die Basis des wiedergibt, in der der Transistor mit einem Kenn-
Transistors mit dem Ausgang einer von Schaltim- linienfeld der F i g. 1 betrieben wird, und
pulsen gesteuerten Treiberstufe durch einen Trans- F i g. 3 a bis f eine Anzahl von Strom- bzw. Span-
formator gekoppelt ist, wobei die Vorderflanke des io nungsoszillogrammen an verschiedenen Punkten der
Schaltimpulses den Beginn des Rücklaufs festlegt und erfindungsgemäßen Schaltung zeigt,
den Kollektorstrom des Schalttransistors sperrt, wird Das Kennlinienfeld eines Lawinen- oder Schalt-
der Steuerimpuls erfindungsgemäß so bemessen, daß transistors vom Typ pnp, der bei einer Umkehrung
die Rückflanke des Schaltimpulses an der Basis des der Polarität zwischen Kollektor und Emitter einen
Schalttransistors etwa am Ende der Rücklaufzeit und 15 entgegengesetzten Strom führt, wird in F i g. 1 ge-
spätestens am Ende der Austastzeit mit solcher zeigt. Es ist auf der Ordinate der Kollektorstrom /,
Amplitude einsetzt, daß der Kollektorstrom nach und auf der Abszisse die Kollektorspannung U, auf-
iier F.ntsperrung praktisch auf der Sättigungskenn- getragen. Das Kennli· ',Tifeld im linken unteren
ünie /. des Inversstrom-Kennlinienfeldes verläuft. Quadranten zeigt den Struirverlauf bei verschiedenen
Vorzugsweise wird zur Erzielung dieses Stromver- 20 Basisströmen i„ im normalen Aussteuergebiet, wähhiufs
an der Basis des Schalttransistors ein sehr rend die Kennlinienschar im rechten oberen Qua-
:.;reuungsarmcr Ansteuerungstransformator ohne dranten den Stromverlauf im Inversionsgebiet wie-Lufispalt
verwendet, der über einen oder mehrere dergibt. Es sei bemerkt, daß hier die einzelnen Kurp.wallelgeschaltete
Transistoren aus eine·· Spannungs- ven der Kenrilinienschar für die gleichen Basisströme
uuelle mit einer höheren Spannung als diejenige zur 25 wesentlich näher beieinanderliegen, da im Inversions-Speisung
des Endtransistors gespeist wird, derart, gebiet im Verhältnis größere Basisströme zur Durcl.-daü
der Transformator ins Sättigungsgebiet gesteuert steuerung erforderlich sind. Die Kennlinien im Inuial;
hierdurch entsteht einerseits am Anfang des versionsgebitt biegen in die Vertikalrichtung um,
Rücklaufs eine hohe Stromspitze zur Sperrung der was besagt, daß in diesem Bereich starker Rich-Basis
des Endtransistors und andererseits am An- 30 tungsänderung ein Druchbruch vor sich geht. Die
i;m» des Hinlaufs eine hohe Stromspitze zur Öffnung unterste Kennlinie in beiden Quadranten entspricht
desselben. Die Sperrstromspitze räumt die kapazi- einem Basisstrom i„ - 0, während die folgenden
ti\e Ladung des Transistors in sehr kurzer Zeit aus einem negativen Basisstrom entsprechen. Die Durch-
und schallet ihn in ebenso kurzer Zeit ab. Die Strom- bruchsspannung ist im Inversionsgebiet mit Uc1, bespitze
zur Öffnung der Basis steuert den Transistor 35 zeichnet. Sie liegt zwischen 7 bi· 4VoIt Kollektoram
3eginn des Hinlaufs längs dessen Sättigungskenn- spannung, und zwar sowohl bei Niedervolttransistolinie
in ein Kennliniengebiet, wo kein oder nur ein ren als auch bei Hochvolt-Transistoren, unabhängig
zeitlich sehr kurzer Spannungsdurchbruch zwischen vom Sperrspannungswert des Transistors.
Kollektor und Basis auftreten kann oder die Durch- Bei der Erfindung wird von der Erkenntnis ausbruchsspannung mit der Sättigungsspannung iden- 40 gegangen, daß man es bei Niedervolt-Transistoren tisch ist. Schließlich wird durch die gespeicherte durch Verwendung eine« bestimmten eingeprägten magnetische Energie in diesem Transformator ein Stromes an der Basis erreichen kann, daß der Tranwährend des Hinlaufs auf einen Restbetrag abklin- sistor in einer Horizontalablenkstufe ohne Durchgender Strom eizeugt, der zur Ansteuerung des Ma- bruch arbeitet oder wenigstens ein solcher Durchximalstromes des Schalttransistors gerade ausreicht. 45 bruch nur kurzzeitig während der Austastzeit der
Kollektor und Basis auftreten kann oder die Durch- Bei der Erfindung wird von der Erkenntnis ausbruchsspannung mit der Sättigungsspannung iden- 40 gegangen, daß man es bei Niedervolt-Transistoren tisch ist. Schließlich wird durch die gespeicherte durch Verwendung eine« bestimmten eingeprägten magnetische Energie in diesem Transformator ein Stromes an der Basis erreichen kann, daß der Tranwährend des Hinlaufs auf einen Restbetrag abklin- sistor in einer Horizontalablenkstufe ohne Durchgender Strom eizeugt, der zur Ansteuerung des Ma- bruch arbeitet oder wenigstens ein solcher Durchximalstromes des Schalttransistors gerade ausreicht. 45 bruch nur kurzzeitig während der Austastzeit der
Mit der vorstehend beschriebenen Schaltung kön- Kathodenstrahlröhre stattfindet, oder daß der nega-
ητι alle genannten Nachteile der Schaltungen mit tive Basisstrom so hoch gemacht werden kann, daß
Hochvolt-Schalttransistoren überwunden werden; der Transistor in einem Inversgebiet arbeiten kann,
ferner kann die Rücklaufzeit sehr kurz gemacht u"-d in dem die Durchbruchsspannung und die Sättigungs-
die induktive Belastung relativ klein gehalten wer- 50 spannung praktisch identisch sind,
den, dadurch, daß an Stelle hoher Spannungen und Hieizu muß man es so einrichien, daß von dem
relativ kleiner Ströme nunmehr niedrige Spannungen Kennlinienfeld in Fig. 1 im wesentlichen nur die
und relativ große Ströme auftreten. Ein kurzzeitiger Sätligungskennlinie/s durchlaufen wird, welche für
Durchbruch während der Austastzeit kann unter Um- sämtliche Kennlinien eine Asymptote darstellt. Eine
ständen nützlich sein, da hierdurch Leistung in der 55 solche Aussteuerung erhält man, wenn man am An-
Ansteuerstufe eingespart wird, weil der Durchbruch- fang des Hinlaufs eine hohe Basisstromspitze er-
strom vom Kollektor zur Basis des Endtransistors zeugt, die z. B. 8 bis 10 A Amplitude betragen kann
über die Sekundärseite des Ansteuertransformators und den Transistor in ein solches Inversgebiet steu-
füeßt und dort diejenige magnetische Energie erzeugt, crt, in dem die Durchbruchspannung und Sättigungs-
die im weiteren Verlauf des Hinlaufs zur Erzielung 60 spannung identisch ist und im weiteren Verlauf des
eines abklingenden Stromes benötigt wird. Eine Bild- Hinlaufs auf einen geringen Restwert von etwa 0,4 A
störung tritt nicht auf. Alle nützlichen Einrichtun- absinkt.
gen, die bisher in Horizontal-Ablenkstufen angcwen- Die beispielsweise Ausführung einer solchen Hori-
det wurden, ''önnen auch in der erfindungsgemäßen zontalablenkschaltung zeigt Fig. 2. Der in dieser Fi-
Schaltung benutzt werden, wie Schutzschaltungen zur 65 gur dargestellte Steuertransistor 1 vom pnp-Typ wird
Begrenzung von Hochspannungsüberschlägen, Linea- während der Rücklaufzeit an seiner Basis durch
risierungsdrosseln und andere mehr. einen Synchronisierimpulsstrom 2 von der Dauer der
Zum besseren Verständnis der Erfindung und zur Rücklaufzeit tK oder einer etwas größeren Dauer ge-
steuert. Hierdurch wird dem Kondensator 3, der über einen Widerstand 4 aus einer Spannungsquelle hoher
Spannung, z. B. größer als —40 Volt, aufgeladen ist, ein starker Stromimpuls entnommen, der diesen Kondensator
zum Teil entlädt und als Primärstrom in der Primärspule des Transformators 5 fließt. Dieser
Transformator soll sehr streuungsarm gewickelt sein, so daß die Streuung kleiner als 5%o ist. Dann entsteht
im Sekundärkreis, der über die Basis-Emitter-Strecke des Schalltransistors 6 geschlossen ist, eine
starke Basisstromspitze in Sp~rrichtung des Transistors. Hierdurch werden nicht nur die in der Basis-Emitter-Strecke
des Endtransistors vorhandenen Ladungsträger in sehr kurzer Zeit, vorzugsweise weniger
als 1 nsec, ausgeräumt,sondern der Transistoro
wird zugleich gesperrt und für den Umschaltvorgang vorbereitet. Der Rest der Kondensatorladung läßt
weiterhin einen Strom durch den Transistor 1 und die Primärspule des Ansteuertrafos 5 fließen. Nach
Abschalten des Transistors 1 am Ende des Rücklaufs entlädt sich die hierdurch im Transformator 5
gespeicherte Energie als Basisstrom umgekehrter Richtung in den Transistor 6. Wenn der über die
Ablenkspulen am Ende des Hinlaufs fließende Maximalstrom des Transistors 6 durch die Sperrung unterbrochen
wird, so fließt er in den Kondensator 8 und lädt diesen auf seine Maximalspannung (z. B.
— i50 VuIt) auf. Falls der Transistor zu Beginn des Rücklaufs längere Zeit als 1 (isec stromführend wäre,
so würde die hohe Ladespannung Un deren Flanken durch die dritte Oberwelle in üblicher Weise versteuert
sind, eine erhebliche Leistung N aufbringen, was zur Zerstörung des Transistors 6 führen kann.
Nach Beendigung des Rücklaufs am Ende der Zeit tR soll der Schalttransistor den positiven
Schwingstrom des Kondensators, der nahezu dem negativen Maximalwert des Ablenkstromes entspricht,
übernehmen, um das Durchschwingen der Kondensatorspannung in positiver Richtung zu verhindern.
Zu diesem Zweck muß der Basisstrom negativ sein und der Spulenstrom den Transistor in das Inversionsgebiet
steuern (s. Fig. 1). Dieser Basisstrom
wird, wie bereits erwähnt, aus der Speicherenergie des Ansteuertransformators 5 entnommen. Falls der
Basisstrom nicht groß genug ist, so übernimmt der Schalttransistor zwar auch den Kondensatorschwingstrom
in voller Größe, gerät dabei aber in das Durchbruchsgebiet, d. h. die Kondensatorspannung
schwingt noch bis zur Durchbruchsspannung UcDl
(Fig. 1) durch, bis sich die Ladung des Kondensators
8 so weit erschöpft, daß der Traniistor wieder aus dem Durchbruchsgebiet herauskommt.
In der weiteren Erörterung der Schaltungsfunktion wird nunmehr auf F i g. 3 a bis f Bezug genommen.
In dieser Figur ist die oberste Kurve der Synchronisierimpuls von der Dauer TR der Rücklaufzeit.
Fig. 3b zeigt die Kondensatorspannung an
dem Kondensator 3 der Vorstufe 1, durch die über den Transistor 1 am Transformator 5 der Basisstrom
iB von der Sekundärseite des Transformators
entsprechend F i g. 3 c gebildet wird. Der Kollektorstrom iK des Schalttransistors 6 ist in F i g. 3 d wiedergegeben,
die Spannung an den Ablenkspulen l/s/)
in F i g. 3 e und schließlich der Verlauf des Ablenkstromes in dem Ablenksystem L in Fi g. 3 f.
Gerät also der Transistor zu Beginn der Hinlaufzeit in das Durchbruchgebiet oberhalb des Punktes
A, so hat das zur Folge, daß die Ablenkspannung
(s. Fig. 3e) nach Ablauf der Zeit TR einen größeren
Wert hat als nach der Zeit tn (dem Zeitpunkt der
Beendigung des Durchbruchs). Infolgedessen hat der Ablenkstrom (F i g. 3f) in dem Zeitintervall zwischen
ti, und tR eine größere Abstiegssteilheit als nach der
Zeii ίυ, so daß der linke Rand im Bild auseinandergezogen
erscheint. Dieser Fehler tritt bei Verwendung von Niedervolttransistoren nicht durch die erfindungsgemäße
Lehre auf.
ίο Die hohe Stromstärke des Sperr- und Aufsteuerimpulses
kann entweder durch ein besonderes Netzgerät für die Vorstufe von 40 bis 60VoIt (gegenüber
nur 12VoIt in der Endstufe) erzielt werden,
oder dadurch, daß man aus dem in Fig. 2 dargestellten Hochspannungstransformator 7 mittels einer
zusätzlichen Wicklung einen Teil der Energie abzweigt, gleichrichtet und die entstehende Gleichspannung
als Betriebsspannung der Vorstufe verwendet.
Eine völlig glatte Ablenkstromkurve zu Anfang des Hinlaufs macht unter Umständen einen so großen
Basisstrom erforderlich, daß Gleichheit von Sättigungs- und Durchbruchstrom auftritt, denn gemäß
F i g. 1 nähert sich mit höherem Basisstrom die Durchbruchskennlinie der Sättigungskennlinie. Dieser
Idealfall braucht aber in den meisten Fällen, in denen der Durchbruch nur kurzzeitig ist und innerhalb
des Rücklaufs liegt, nicht verwirklicht zu werden.
Zuweilen schließt sich bei zu langem Steuerimpuls an den Nadelimpuls des Basisstroms am Anfang des
Rücklaufs ein Stromabschnitt mit flacher Abstiegsflanke an, bevor er den Wert Null erreicht. In diesem
Fall dauert der Basisstrom langer als die Ladungsausräumung.
Es fließt einen kurzen Moment ein Strom von der Basis zum Emitter. Dieser Strom erzeugt aber keinen Leistungsverlust in der Emitterkollektorstrecke
des Endtransistors, schadet also nicht.
Wenn man die gewünschte Basisstromform mittels einer Vorstufe und eines zwischen Vorstufe und Endstufe
geschalteten Transformators verwirklicht, so hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Transformator
möglichst streuarm auszubilden, einen Kern ohne Luftspalt zu verwenden und die Sekundärscite
des Transformators ohne Zwischenglieder unmittelbar an Emitter und Basis des Endtransistors anzuschließen.
Ein Übersetzungsverhältnis von 5 :1 hat sich als günstig erwiesen. Zur Erreichung der geringen
Streuung des Transformators wickelt man die Primär- und Sekundärwicklungen in abwechselnden
Lagen, die jeweils unter sich parallel geschaltet und aus solchem Draht hergestellt sind, daß an einer
Lage die volle Primär- bzw. Sekundärspannung liegt.
Des weiteren haben sich folgende Betriebsbedingungen für die Ansteuerung des Transistors als vorteilhaft
erwiesen:
Der Ohmsche Spannungsabfall der die Primärseite speisenden Stromquelle einschließlich des Vor-
oder Steuertransistors ist so gering, daß der Spannungsabfall an derselben höchstens 200O der B?
triebsspannung der Steuerstufe beträgt. Ferner sol der auf die Sekundärseite transformierte und durcl
den eventuellen Sättigungsverlauf des Kerns bedingt!
Spannungsabfall des Primärkreises während de: Rücklaufs oberhalb der Null-Linie der Basisspan
nung des Endtransistors bleiben, da sonst der End transistor während des Rücklaufs stromdurchlässii
wird und durch die herrschende hohe Kol.'ktorspannung
eine große Verlustleistung aufnimmt. Erreicht wird dies durch die Wahl der Zeitkonstanten
des Aufladekondensators und Aufladewiderstandei. Die Ausführung der Schaltung gemäß F i g. 2 umfaßt
die an sich übliche Erzeugung der Hochspannung durch einen im Kollektorkreis liegenden Hochspannungstransformator,
an dessen Sekundärseite ein Silizium-Hochspannungsgleichrichter und ein Spei-
cherkondensator .iegt. Das Ablenksystem, welches durch die Ablenkspule L dargestellt ist und von dem
Wechselstrom IL durchflossen vvird, ist an den Kollektor
des Transistors 6 über einen Kondensator 9 angekoppelt.
Durch die besondere Form der Steuerspannung wird erreicht, daß der Transistor viel mehr Leistung
abgeben kann als bei der bisherigen Antriebsweise, mindestens lOO°/o mehr.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Horizontalablenkschaltung mit einem Nieder- sind und die Emitter-Kollektorstrecke lediglich von
volt-Schalttransistor für Fernsehgeräte, bei der einem Speicherkondensator, jedoch nicht von einer
die Ablenkspulen in den Kollektorkreis des Tran- 5 Paralleldiode überbrückt ist. Der Transistor wird
sistors aufgenommen sind und die Emitter-Kol- dann während des ersten Teils des Hinlaufs von
lektorstrecke lediglich vor. einem Speicherkon- eintm in Inversrichtung verlaufenden Strom durchdensator,
jedoch nicht von einer Paralleldiode flössen. Eine solche Schaltung ist du.ch die deutsche
überbrückt ist, so daß der Transistor während des Offonlegungsschrift 1 462 847 bekannt. Da der Strom
ersten Teils des Hinlaufs von einem in Invers- io w?';rend des ersten Teils des Hinlaufs seinen Weg
richtung verlaufenden Strom durchflossen ist, bei ii umgekehrter Richtung derjenigen während der
der ferner die Basis des Transistors mit dem Aus- zweiten Hälfte des Hinlaufs nehmen muß, wird der
gang einer von Schaltimpulsen gesteuerten Trei- Transistor im sogenannten Inversior.sgebiet betrieben,
berstufe durch einen Transformator gekoppelt ist, Hierbei ergeben sich die Alternativen, entweder einen
wobei die Vorderflanke des Schaltimpulses den 15 symmetrischen Transistor zu verwenden, bei dem die
Beginn des Rücklaufs festlegt und den Kollektor- Dauer der den Transistor sperrenden Impulse gleich
strom des SchalUransistors sperrt, dadurch der Rücklaufzeit sein muß, oder einen asymmetrigeko
η ze ich η ct. daß die Rückflanke des sehen Transistor zu verwenden und die SperrdaiKt
Schaltimpulses an der Basis des Schalttransistors über die Rücklaufzeit hinaus zu erstrecken sown
etwa i Ti lh T bt bi d
am
am
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